5 Jahre Tüftelei

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Am dreiundzwanzigsten Dezember, Anno 2012 spitzte Irgendwer zum ersten Mal seinen virtuellen Federkiel und schrieb eine kleine Geschichte:

…

Doch dann hatte Irgendwer eine Idee ausgetüftelt, sich ans Reißbrett gesetzt, unzählige Entwürfe gezeichnet und wieder zerknüllt, nächtelang recherchiert und gegrübelt. Schließlich war ihm das Elkement mit seinem spitzen Rechenstift zu Hilfe gekommen und hatte theoretisch bestätigt, was er intuitiv vermutet hatte. Dann wurde in der Werkstatt gezimmert, geschraubt, geklebt, gepinselt und abgedichtet …

Zum ersten Mal wurde der Weltöffenlichkeit ein Blick auf den Kollektor 1.0 gewährt:

Der Urkollektor.

Mittlerweile sind 5 Jahre in das idyllische Land gezogen und die Anlage von Irgendwem und dem Elkement erlebte unzählige Mutationen. Irgendwer musste viele Abenteuer bestehen, die ihn oft an seine mentalen und physischen Grenzen brachten. Vom White-Out…

White-Out

… bis zum Kampf mit gar unheimlichen Kreaturen:

Kampf mit der Flexschlauch-Anaconda

Irgendwer folgte seiner innerem Stimme, die ihm sagte, dass er mutig vorangehen musste.

Und jetzt Du!

Die sehr scheuen pannonischen Tüftler schreckten sich fast, als sie telegraphische Post von anderen Siedlern erhielten – die Irgendwessen Aufruf tatsächlich folgen wollten!!

Und so ritt Irgendwer an einem legendären Morgen im Februar 2014 in den Sonnenaufgang – bepackt mit den Bauteilen für einen Tank-Wärmetauscher:

PVC-Trägerkonstruktion: Transport

Auf dieser Baustelle kam auch Cutting Edge Technology zum Einsatz  …

Internet-of-Things und Basteln 4.0

… und die Siedler begannen intern zu scherzen als (Ex-)Computer-Fuzzis :

Irgendwann machen wir so ein Wärmepumpenprojekt komplett als Fernprojekt!

Und im Herbst 2014 kam sie dann, die Rohrpost vom anderen Ende des Kontinents – der Beginn eines außergewöhnlichen Projektes, das ob der großen Entfernung zwischen dem Hohen Norden und Pannonien alleine auf die Mittel der modernen Kommunikation angewiesen war.

Seitdem wurden Elkement und Irgendwer ordentlich gefordert. Es gab offenbar ein kleines aber feines Grüppchen unerschrockener, verwegener und manchmal sogar tollkühner Siedler, die ihre Begeisterung für Eisspeicher, Wärmepumpen, Selber-Bau und Regelungs-Tüfteleien teilten.

Zaghafte Ideen irgendetwas zu ’standardisieren‘ wurden glücklicherweise durch die Ideen dieser motivierten Siedler im Keim erstickt:

Siedler bauten ihre Eisspeicher-Keller neu …

Wärmetauscher in neu gebauten 'Eisspeicher-Keller'

… oder sie nutzen vorhandene Hohlräume wie  Zisternen oder Senkgruben …

Flexschläuche -Senkgrube als Eisspeicher

Ein cleverer Siedler adaptierte ein altes Schwimmbecken. Ein anderer griff zum Vorschlaghammer, um einen bereits vorhandenen Eisspeicher umzubauen!

Eisspeicher waren eckig oder rund …

Zylindrischer Eisspeicher selbst gemauert

… oder gebräuchliche Betonzisternen – eine oder zwei …

… oder besonders futuristische Kunststofftanks:

NEO und QUADRO

Diese Speicher wurden verbunden mit Kollektoren aller Art: Der zeitlos-klassische Schlauchkollektor auf Lärchenholz kann zaunartig montiert werden…

Kollektor auf Garagendach

… oder auch kühn an die Wand eines Hochbunkers gelehnt werden:

Kollektor am Hochbunker

Innovative Siedler bauten solarthermische Kollektoren um oder installierten einen Kollektor als Kühlung für ihre PV-Module. Ein echter Pionier arbeitet mit dem, was da ist: Auch industrielle Stahlwärmetauscher die irgendwo übrig geblieben waren hatte ein Ingenieur-Siedler in Erwägung gezogen.

Aber die Kombiquelle Eisspeicher und Kollektor ist für manche Siedler nicht Herausforderung genug. So erhielten Frau El(k)ement und Herr Irgendwer eine Anfrage zu einer Tüftelei, die dieser Bezeichnung alle Ehre machte. Seitdem wurde auch die Eisspeicher-Brunnenquelle ins Programm aufgenommen.

Auch was Verteilung und Speicherung der Wärme in der Siedlerhütte betrifft, sind die Siedler-Erfinder kreativ. Vorhandene Speicher mit kryptischem hydraulischen Verhalten wurden erforscht und so manches Wochenende der Bastelei im Heizraum gewidmet. Speicher wurden über engste Kellerstiegen in Heizungsräume transportiert die so klein waren, dass es physikalisch zunächst unmöglich erschien, alle nötigen Anlagenkomponenten dort unterzubringen. – Aber wo ein Wille, da auch ein Weg!

Mit Irgendwem hatten die Siedler diverse hydraulische Schaltungen ausgetüftelt, um u.a. aktivierte Betonkerne einzubinden – oder Wärmetauscher für Kühlung bzw. Wärmerückgewinnung.

Dank peniblester Dokumentation und ausführlichen Berichten der mutigen Siedler hatten die Pannonier immer das Gefühl, direkt in deren Werkstatt live dabei zu sein …

Siedlerwerkstatt: Kappsäge

Natürlich wurden auch unterschiedlichste Wärmepumpen ausprobiert – von den klassischen Fabrikaten aus Deutscher Ingenieurshand …

Satelliten-Wärmepumpe

… bis zur berühmt-berüchtigten Chinesischen Wärmepumpe …

Verwegen! (HISEER-Wärmepumpe)

Außerdem soll nicht unerwähnt bleiben, dass man gar keine Wärmepumpe haben muss, um ein Teil der Siedler-Tüftler-Community zu sein: Auch Solaranlagen geben Irgendwem immer wieder interessante Regelungsrätsel auf.

In diesem Sinne möchten sich die pannonischen Siedler nach 5 Jahren der abenteuerlichen Tüfteleien bei allen anderen Siedlern für ihren Mut bedanken!

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Weiterführende Literatur: Die chronologische Liste aller veröffentlichten Geschichten anderer Siedler sind auf dieser Seite aufgelistet.

Irgendwo im hohen Norden: Der Große Tag!

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Mit Hingabe und höchster Sorgfalt hatte der verwegene Siedler im hohen Norden oft noch zu später Stunde an der Fertigstellung der Anlage gearbeitet.

IIHN-Verwegen

Alle Warnungen hatte er in den Wind geschlagen und mutig die Herausforderungen angenommen.

Nach der erfolgreichen Wärmepumpenexpedition galt es jetzt noch, die letzten Rohre und Ventile in die Installation einzufügen.

IIHN-Hydraulik-1

Zu manch später Stunde saß der Siedler grübelnd über den Skizzen von Irgendwem, und übersetzte I-Diagramme in handfeste Installateurskunst …

Ja, und fast hätte er es vergessen, da fehlte ja auch noch dieses Außenteil – ‚Kollektor‘ nannte das Irgendwer. Lange hatte er es hinausgezögert, aber nun galt es auch diese letzte Hürde in Angriff zu nehmen und in die Wanten zu steigen …

IIHN-In-die-Wanten

‚In die Wanten!‘ – so mussten sich die Matrosen auf den Segelschiffen vergangener Jahrhunderte gefühlt haben …

Schließlich betrachtete er zufrieden sein Werk: ein durchaus attraktiver Blickfang – in massivem Lärchenholzdesign an seine Burgmauer gelehnt. Schön langsam entwickelte sich das Ganze zu einem Gesamtkunstwerk.

IIHN-Kollektor

Wurde auch Zeit. Denn erstens nahte der Winter und zweitens wollte auch der frisch gelegte Estrich ausgeheizt werden.

Wie schön war doch der Anblick, als sich die Adern des Solekreises endlich mit dem grünen Frostschutzgemisch füllten.

IIHN-Solefüllung

Und dann ging es an die letzten Prüfungen. Nachdem er gemeinsam mit Irgendwem die Checkliste des Inbetriebnahme-Protokolls durchgegangen war, war er letztendlich da, der große Moment!

Wie ein Film lief das ‚Abenteuer Eisspeicher‘ noch einmal vor seinem inneren Auge ab – mit all den Höhen und Tiefen, die er in den letzten Monaten durchlebt hatte. Nicht ohne Stolz ließ er seinen Blick noch einmal über die Installation schweifen, die er mit eignen Händen und etwas Hilfe von den pannonischen Siedlern geschaffen hatte.

Das Herz schlug ihm bis zum Hals, als er – der Kapitän auf der Brücke – an der Regelung den letzten Schalter umlegte und die Wärmepumpe damit ‚freigab‘:

‚Energie !‘

 

Die Wärmepumpe sprang an, und gespannt beobachtete er die Anzeigen an der Regelung und im Online-Schema. Alles innerhalb normaler Parameter. Bis nach exakt 3 Minuten die Wärmepumpe mit einem ‚Indoor Flow Alarm‘ trotzig ihren Dienst verweigerte.

IIHN-Durchflusswächter

Dieser eigenwillige Durchflusswächter im Herzen der exotischen Wärmepumpe signalisierte einen ‚Indoor Flow Alarm‘ …

Es wäre kein richtiges Abenteuer gewesen, wenn nicht im letzten Moment noch ein ‚Alarm‘ den Adrenalinspiegel an den Anschlag geführt hätte. Wie schon so oft, lag aber die Lösung in den schier unendlichen Tiefen des Wärmepumpen-Manuals verborgen, für das man ’nur‘ den passenden Universalübersetzer benötigte.

IIHN-Manual-1

Alles klar, oder? Diese  Zeilen enthielten für Irgendwen den entscheidenden Hinweis …

Ein Parameter der Wärmepumpenregelung wurde umgestellt. Die Wärmepumpe sprang wieder an und – lief durch!

Nach anfänglichem ‚Herzflimmern‘ stellte sich nun ein ruhiger, regelmäßiger und kräftiger Herzschlag ein, der begann die Siedlerhütte im hohen Norden zu wärmen …

IIHN-Herzschlag

Unfreundliche Anwendungen mit schlechtem Benehmen

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(… oder: Endlich wieder ein Beitrag aus der Akte-X-Serie…)

Das Elkement ist eine typische IT-Security-Abteilung und versucht daher den produktiven Ingenieursabteilungen die tägliche Arbeit so mühsam wie möglich zu machen.

So wurde auf dem Chefingenieurs-Notebook das neueste Windows-10-Feature gleich ausprobiert – Controlled Folder Access. Windows 10 Defender wacht über Zugriffe auf definierte Ordner und wehrt Angriffe von unfreundlichen Applikationen ab.

Und als ebensolche wurden gleich Winsol (und dann auch TAPPS) eingestuft:

Fügt man Winsol.exe in der Windows Defender Konfiguration zur Liste der erlaubten Anwendungen hinzu (Allow an App), ist der Spuk vorbei.

Beim Testen dieser Funktionen wurde das Elkement auf folgendes fundamentale Rätsel der Winsol-Konfiguration aufmerksam: Wo werden die Winsol-Daten eigentlich per Default gespeichert? …. ein jahrelang vernachlässigtes Forschungsgebiet! Die Siedler hatten ja in jeder Winsol-Installation immer gleich ihren eigenen speziellen Logfile-Ordner eingestellt – dort wo z.B. die hungrige Datenkrake auf die Logfiles wartet.

In einer frischen Winsol-Installation begegnet einem aber dieses Mysterium:

Aus Winsol heraus betrachtet – beim Versuch den Standardordner zu ändern, sieht man die neuesten Logfiles in C:\Program Files\Technische Alternative\Winsol\LogX (rechts im Bild). Direkt im Explorer (links im Bild) sucht man den LogX-Ordner aber vergeblich, ebenso wie die Infosol-Ordner mit den Kundendaten:

Bevor sich das Elkement mit so etwas theoretisch beschäftt, wird einmal geschnüffelt mit Microsoft Sysinternals Process Monitor.

Aha! Winsol greift in Wirklichkeit auf einen Unterordner VirtualStore im Benutzerprofil zu – hier gibt es eine ‚Umleitung‘ (REPARSE):

Die Logfiles verstecken sich somit hier:

C:\Users\[Benutzer]\AppData\Local\VirtualStore\Program Files\Technische Alternative\Winsol

Dieser VirtualStore ist ein seit Vista genutztes Sicherheits-Features, wenn Anwendungen etwas zu ‚anmaßend‘ sind. Hier ein Beispiel:

…  in most cases when a developer tells his program to save data in the Program Files folder, for example, program settings, he has completely forgotten that program settings should be a per-user thing! … In other words, a well-behaved application should instead save its settings in the
C:\Users\<User Name>\AppData\Local\<Manufacturer>\<Product>\<Product Version>
…
Ever since Windows Vista, applications that are not running with raised privileges that try to write to the Program Files (or Program Files (x86)) folder will in fact write to the VirtualStore folder, unknowingly.

Es gibt es aber auch einige offizielle Winsol-Einstellungen pro Benutzer im Ordner:

C:\Users\[Benutzer]\AppData\Roaming\Technische Alternative\Winsol

Hier wird z.B. das Cookie für die Anmeldung am Webportal abgelegt – aber eben nicht die Logfiles.

Zusammengefasst: Möchte man jetzt die aktuelle Winsol-Installation auf einen anderen PC übertragen oder lokal den Ordner ändern – und in mehrfacher Hinsicht ’sicher‘ konfigurieren, also sicher vor Hackern und vor allem für sich selbst auffindbar, geht der unerschrockene Monitoring-Bastler so vor:

  • Winsol wird auf dem Ziel-PC neu installiert.
  • In den Grundeinstellungen wählt man einen Ordner außerhalb von ‚Programme‘ – am besten dort, wo man auch andere Projektdateien speichert – also in einem Ordner für den eine regelmäßige Sicherung erfolgt (Z.B.: Cloud und externe Festplatte)
  • In diesen neuen Ordner werden die Dateien aus dem alten Winsol-Ordner kopiert, also alle ‚eigenen‘ Logdateien, exportierte CSV-Dateien und ggf. auch die Unterordner anderer Kunden im Ordner Infosol. (Das gilt nur dann uneingeschränkt, wenn auch die gleiche Winsol-Version verwendet wird – vor ca. 1 Jahr gab es ja eine subtile mehrstufige ‚Migration‘ bedingt durch Regler- und Software-Updates.)
  • Um sich das einmalige Anmelden am Portal zu sparen, kann auch der Inhalt von C:\Users\[Benutzer]\AppData\Roaming\Technische Alternative\Winsol kopiert werden.
  • In Controlled Folder Access in Windows 10 muss Winsol.exe in die Liste der erlaubten Anwendungen eingetragen werden (oder der Logfile-Ordner ausgenommen – sicherer ist, nur Winsol zu erlauben).

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Nachtrag 2018-01-31: Die Tests wurden mit der Winsol-Version 2.07 durchgeführt, kurz bevor die Version 2.08 zur Verfügung gestellt wurde. 2.07 war auf diesem PC ein Upgrade einer früheren Version.

Installiert man Winsol 2.08 neu (auf Windows 10), dann wird mittlerweile als Standardordner ein Unterordner im Profil vorgeschlagen – gutes Benehmen wie von Microsoft empfohlen 😉

C:\Users\[Username]\Documents\Technische Alternative\Winsol

Independence Day: Die Rache des Raubbau(m)s

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Es wird ja gemunkelt, dass der Raubbau an der Natur häufiger zu extremen Wetterereignissen führt.

Und so begab es sich, dass sich auch in der Heimat eines unerschrockenen Siedlers der Himmel verdunkelte, und eine stärker werdende ‚Brise‘ unmissverständlich das Herannahen eines Unwetters ankündigte…

ID-Wind

Xavier hatten die Wetterfrösche das Sturmtief benannt und stürmische, ungemütliche Stunden prophezeit. Diese wollte der Siedler lieber in der wohligen Wärme seiner Siedlerhütte abwarten. Besorgt beobachtete er aus dem Fenster den mächtigen alten Baum in Nachbars Garten, der inzwischen wild von den Sturmböen gebeutelt wurde.

„Ob der das aushält?“

… dachte er sich noch. Beantwortet wurde diese Frage durch ein lautes Krachen. Holz splitterte. Und die halbe Baumkrone senkte sich – ein Stück vom Sturm fortgetragen – nach unten. Und nochmals splitterte Holz. – Dieses mal war es feinstes Lärchenholz, das er im Schweiße seines Angesichts erst vor wenigen Monaten zu einem hübschen Energiezaun zusammengezimmert hatte …

„… ☠︎ ☢︎ ⚡︎ ⚠︎ 💣︎︎…“

Die genaue Reaktion des Siedlers, insbesondere die Worte, die angesichts dieser kleinen Katastrophe fielen, sind nicht genau überliefert.

Doch schnell gewann er die Fassung wieder. Sein erster Weg führte in den Heizungskeller, wo ihn die Wärmepumpe – stumm – begrüßte. Die Universalregelung blinkte ihn im wahrsten Sinne des Wortes – verstört – an: Der Soledruck war praktisch Null und hatte – wie vorgesehen – zu einer Notabschaltung von Wärmepumpe und Solepumpe geführt…

Schön langsam dämmerte ihm die Tragweite dieses Zwischenfalls. Falls er nichts unternahm, waren die warmen Stunden in der Siedlerhütte gezählt. Und nachdem der Sturm etwas nachgelassen hatte, wagte er sich nach draußen, um das ganze Ausmaß des Schadens zu begutachten.

ID-Kollektor-Sturmschaden

Der ‚Raubbaum‘ hatte sich wie ein Geier auf den Kollektor gestürzt und einen Steher, einen Querträger und vier Zaunlatten in den Tod gerissen. Die ‚Schwarze Zaun-Anakonda‘ hatte sich tapfer zur Wehr gesetzt. Trotzdem war sie vom Kampf gezeichnet und blutete aus fünf Wunden…

Jetzt galt es, zunächst einmal erste Hilfe zu leisten und die Blutungen zu stoppen. Ein paar Reparatursets waren vom ursprünglichen Bau noch übrig und kamen ihm gerade recht.

Joker

Damit konnte er die zwei größten Löcher flicken. Und für die kleineren Lecks hatte er noch etwas ‚Selbstvulkanisierendes Power Tape‘  im Werzeugkasten gefunden, das ihm schon so manchen guten Dienst geleistet hatte.

ID-SelbstvulkanisierendesBand

Mit einer Sole/Wasser-Transfusion aus Restbeständen konnte er die Anlage schließlich wieder soweit aufpäppeln, dass bereits sechs Stunden nach dem Unglück die Wärmepumpe wieder anlief.

„Gut gemacht!“

… musste er sich selbst auf die Schulter klopfen. Die heiße Dusche nach diesem schweißtreibenden Noteinsatz hatte er sich in doppelter Hinsicht verdient.

Bei allem Unglück war ihm jetzt zugute gekommen, dass er die Anlage mit eigenen Händen gebaut hatte, und genau wusste, wo er anpacken musste. Auf fremde Hilfe hätte er bei dem Chaos, das der Sturm auch andernorts hinterlassen hatte, wohl länger warten müssen …

Das Kollektor-Paradoxon

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Kürzlich wurde hier das übliche Messdaten-Update abgefeiert. Die PDF-Messdatendokumentation enthält inzwischen schon fünf komplette Heizsaisonen:

Heizenergien (inkl. Warmwasser), elektrische Energien (inkl. Solepumpe) und die resultierende Arbeitszahl für die bisherigen Saisonen. Zu speziellen Experimenten in jedem Jahr siehe Text des Postings oder das oben verlinkte PDF.

Es wird Zeit, endlich die fundamentalen Fragen der Eisspeicher- und Kollektor-Forschung in Angriff zu nehmen.

Welchen Einfluss hat die Fläche des Kollektors auf die Performance der Anlage?

und

Wie stark ist der Kollektor?

Im Herbst 2014 hatte Chefingenieur dieses Forschungsprojekt gestartet und schnell einmal den Kollektor umgebaut. Nicht nur wegen der Ästhetik der Lärchenholzkonstruktion, sondern um die nutzbare Fläche umschalten zu können – von 12m2 auf 24m2  :

Kollektorschaltungen

OBEN: Voller Kollektor, Schaltung wie in den Heizsaisonen 2012, 2013 und 2017 (aktuell). UNTEN: Halber Kollektor, verwendet in den Saisonen 2014, 15, und 16.

Nun gilt es, Heizsaisonen zu finden, die sich (fast) nur durch die genutzte Kollektorfläche unterscheiden.

Die Saisonen 2014 und 2016 fallen einmal weg, da die Siedler hier versucht haben, einen riesigen Holzhaufen ökologisch sinnvoll wegzubringen … ein Problem mit dem ein renovierungswürtiger Siedler sich hin und wieder konfrontiert sieht:

Die Siedler vor über eine Dekade – zum Zeitpunkt der größten Zerstörung. Das Bild zeigt einen kleinen Teil des übrigen ‚Brennholzes‘.

So wurde in diesen Saisonen nur das Untergeschoß mit der Wärmepumpe beheizt. Aufgrund des atypischen Kollektorbetriebs während der Eisspeicher-Challenge muss man die Saison 2014 ohnehin aus der Wertung nehmen.

Dann sollte auch der Jahres-Energiebedarf vergleichbar sein: Die kalten Winter 2012 und 2016 fallen damit weg.

Es bleiben die eher wärmeren Saisonen 2013 (ganzer Kollektor) und 2015 (halber Kollektor): Das ganze Haus wurde mit der Wärmepumpe beheizt; Heizenergien und Entzugsenergien waren sehr ähnlich.

Aber der Blick auf die Jahresarbeitszahlen verursachte ein erstes Stirnrunzeln. Die waren praktisch identisch (!). Um eine Tendenz erkennen zu können, musste man tiefer graben und die Eisperioden (Dez/Jan/Feb) vergleichen. Dort erkennt man zwar einen Unterschied, der fällt aber weit geringer aus, als man ihn vielleicht erwarten würde…

In der Eisperiode für den halben Kollektor war:

  • die Kollektorernte um ca. 10% niedriger
  • die Arbeitszahl um ca. 0,2 Punkte geringer
  • die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe um ca. 1,5K geringer
Halber-Kollektor-vereist

Der halbe Kollektor in Betrieb.

Die Siedler überprüften Ihre Datenkrake auf Bugs und versuchten alte handschriftliche Notizen zu entziffern. Kann das stimmen?

Aber eigentlich hätte sie es schon lange wissen müssen: Das Orkrakel – ihre Simulation des Wärmepumpensystems hatte diesen Trend vorhergesagt. Aber auch die ersten Berechnungen aus grauer Vorzeit liefern den Schlüssel zur Lösung des Rätsels. So hatten die Siedler doch tatsächlich verdrängt, dass sie sich vor Jahren – vor dem Bau von LEO_2 – schon theoretisch damit beschäftigt hatten, was eine Vergrößerung der Kollektorfläche bringen kann.

Schon damals war ihnen die Bedeutung der Serienschaltung des Kollektors mit dem Wärmetauscher im Eisspeicher bewußt gewesen.

Für the ‚theoretische Abhandlung von Wärmetauschern in Serie‘ muss man eigentlich nur zwei Dinge wissen:

  1. Die Leistung eines Wärmetauschers kann man auf zwei Arten darstellen: Einerseits als proportional zur Differenz der Soletemperaturen beim Ein- und Austritt – und andererseits als proportional zur mittleren Temperaturdifferenz zwischen Sole und dem umgebenden Medium (Luft oder Wasser im Tank).
  2. Wenn man Wärmetauscher in einem Kreis zusammenhängt, sind ihre Leistungen nicht unabhängig, da sie die Temperaturen an den Verbindungspunkten gemeinsam haben.

Wenn die Wärmepumpe nicht läuft, dann müssen Kollektor und Tankwärmetauscher beide genau die gleiche Leistung ‚tauschen‘. Kennt man Luft- und Tanktemperatur, Schlauchlängen und Übertragungsfaktoren – dann kann man die Wärmetauscherleistung ausrechnen.

Das Orkrakel kennt die Leistung der Wärmepumpe und deren Spreizung im Solekreis – und berechnet nach diesen Prinzipien so die Soletemperatur an den interessanten drei Verbindungspunkten im Solekreis:

3-Punkte-Methode - Wärmeaustauscher und Solekreis: Eisspeicher, Wärmepumpe, Kollektor.

Überblick über Wärmeaustauscher und Solekreis. Die drei ‚interessanten‘ Temperaturen im Solekreis, vor/nach Wärmepumpe, Kollektor und Tank können berechnet werden aus der aktuellen Wärmepumpenleistung, Außen- und Tanktemperatur.

Der entscheidende Punkt lässt sich schon erkennen, wenn man den ‚Regenerationsbetrieb‘ ohne Wärmepumpe betrachtet:

Die aktuelle Ernte-Leistung des Kollektors ist proportional zum Temperaturunterschied von Luft und Tank … nicht sehr überraschend! Je wärmer die Luft im Vergleich zum Tank, umso mehr kann man ernten.

Dann spielt die Kombination der Wärmeübertragungseigenschaften der beiden Wärmetauscher eine Rolle: Wie man – eigentlich auch wieder ohne Forschungsprojekt – erwarten hätte könne, ist die übertragene Leistung sehr klein, wenn einer der beiden Wärmetauscher sehr ’schlecht‘ ist im Vergleich zum anderern: Wenn z.B. der Schlauch im Tank unverhältnismäßig kurz wäre, oder wenn statt einem Schlauchkollektor (mit gutem Wärmeübergang durch Konvektion) ein Flachkollektor verwendet würde.

Wenn man in so einem suboptimalen Fall den ohnehin schon viel besseren Wärmetauscher noch besser macht, dann ändert sich nicht viel. Macht man stattdessen den schlechteren besser, sieht man – eh klar – eine deutliche Verbesserung. Haben beide Wärmetauscher Übertragungseigenschaften in der gleichen Größenordnung – wie das die typischer ‚Siedler-Dimensionierung‘ vorsieht, dann kann die Größe oder ‚Stärke‘ jedes Wärmetauschers vergleichsweise deutlich ändern, ohne drastische Auswirkung. Z.B. wird durch Vergrößerung der Kollektorfläche die Leistung besser, aber sie wächst weniger als linear.

Damit ist auch die Frage nach der Stärke des Kollektor beantwortet: Man kann nicht sagen, wieviel ein Kollektor in kW oder in kW pro Fläche bringt, wenn man nicht auch die Eigenschaften des dazugehörigen Wärmetauschers im Tank kennt.

Noch einen subtilen Effekt gilt es zu berücksichtigen: Der halbe Kollektor bringt nun fast die doppelte Leistung pro Fläche. Aber damit alles zusammenpasst, muss nach den genannten ‚Wärmetauschergrundsätzen‘ auch die mittlere Temperaturdifferenz zum umgebenden Medium größer werden: das Produkt aus Fläche und dieser Temperaturdifferenz darf sich ja fast nicht ändern.

Nachdem die Lufttemperatur vorgegeben ist, muss damit die mittlere Soletemperatur sinken und damit sinkt die Arbeitszahl etwas – genau der Effekt, den die Siedler in den Daten für die Eisperioden sehen.

Irgendwo im hohen Norden: Expedition Wärmepumpe

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Irgendwer hatte sich schon Sorgen gemacht, ob der langen Sendepause vom unerschrockenen Siedler im hohen Norden. Aber er wusste ja, dass dieser mit jeder Sekunde seiner Zeit haushalten musste. Denn schließlich machte doch eine LEO_2 Wärmepumpenheizung nur dann richtig Spaß, wenn man auch eine Siedlerhütte zum Beheizen hatte – und die wollte erst gebaut werden …

So war es dann soweit, dass dieselbe Gestalt angenommen hatte, und angesichts der langsam hereinbrechenden kälteren Jahreszeit das Thema Heizung wieder an Bedeutung gewann.

Das Dasein der ‚Dummen Wärmepumpe‘ in ihrer Holzkiste hatte ein Ende und sie wurde an ihren endgültigen Aufstellungsplatz gebracht. Und nicht nur das. Nach Kiste und Schutzfolie wurden auch die Abdeckbleche entfernt, wodurch ein überraschend sauber verarbeitetes und aufgeräumtes Inneres offenbar wurde.

IIHN-Waermepumpe-Innereien

Eine spannende Expedition in diese weitgereiste exotische Maschine stand bevor, um ihr auch noch die letzten Geheimnisse zu entreißen, die das in etwas gewöhnungsbedürftigem Englisch verfasste Handbuch noch nicht preisgegeben hatte. Besonders diese kryptische Schatzkarte, die sie im Handbuch gefunden hatten, sollte dabei den Weg weisen:

IIHN-Schatzkarte

Der unerschrockene Siedler bewaffnete sich mit festem Schuhwerk, Stirnlampe, Schraubenzieher, Fotoapparat und ausreichend Proviant, bevor er sich auf den Weg machte, um akribisch jeden noch so entlegenen Winkel zu erforschen und zu dokumentieren.

IIHN-Waermepumpe-E-Anschluesse

Irgendwer war besonders  an den elektrischen Anschlüssen interessiert. War es doch der Plan, einige der eingebauten Komponenten – z.B. den elektrischen Heizstab – über die Universalregelung UVR16x2 anzusteuern. Denn die im Handbuch beschriebene Regelungslogik entsprach – wie von einer ‚Dummen Wärmepumpe‘ auch nicht anders zu erwarten – noch nicht ganz seinen Vorstellungen.

IIHN-Kabelbeschriftungen

Es war fast enttäuschend. Noch vor der ersten Übernachtung in der Wärmepumpe, ja sogar noch bevor das erste Proviant-Paket geknackt werden musste, war die Expedition auch schon wieder zu Ende. Alle offenen Rätsel waren gelöst. Denn sämtliche Kabel und Anschlüsse waren von einem Spielverderber mit Wegweisern beschriftet worden, die genau der Schatzkarte entsprachen.

Jetzt war Irgendwer wieder am Zug, um die ‚Dumme Wärmepumpe‘ in die Regelungslogik der UVR16x2 einzubinden. Aber auch das hatte er schon im Vorfeld ausgetüftelt und die Umsetzung war nur noch Formsache …

IIHN-UVR16x2-Regelungslogik

Unpannonische Heizsaison 2016-2017

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Die Siedler hatten den Bogen endgültig überspannt. Jahrelang wurde hier berichtet über Winter, die zu pannonisch waren oder nicht kanadisch genug waren. Irgendwie war das auch ein Ausdruck ihrer Frustration: Man musste zu drastischen Maßnahmen greifen, um einen echten Winter zu simulieren und endlich einen ordentlichen Eiswürfel zu erzeugen.

Und so haben die Siedler sie heraufbeschworen – die Heizsaison 2016 / 2017 mit dem kältesten Jänner (Januar) seit 30 Jahren. So sieht die Bilanz aus:

Der positive Rekord: 14m3 Eis ganz ohne Trickersei! Und das, obwohl das Obergeschoß wieder mit dem Holzofen beheizt wurde:

(Zu der eigenartigen ‚Schwingung auf dem Eisplateau‘ siehe die Geschichten von Blubber und Orkrakel.)

Die lange Periode von mittleren Außentemperaturen unter Null, ganz ohne Warmlufteinbruch lässt aber Schlimmes erahnen: Ein trauriger Rekord wurde erreicht – der grüne Balken der Monatsarbeitszahl hält sich im Jänner 2017 doch deutlich fern von der 4er-Marke:

In diesem Monat wurden über 3.000 kWh Heizenergie benötigt; im ganzen Jahr wurden ca. 16.600 kWh verbraucht inkl. Warmwasser – gleich wie wie in der vorigen Saison, in der die ganze Siedlerhütte mit der Wärmepumpe beheizt wurde. Zu beachten: Trotz heroischer punktueller Renovierungsmaßnahmen wird der Großteil der Heizenergie im Untergeschoß noch über Radiatoren verteilt – im Januar bei einer mittleren Heizkreis-Vorlauftemperatur von 37°C.

Der Kollektor konnte in diesen Wochen vergleichsweise wenig Energie liefern, während die fleißige Wärmepumpe täglich ca. 100 kWh Heizenergie ‚produzierte‘:

Damit konnte der Kollektor heuer auch seine übliche Kennzahl nicht ganz erreichen: Wie die Siedler und ihre Krake nicht müde werden zu betonen, liefert er ‚üblicherweise‘ in einer ‚typischen‘ Eisperiode über 75% der Umweltenergie für die Wärmepumpe.

In der letzten Saison folgte aber der kalte Rekord-Jänner auf einen ebenfalls schon kollektorunfreundlichen Dezember. Die Auftauphase im Februar folgt dann wieder dem üblichen Rekordernte-Muster.

Zu beachten ist aber, dass der Kollektor auch in dieser Saison wieder nur zu 50% genutzt wurde. Irgendwer wollte ja seine Forschungsschaltung ordentlich testen: Seit Herbst 2014 musste sich die Wärmepumpe mit 12 statt 24m2 Kollektorfläche begnügen – eine Fläche, die die Siedler angesichts des typischen Energiebedarfs ihrer historischen Siedlerhütte eigentlich als zu gering betrachten.

Etwas getröstet wurden die Siedler allerdings dann im heißen Sommer 2017 – durch Spielereien mit der passiven Kühlung. Sie konnten sich den Eiswürfel für Kühlzwecke zwar nicht lange aufheben, aber in diesem (Hitze-)Rekord-Sommer wurde die bis jetzt höchste Kühlenergie von insgesamt ca. 600kWh benötigt.

Der Kollektor kühlt in vergleichsweise kühlen Nächten den Eisspeichertank; der kalte Tank kühlt wiederum den Pufferspeicher – pro Tag werden von den ‚Heiz‘-Kreisen bis zu 30kWh Kühlenergie entnommen.

Nach dem Bericht über die Herausforderungen und das schwierige Umfeld kommt normalerweise der optimistische Blick in die Zukunft. Chief Engineer Somebody enthüllt die strategische hydraulische Weichenstellung für die eben gestartete Saison: Die zweite Hälfte des Kollektors wurde wieder zugeschaltet!

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Die Messdaten aller Jahre und weitere Details und technische Daten zum System sind wie immer zu finden in unserer Messdatendokumentation (PDF)