Independence Day

Es war am 26. Februar 2017, als jene historischen Worte unter dem Betreff ‚Independence Day‘ mittels elektronischer Post bis nach Pannonien gelangt waren:

„… Wir feiern den Anschluss der Hausheizung. Die Gasuhr steht 🙂 …“

‚Hinter den Deichen‘ war eine neue Ära angebrochen! Aber alles der Reihe nach. Eine Eisspeicher-Chronologie im Originalton:

07.01.2016: [Die Anfrage war schon einmal vielversprechend]:

„… Hallo Forscher im weiten pannonischen Süden. Irgendwas im hohen Norden hinter den Deichen, wo das Elend so groß ist, das selbst die Möwen rückwärts fliegen, damit sie das Elend nicht sehen müssen, sagt mir, dass ich von Irgendwem einmal Checklisten anfordern sollte …“

27.01.2016: [Bestandsaufnahme. Die Rüsselpest und ein Delirium bringen das Projekt fast zum Scheitern, bevor es begonnen hat]:

“ … Werde nun meine Hausaufgaben abarbeiten. Hier ist leider die Rüsselpest ausgebrochen. 1640, als die Pest nach London kam, hatte das ja den „Newton-Effekt“. Ein noch wenig erforschter Effekt, bei dem ein kluger Mensch von der Stadt aufs Land zieht um so wenig wie möglich anderen Menschen zu begegnen. In dem dann zwangsläufig entstehenden Kommunikationsvakuum steigt die Wahrscheinlichkeit sprunghaft, wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen …“

14.03.2016: [Detailplanung für den Eisspeicher]:

„… Den Tiefbauer für mein Mausoleum habe ich schon …“

21.03.2016: [Go!]:

„… Es geht in der letzten Aprilwoche los. In 3 Tagen will der Tiefbauer ca. 60 m³ Erde aus dem Garten schaffen … Nebenbei habe ich ein PV-Projekt angeschoben. Schließlich bin ich nun auf der Suche nach Strom …“

29.04.2016: [Es geht voran]:

“ … Die Solarmodule sind auf dem Dach. Der Eisspeicher ist immer noch virtuell. Dafür ist die Baugrube aber schon real. Anfang der Woche wird die Bodenplatte von uns gegossen. Danach geht es Stein für Stein in Richtung Sonne …“

ID-Bagger

23.05.2016: [Abenteuerurlaub]:

“ … Ich hatte Arbeitsurlaub 🙂 Der Speicher ist jetzt auf Sollhöhe 2.20 m.  Jetzt lassen wir das Ganze erst mal schön aushärten … „

08.06.2016: [Opa ist ein alter Fuchs im Baugewerbe]:

“ … Die Hohlkehle innen unten ist fertig. Jetzt kommt noch eine Zementschlämme mit Wasserglas und dann planen wir einen Bitumen-Kaltanstrich von innen, in der Hoffnung dass das Wasser auch da bleibt wo es sein soll …“

ID-Eisspeicher

22.08.2016: [Meilenstein Eisspeicher und erste Erfolge als Kraftwerksbauer]:

“ … Decke auf dem neuen Eisspeicher ist fertig und das Ganze ist jetzt schön ausgehärtet … Da kann ein Panzer drüber fahren … Seit die Photovoltaik-Anlage läuft sind wir stromautark. Na ja, im Sommer keine Kunst. Der Tesla-Speicher rettet uns locker über die Nacht …“

22.08.2016: [Ästhetik ist im Heizungskeller zweitrangig]:

„… Da der alte Kessel einfach dort stehen bleiben soll, wo er ist, wird das hinterher aussehen wie eine Molkerei (viele Rohre) 🙂 Aber ich wohne ja nicht im Keller …“

31.08.2016: [Beschaffung Wärmetauscher/Kollektor]:

„… die gemeine schwarze, von Luft und Sonne lebende, Zaunanakonda hat so ihre Tücken 😉 …“

14.09.2016: [Eine Herausforderung: Wie bringt man einen 1000 Liter Hygienespeicher in den Heizungskeller]:

“ … z.Z. prüfen wir gerade in einem interdisziplinären Arbeitskreis mit Hilfe einer aufwendigen 3D-Simulation, ob wir den Kessel nicht doch die Treppe runter und in den Keller bekommen (also kein Kellerwanddurchbruch). Motto in Deutschland: Wenn Du nicht mehr weiter weißt, bilde einen Arbeitskreis 😉 …“

[Ein Kindheitstraum wird wahr]:

„… Am Wochenende will ich den Graben vom Keller zum Eis-Speicher mit einem Minibagger ziehen, endlich kann ich auch mal Bagger fahren 😉 …“

[Aber bring bitte vorher deine Familie in Sicherheit!].

ID-I-Diagramm

21.09.2016: [Verrohrungsdetails Heizungskeller – ’spannende‘ I-Diagramme]:

“ … Ah spannend, Deine I-Diagramme sind echt gut. Hast Du Dir die Icon-Sprache schon patentieren lassen? …“

29.09.2016: [Fortschritte in der Schlangengrube]:

“ … Bin jetzt mit dem Wärmetauscher fast durch. Die Schläuche und Kabel sind vom Heizkeller zum Eisspeicher verlegt und der Graben ist wieder zu. Der Keller ist wieder zu gemauert (wir sind doch durch die Wand). Die WP und der Kessel sind im Keller …“

ID-Wärmetauscher

03.011.2016: [Die Arbeit hält einen von der Arbeit ab]:

“ … Ich brauche immer etwas länger. Muss ja nebenbei arbeiten gehen 😊. Aber der Bau vom Kollektor hat Spaß gemacht … Wir schließen jetzt die Außenarbeiten ab und basteln dann im Keller weiter 😊 …“

ID-Kollektor

30.11.2016: [Reglerkomponenten]:

„…Das Paket ist angekommen. Ist ein bisschen wie Weihnachten 😉 …“

[Die Weisheit des Alters kommt zu spät]:

„… BTW Opa meint, den 1. Eisspeicher baut man für seinen Feind, den 2. für seinen Freund und erst den 3. für sich selbst. Scheint so, dass er Recht hat … jedenfalls was die Erfahrung anbelangt …“

13.12.2016: [Beim Verkabeln der Regelung wird streng nach Norm vorgegangen]:

„… Habe erstmal nach der „strengen“ Industrienorm „Open Free Scale“ im Keller alles wild verdrahtet, um Ergebnisse zu haben. Winsol ist auch bereits am tun. Cool…“

ID-OpenFreeScale

[Unerklärliche (?) Temperaturabweichung der Eisspeichersensoren]:

„… Wir sind gerade beim Auffüllen des Eisspeichers (ca. bei 30 m³). Interessanterweise sind wir dabei auf eine alle 133,33 Jahre auftretende mysteriöse Temperaturanomalie gestoßen. Oder es haben sich ein paar Erdstrahlen verfangen …“

[Zeitgerechte Öffentlichkeitsarbeit]:

„… aber ich prahle hier schon mal mächtig vor den Kollegen 😉 …“

03.01.2017: [Letzte Vorbereitungen]:

„… Habe über Weihnachten den Keller aufgeräumt und die Anlage an ihren endgültigen Platz verbaut … Also eigentlich müsste ich am Start sein. 🙂 … Das Unternet will ich auch wieder einbinden …“

09.01.2017: [Wärmepumpen-Test]:

“ … so, gestern am 08.01.2017 haben wir unseren ersten Test der WP durchgeführt. Wir haben uns im Anschluss einen Whisky mehr gegönnt (als sonst). Schließlich haben wir vor 1 Jahr mit den Planungen angefangen …“

ID-ErsterWPTest

18.01.2017: [Rüsselpest & Delirium 2]:

“ … Ich pflege gerade meine alljährliche Rüsselpest (zu wenig Eisbaden, aber das kann ja noch kommen, ist ja jetzt gleich um die Ecke) … Habe dann versucht, Hausaufgaben zu machen. Nachdem ich jetzt den Grundkurs in Quantengravitation durch habe und im letzten Kapitel stand, Thermodynamik sei weitestgehend noch unverstanden, und im Grunde ist das relativ, bin ich wieder etwas ruhiger geworden … „

06.02.2017: [Schrittweiser Umstieg]:

„… Ich habe jetzt seit 2 Tagen das Hygienewasser am Laufen. Als nächstes gehen wir an die Einbindung der Heizung ran …“

15.02.2017: [Ein falsch konfigurierter Sensor wird entlarvt]:

„… Die aktuellen Messwerte bestätigen die Hypothese Deines Wissenschaftsoffiziers. Der Controller meldet jetzt ca. 3800 l/h … Aber cool, dass Ihr auf Eurem Holodeck so eine gute Arbeitsmoral habt …“

[Wenn die Sonne scheint]:

“ … Ansonsten sind wir hier gerade sehr zufrieden mit den energetischen Zuständen. 3 Tage Sonne satt, Strom umsonst für alles mit leichtem Überschuss, und der Eisspeicher ist auch wärmer als vorher. Ziemlich cool 😊 …“

26.02.2017: [Jener historische Moment]:

„… wir feiern den Anschluss der Hausheizung. Die Gasuhr steht 😊… Da wir ja nun im Hochenergie-Zeitalter angekommen sind, und daran denken, die Anlage auf eine Umlaufbahn zu schießen, hat Opa die WP schon mal Satelliten-startklar gemacht …“

ID-SatellitenWärmepumpe

27.02.2017: [Ein edler Tropfen zu einem würdigen Anlass]:

„… ein großes Dankeschön für die beste Projektleitung ever. 😊 Ich weiß nicht, welche Whisky-Sorte Du trinkst. Das ist jedenfalls ein Single Malt Speyside …“

ID-SigleMaltSpeyside

Kleiner Wegweiser durch das Eisspeicher-Labyrinth

Die Siedler versuchen, in ihrer kleinen Welt Ordnung zu halten. Alles hat seinen Platz. Vorhandenes wird penibel katalogisiert und ökologisch wiederverwertet.

Das gilt für die Landwirtschaft …

Die Samenbank. Wiederverwertung von Fichtenkantholz durch präzisen Einsatz der Kappsäge.

Der Brutkasten. Unikat aus Fichtenkantholz, Kupferrohr und Zeitungspapier.

… wie für ihre Internet-Postillen zum Eisspeicher-Wärmepumpensystem.

Immer beantworten die Siedler die fundamentalen Fragen: Was soll das alles hier? oder Wie funktioniert das? Im Lauf der Jahre sind daraus einige Überblicksseiten entstanden, die das Thema mehr oder weniger überblicksmäßig behandeln – von der schnellen Info für den ungeduldigen Leser bis zum echten Eisspeicher-Aficionado:

Eine größere Herausforderung (als die Popularisierung des Eisspeichers) ist die Frage nach dem Großen Ganzen zu klären – also zu beantworten, was dieses punktwissen jetzt wirklich ist / macht.

Trotz dieser professionellen Selbstdarstellung bleiben da vielleicht noch Fragen offen …

… die in dieser kleinen Bildergeschichte eventuell geklärt werden können.

Die Bedürfnispyramide des Eisspeichers

Die Datenkrake hat eine ältere Schwester, der bisher noch nicht gefeatured wurde in unseren Internet-Postillen. Bevor die Siedler sich daran wagten, ihren Erdkeller in einen Eisspeicher umzufunktionieren, haben sie eine Orakelkrake gezüchtet – das Orkrakel: eine Simulation des zukünftigen Wärmepumpensystems. Das Orkrakel mutierte mehrfach: Heute ernährt es sich von realen Wetterdaten, ahmt die schlaue Regelung und die dumme Wärmepumpe nach, löst die Wärmeleitungsgleichung für den Boden und führt penibel – in 1-Minuten-Schritten – Buch über den Energieinhalt aller Tanks .

Als echter Geek und Theoretiker kann sich das Elkement hier in Details verlieren. Bei jeder Änderung der Eingangsparameter steigt der Adrenalinspiegel: Wie hoch wird Peak Ice sein? Reicht die Größe des geplanten Tanks aus?

Besonders spannend ist die ‚Sensitivitätsanalyse‘: Worauf reagiert die Orakelkrake besonders heftig? Ihr Energiestoffwechsel scheint tatsächlich filigran zu sein: Kaum dreht man ‚ein bisschen‘ an der Schraube der thermischen Eigenschaften des Bodens oder an der Kollektor-‚Stärke‘ wächst das Eis scheinbar unverhältnismäßig. Wie immer ist es gut, dann einen Schritt zurückzutreten: Tatsächlich lässt sich dies mit Volksschulmathematik auch schon zeigen, ganz ohne Differenzialgleichungen.

Der Beitrag von Kollektor und Boden hängt allerdings u.a. ab von der Steuerungslogik, der Hydraulik, der Form des Tanks und den Wärmeübertragungseigenschaften von Kollektors und Boden. Was man daher wissen muss für den Buchhalter-Ansatz, ist die mittlere Energieausbeute des Kollektors und des Bodens – aus Simulationen oder durch belastbares Zahlenmaterial aus Messungen.

Wie die Siedler nicht müde werden zu betonen, liefert der Kollektor den Löwenanteil der Entzugsenergie der Wärmepumpe – auch in den Eismonaten Dez/Jan/Feb. Der Rest kommt aus dem Boden oder wird dem gefrierenden Wasser im Tank entzogen.

Dann lässt sich so ein Bildchen zeichnen:

Eisspeiche: Bedürfnispyramide - Umweltenergie in den Eismonaten

(Geistreiche Analogien zur Psychologie bitte hier einsetzen)

Am Beispiel einiger typischer Zahlen lässt sich das Eiswachstum illustrieren:

  • Ein quaderförmiger Tank fasst 23 m3
  • Benötigte Umweltenergie für Dez/Jan/Feb: ~7000kWh
    (Das entspricht ca. 9330kWh Heizenergie bei einer Arbeitszahl von 4)
  • ‚Standard‘ Szenario: Der Kollektor liefert 75% der Umweltenergie, die Erde ca. 18%.
  • Schlechtere‘ Szenarien: Kollektorenergie oder Erdenergie oder beide werden um 25% gegenüber dem Standardwert verringert.

Die drei Quellen – Luft/Sonne, Boden und Eis – müssen zusammen die Umweltenergie bereitstellen:

Beiträge zur Umweltenergie in den Eismonaten - Szenarien

Die Energie, die im Eis steckt ist nur der Lückenfüller: Je schlechter Boden und Kollektor ‚performen‘ umso mehr Wasser muss gefroren werden. Liefert der Kollektor ’nur ein bisschen‘ weniger Energie als ’normal‘, ist dieses bisschen von z.B. wenigen 100 kWh nicht vernächlassigbar gegenüber dem Energieinhalt des Eisspeichers.

Das Eis ist nur die Spitze des Energieeisberges!

… in diesem Luft-Erd-Eis-Wärmepumpensystem.

Erde, Luft, Wasser und Eis – wozu das alles?

Jahrelang kämpften die Siedler mit der einen großen Herausforderung des Eisspeicher-Journalismus. Wie stellt man am besten dar, wie das Zusammenspiel von Kollektor und Eisspeicher funktioniert? Wie beantwortet man solche Fragen:

Was bringt der Kollektor eigentlich?

oder

Wozu braucht man den Kollektor überhaupt, wenn die Arbeitszahl während einer Eisspeicher-Challenge ohne Kollektor eh nicht so stark absinkt?

und vor allem

Wie groß ist eigentlich der Beitrag der Erde?

Kann hier die Datenkrake helfen, besser darzustellen, was im Lauf einer Heizsaison passiert?

Aus dem Eisvolumen und der aktuellen Tanktemperatur wird der Energievorrat im Tank berechnet. Die Energie im Tank ändert sich vor allem dadurch …

  1. dass aus dem Tank laufend Energie durch den Wärmetauscher entnommen (Wärmepumpenbetrieb) oder zugeführt (Kollektor) wird.
  2. und dass über die Wand und den Boden des Tanks Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird.

Der Beitrag der Erde kann aus Eisvolumen, Tanktemperatur und der gemessenen Wärmetauscher-Energie berechnet werden. Ergo:

Vorratsänderung (Eis, Wasser) = Energie Tankwärmetauscher + Energie Erde

In stundenlangen Sitzungen von Forschungs- und Ingenieursabteilungen wurden dabei folgende Definitionen für die Vorzeichen dieser Beiträge festgelegt:

Energiequellen, -austausch, -vorrat - Vorzeichenfestlegungen

Wenn der Kollektor aktiv ist, sind drei Wärmetauscher in Serie geschaltet: Der Kollektor, der Wärmetauscher im Tank und der Verdampfer der Wärmepumpe. Die Wärmepumpe entnimmt ihre Entzugsenergie entweder nur aus dem Eisspeicher (wenn der Kollektor weggeschaltet ist) oder aus der kombinierten Quelle gebildet aus Kollektor und Tank.

In den folgenden Diagrammen für die ‚Eisspeicher-Challenge-Saison‘ 2014-2015 werden Entzugsenergie, Kollektorernte, Energiefluss über den Tank-Wärmetauscher, Beitrag der Erde und die Änderung des Eis-/Wasser-Energievorrats gegenübergestellt.

Saison 2014-2015: Monatsbilanzen: Energiequellen, -austausch, -vorrat

Von September bis Jänner steigt die benötigte Entzugsenergie – aber auch der Kollektorbeitrag! Je länger die Wärmepumpe gleichzeitig mit dem Kollektor läuft und je kälter der Tank im Vergleich zur Luft ist, umso mehr Energie kann geerntet werden. In einer typischen Saison deckt der Kollektor in den Eismonaten Dez / Jan / Feb ca. 75% der benötigten Entzugsenergie ab – aber nur in Zusammenspiel mit dem Eisspeicher!

Am Anfang der Saison 2014/15 – solange sich noch kein Eis gebildet hat – folgen die Tanktemperatur und die Soleeintrittstemperatur ungefähr der Außentemperatur. Ende November ist die Außentemperatur aber schnell gesunken – damit kann über den Kollektor aus der vergleichsweise kalten Luft wenig in den noch warmen Tank geerntet werden. Daher wird der Eis-Wasser-Vorrat angezapft und die Erde beginnt zu liefern.

2014-09-01 - 2015-05-15: Temperaturen und Eisbildung

2014-09-01 - 2015-05-15: Tagesbilanzen: Energiequellen, -austausch, -vorrat Am 10.1.2015 konnte dank des Wintersturms Felix extrem viel Kollektorenergie geerntet werden.

Erst nach Abschalten des Kollektors mit Anfang Februar (‚Eisspeicher-Challenge‚), ändert sich der Vorrat beim Vereisen deutlich.

Da der Kollektorbeitrag im Februar gleich Null ist, entspricht der Energieaustausch über den Tank-Wärmetauscher genau der Entzugsenergie. Die Erde liefert dann ca. ein Drittel der Entzugsenergie.

Mitte März startet der Auftauvorgang: Der Kollektor kann aufgrund der konstant auf 0°C bleibenden Tanktemperatur viel ernten und der Tankvorrat wird schlagartig wieder aufgepumpt. Der Energieaustausch mit der Erde ist sehr klein, während der Wärmefluss über den Tankwärmetauscher fast gleich der Vorratsänderung ist.

Anfang Mai startet der Sommerbetrieb: der Kollektor ist aus, um den Tank solange wie möglich auf 8°C zu halten – was zu einem kleinen Wärmefluss der schon warmen Erde in den Tank führt.

Was hat ein Eisspeicher mit einer Packung Tiefkühlkräuter gemeinsam?

Beide enthalten manchmal Gefrorenes. – OK. Das war einfach.

Aber da war noch etwas, was Irgendwen irgendwie an seinen Eisspeicher erinnerte …

tk-kraeuter-1

Irgendwas hatte der wieder verschließbare Deckel an sich …

Zu Beginn war es sicher der wieder verschließbare Deckel an der Oberseite der Schachtel gewesen, der Irgendwem ins Unterbewusstsein gekrochen war. Jedesmal, wenn er ein paar Kräuter aus der Packung gekratzt hatte, war ihm der Gedanke gekommen, dass er wohl wieder einmal einen Blick in den Eisspeicher werfen sollte …

Deckel des Eisspeichers

Mit gutem Willen war schon eine gewisse Ähnlichkeit zum Verschluss der Kräuterpackung zu erkennen …

Das entscheidende ‚Aha-Erlebnis‚ hatte Irgendwer aber erst kürzlich, als er im Zuge der systematischen Mülltrennung die 72ste leere Packung Tiefkühlkräuter auseinander genommen hatte …

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Zuerst öffnete Irgendwer vorsichtig die Klebe-Laschen des Deckels …

Aus irgendeinem Grund hatte er die Packung nicht wie sonst einfach nur platt getreten oder zerrissen. Nein, einer inneren Stimme folgend hatte er sie gereinigt und vorsichtig die Klebe-Laschen geöffnet.

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Dann wurden die übrigen Klebestellen des Kartons gelöst …

Und da lag sie dann flachgedrückt vor ihm, die Erkenntnis:

tk-kraeuter-4

Der untere Teil der Schachtel war aus einer einzigen, zusammenhängenden, rechteckigen Fläche geformt, die nur geschickt gefaltet worden war.

Genau so hatte Irgendwer die Teichfolie gefaltet, mit der er das Innere seines ehemaligen Erdkellers ausgekleidet hatte! Damit hatte er damals die Folie im Ganzen verarbeitet, um mögliche Lecks durch Kleben oder Schweißen von Anfang an auszuschließen …

Endlich! Der Blubber.

Der metrische Sensor zur visuellen Erfassung des Füllstandes im Eisspeicher von LEO_2 war eine Innovation der ersten Stunde gewesen. – Einfach, robust, verlässlich und unschlagbar günstig!

blubber-metrischer-fuellstandsmesser

Der Klassiker unter den Füllstandsmessern …

Er hatte nur einen entscheidenden Nachteil: Das technische Personal – also Irgendwer – musste zur Erfassung des Füllstandes direkt vor Ort sein – also am Einstieg zum Eisspeicher. Und das natürlich genau zu jenen Zeiten, zu denen sich Eis im Eisspeicher bildete.

Über die nun doch schon einige Jahre dauernde Beobachtungsphase hatte sich inzwischen herausgestellt, dass die Phasen mit Eisbildung ziemlich gut mit widrigen äußeren Wetterbedingungen im Zusammenhang standen. Das wiederum bedeutete, dass Irgendwer regelmäßig seinen Hintern aus der warmen Stube in die unwirtliche Kälte des pannonischen Winters hinausbewegen musste, um diesen entscheidenden Messpunkt einzusammeln.

Und so, wie immer Mangel und Not die besten Innovationen hervorbringen, war es auch diesmal. Es war allerdings ein langer und steiniger Weg gewesen, bis Irgendwessen Forschungen im Bereich der Füllstandsmessung die gewünschten Ergebnisse gezeitigt hatten.

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Die Entwicklung der Füllstandsmessung hatte einige Prototypen hervorgebracht, bevor mit dem Blubber der Schritt von der diskreten Niveau-Überwachung zur kontinuierlichen Messung des Wasserstands im Eisspeicher gelungen war.

Wollte Irgendwer doch die Änderung des Wasserspiegels mit einer Auflösung von 1 mm messen, was einer Änderung des Eisvolumens von ca. 0,15 m3 entsprach. Und das in einem Eisspeicher, in dem man darauf achten musste, dass die Füllstandsmessung nicht einfror oder durch Eis verfälscht wurde. Außerdem wollte er diesen Sensor natürlich an seine Universalregelung anschließen, um den kontinuierlichen Verlauf des Füllstandes zu erfassen und bei Bedarf auch (regeltechnisch) darauf reagieren zu können.

Und so war er nach langem Tüfteln schließlich auf den ‚Blubber‘ gekommen, wie er ihn liebevoll nannte. Mit einer Belüftungspumpe, wie sie auch gerne für Teiche oder Aquarien verwendet wird, blies er Luft über ein Messrohr in den Eisspeicher ein. Wie der Physiker weiß, steigt der dafür notwendige Druck linear mit der Höhe des Wasserspiegels.

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Der ‚Blubber‘ in Aktion …

Für die Messung, und Aufzeichnung dieses Drucksignals sowie für die Umsetzung von ‚Druck‘ in ‚Wasserstand‘ und ‚Eisvolumen‘, fand er alle notwendigen Funktionen in seinem neuen Spielzeug, der UVR16x2, sodass er schließlich Wasserstand und Eisvolumen brandaktuell im Onlineschema darstellen konnte.

blubber-onlineschema

Der relative Wasserstand zum Soll-Füllstand (h.rel) und das Eisvolumen (V.Eis) waren dank ‚Blubber‘ nun aktuell im Online-Schema ablesbar …

Wenn es draußen stürmt und schneit, bin ich zum Messen stets bereit!‚ dachte sich Irgendwer, der damit – nachdem das El(k)ement die Wärmepumpe gehackt hatte – nun auch den letzten Messpunkt in die automatische Datenerfassung integriert hatte.

Und ganz nebenbei glaubte irgendwer, mit dem ‚Blubber‘ auch das Problem der potentiellen Sensor-Vereisung gelöst zu haben. Die Nagelprobe stand mit der beginnenden ‚Eisperiode‘ unmittelbar bevor…

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Fortsetzung – der Bericht nach dem Ende der Eisperiode: Der Blubber: An der Klippe

LEO, NEO & QUADRO

Wie schön doch das Geräusch einer Wärmepumpe sein konnte! Besonders jetzt, da sie das erste Mal nach dem Bau seiner neuen LEO_2-Anlage angesprungen war und beruhigend vor sich hin brummte!

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Wie schön doch das Brummen der Wärmepumpe sein konnte …

Irgendwo weit, weit weg von Pannonien fiel einem verwegenen Siedler, der über den Sommer seine Heizung umgebaut hatte, ein großer Stein vom Herzen. Nicht auszumalen, was passiert wäre, wenn er die Anlage nicht rechtzeitig zum Laufen gebracht hätte! Nachdem ihm der sommerliche September noch etwas Aufschub gewährt hatte, war dann doch schön langsam die Kälte in seine Siedlerhütte gekrochen und hätte binnen kürzester Zeit zu einer Meuterei seiner ‚Mannschaft‘ geführt. Aber diese Gefahr war nun definitiv abgewendet!

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Mit dem Online-Schema hatte er die ganze Anlage im Überblick und konnte sich damit rasch von deren korrektion Funktion überzeugen …

Während er gespannt auf die Anzeigen der Sensorwerte blickte, fiel langsam die Spannung des vergangenen halben Jahres von ihm ab. Er hatte nicht damit gerechnet, wie intensiv diese Zeit werden würde, nachdem er damals die Tüftler aus dem fernen Pannonien kontaktiert hatte…

Aber er hatte ja nicht nur in Rekordzeit ‚irgendein LEO_2‘ gebaut, sondern auch seine eigenen ganz speziellen Ideen verwirklicht, die er in vielen E-Mails und Online-Sitzungen mit Irgendwem diskutiert und verfeinert hatte.

So hatte er zusätzlich zur bestehenden Regenwasserzisterne einen weiteren Eisspeicher verbuddelt. Aber nicht irgendeinen, sondern den Fetten Blauen Ring-Wurm, wie ihn Irgendwer bezeichnete (was der immer mit seinem Gewürm hatte …). Aufgrund des hohen Grundwasserspiegels und der Zugänglichkeit seines Grundstückes hatte es aber nicht wirklich eine bessere Alternative gegeben.
Es war zwar nicht ganz einfach gewesen, das Trägergestell und den Wärmetauscher einzubauen, aber schließlich hatte er gemeinsam mit Irgendwem doch noch eine Lösung ausgetüftelt. Nach ‚einigen‘ unvergesslichen Stunden im Inneren von ‚NEO‘ hatte er sogar noch das alte ‚Quadro‘-Kinderspielzeug wiederverwertet, das ohnehin nur im Keller verstaubt war …

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Die perfekt ausgetüftelte Lösung: Wiederverwertung des ausgedienten Kinderspielzeugs ‚Quadro‘ für ein Trägergestell im NEO-Eisspeicher …

Auf den Schlauchkollektor hatte er zunächst verzichtet. Stattdessen hatte er seine Photovoltaik-Module an der Rückseite mit einem Wärmetauscher versehen, der statt dem Schlauchkollektor in den Solekreis eingebunden war. Damit wollte er einerseits Umweltenergie aus Luft und Sonne für LEO_2 sammeln, und andererseits die PV-Module kühlen und damit deren Effizienz steigern. Ob dieses Kalkül aufging, würde er dann spätestens nächstes Frühjahr wissen …

162tage-pv-kollektor

Der kommende Winter wurde spannend: Konnten die Wärmetauscher auf der Rückseite seiner Photovoltaik-Module den Schlauchkollektor wirklich vollständig ersetzen …?

Und ein paar weitere Ideen hatte er noch im Hinterkopf, die er aufgrund der begrenzten Zeit im ersten Anlauf noch nicht in die Tat umsetzen konnte. Im Gesamtkonzept waren sie bereits vorgesehen, mussten aber noch ein wenig auf ihre Realisierung warten …

Herbstliche Gewohnheiten (2)

Nachdem eine ungewöhnlich warme erste Septemberhälfte die Siedler mit sommerlichen Temperaturen verwöhnt hatte, begann nun unaufhaltsam der Herbst in Pannonien Einzug zu halten. Bald würde LEO_2 wieder aus seinem Sommerschlaf erwachen, um für die wohlige Temperierung der Siedlerhütte zu sorgen.

2015-2016-herbst

Es wurde herbstlich in z-village …

Alles war vorbereitet:

Routinemäßig hatte Irgendwer eine kleine Sole-Probe gezogen und mit dem Refraktometer den Frostschutz geprüft, der erwartungsgemäß unverändert bei einem Wert von ca. -25°C lag.

2015-2016-refraktometermessung-frostschutz

Der Frostschutz wurde mittels Refraktometer geprüft: OK.

Sicherheitshalber hatte er in diesem Zuge auch gleich ein paar Liter Sole nachgefüllt, denn mit dem Sinken der Temperatur im Solekreis würde auch der Soledruck im Winter wieder ein wenig zurückgehen.

Auch hatte er trotz der warmen September-Temperaturen den Kühlmodus wieder beendet. Aufgrund der kühlen Nächte war es auch nicht mehr notwendig, mit der passiven Kühlung nachzuhelfen. Viel wichtiger war es nun, den Eisspeicher im September auf Maximaltemperatur aufzuladen. – Denn im Herbst standen die ‚fetten‘ Monate mit den höchsten Arbeitszahlen des ganzen Jahres bevor, auf die sich Irgendwer schon insgeheim freute …

Zu Irgendwessen Herbst-Ritualen zählte auch der Rückblick auf das vergangene LEO_2-Jahr, der sich wie folgt darstellte.

Bis auf den Jänner mit zwei Kälteperioden war der Winter 2015/2016 ungewöhnlich mild verlaufen. Der Frühling war aber nur sehr stotternd in die Gänge gekommen.

2015-2016-temperaturen-und-eisbildung-leo_2

Erst im Jänner hatte sich mit einem Maximum von knapp 7m3 nennenswert Eis im Eisspeicher gebildet, das aber Mitte Februar schon wieder vollständig geschmolzen war.

Das war auch der Grund, warum die Siedlerhütte nur einen vergleichsweise niedrigen Jahres-Gesamtwärmebedarf von 16.725 kWh (inkl. Warmwasser) gehabt hatte. Bei einer Jahres-Arbeitszahl von knapp 4,6.

2015-2016-leistungsdaten-leo_2

Leistungsdaten 2015/2016 auf die Monate herunter gebrochen: Die höchsten Monats-Arbeitszahlen hatte es naturgemäß in den Herbstmonaten September bis November und dann wieder im Frühjahr (April und Mai) gegeben. Dann, wenn die Wärmequelle relativ warm und die mittlere Vorlauftemperatur der Wärmepumpe relativ niedrig sind …

Obwohl über die gesamte Heizperiode nur die halbe Kollektorfläche genutzt worden war, konnten trotzdem beachtliche 10.484 kWh über den Kollektor geerntet werden – und das vorwiegend in der kalten Jahreshälfte.

2015-2016-kollektorernte-und-heizwaermebedarf-leo_2

Der milde Wetterverlauf hatte sich auch positiv auf die Kollektorernte ausgewirkt …


Weitere Informationen: Details zu den Messdaten der LEO_2 Pilotanlage sind hier zu finden …

Eisspeicherwasser für den Siedlergarten

Wäre der Wasserstand im Eisspeicher gesunken, hätte Irgendwer wahrscheinlich verzweifelt nach einem Leck gesucht. Aber das genaue Gegenteil war der Fall! Langsam, aber kontinuierlich stieg der Wasserstand. Deutlich ablesbar an der altbewährten Pegel-Messstation.

Wasserstand im Tank kontrollieren

Routinemäßige Kontrollen zeigten es eindeutig: Der Wasserstand im Eisspeicher stieg langsam aber kontinuierlich …

Innerhalb des letzten Jahres war der Wasserstand um ca. 3 cm gestiegen. Das entsprach einem stattlichen Volumen von knapp 400 Litern, das von irgendwoher in den Eisspeicher einsickerte…

Ganz genau hatte Irgendwer noch nicht durchschaut, woher das Wasser kam. Eine gewisse Menge war sicherlich der ‚Bauweise‘ des ehemaligen Erdkellers (und jetzigen Eisspeichers) zuzuweisen, wo es bei starkem Regen auch schon einmal von der Decke getropft hatte. Abgesehen davon hatte Irgendwer die Luftfeuchtigkeit und das Tauwasser im Verdacht, das sich ganz offensichtlich im kühlen Eisspeicher bildete.

Wie auch immer, da der Eisspeicher keinen Überlauf besaß, galt es vor der nächsten ‚Eisperiode‘ den Füllstand wieder auf das Soll-Niveau zu bringen, um wieder genügend Ausdehnungsspielraum für die Vereisung zu haben.

Hatte Irgendwer das überflüssige Wasser in den vergangenen Jahren gedankenlos in den Kanal gepumpt, so hatte er nun mit einer überschaubaren Investition endlich eine Lösung geschaffen, die eines Tüftlers auch würdig war.

Bewaesserung-aus-Eisspeicher

Aus ein paar Rohren und Fittingen war schnell ein Ansaugstutzen für den Eisspeicher zusammengebastelt und an die Gartenpumpe angeschlossen …

Zunächst gab es nun einen stationären Ansaugstutzen, an den bei Bedarf mit wenigen Handgriffen der Saugschlauch der Gartenpumpe angeschlossen werden konnte. Ein Fußventil verhinderte das Leerlaufen des Ansaugrohres.

Dann durfte natürlich ein Druckschalter nicht fehlen, der die Gartenpumpe nur dann einschaltete, wenn tatsächlich Wasser abgezapft wurde.

Gartenpumpe-mit-Druckschalter

Der Druckschalter machte die Gartenpumpe zum ‚Wasserwerk‘ …

Und fertig war die Gartenbewässerung mit Eisspeicherwasser …

Schließlich war der Siedlergarten auch froh, wenn er in den oft trockenen pannonischen Sommern ein wenig erfrischendes Eisspeicher-Wasser abbekam ;-).

Gartenbewaesserung

Ein ganz besonderer Leckerbissen für den Siedler-Garten: erfrischend belebendes Eisspeicher-Wasser …

Zugegeben, das war natürlich erst die halbe Lösung. Perfekt wäre natürlich, wenn zusätzlich auch das sommerliche Regenwasser im Eisspeicher gesammelt werden würde. – Aber was nicht ist, das kann ja noch werden …

LE(G)O_2

Irgendwer konnte sich nicht mehr entsinnen, was ihn genau auf diese Idee gebracht hatte. Waren es nur die Reste einer PVC-Installation, die in der Erfinderwerkstatt herum gelegen waren oder hatte er wirklich als Kind zuviel mit LEGO gespielt. Wahrscheinlich Beides … 

Le(g)o_2_Elkement_Zeitdokument

Das El(k)ement hatte auf jeden Fall ausgiebig mit LEGO gespielt. Entsprechende Zeitdokumente vom Irgendwem sind nicht überliefert …

Was er damals gebraucht hatte, war eine Trägerkonstruktion für den Wärmetauscher im Eisspeicher von LEO_2, das folgende Voraussetzungen erfüllen musste:

  • Es musste in Wasser langzeitbeständig gegen verrotten oder verrosten sein
  • Es musste durch eine kleine Öffnung in einen bestehenden Hohlraum eingebracht werden können
  • Es durfte die Innenhaut des Eisspeichers nicht verletzen (Dichtigkeit)
  • Es sollte möglichst rasch und problemlos im Eisspeicher aufgebaut werden können
  • Es sollte möglichst beliebig geformte Wärmetauscher-Konstruktionen aus Rippschlauch tragen können
  • und – wie sich später rasch herausstellen sollte – musste es für alle möglichen und unmöglichen Formen von Hohlräumen (quaderförmig, zylindrisch) geeignet sein

Und so entstand aus nur zwei Bausteinen Irgendwessen Eisspeicher-Baukasten, der ihm noch vieles an Tüftelei bescheren sollte.

LE(G)O_2-Rohr-T-Stück

Es brauchte nicht mehr als zwei Basis-Bausteine für diese Tüftelei. Ein PVC T-Stück und ein PVC-Rohr in dazu passender Größe …

Daraus werden die zwei Hauptelemente eines Trägergestells zusammengesetzt und verklebt:

LE(G)O_2-Kombi-Quer

… der Querverbinder …

LE(G)O_2-Kombi-Längs

… und der Längsverbinder …

Diese Verbinder hielten – richtig zusammengesteckt – die Steher des Trägergestells (also: einfache Rohre) in der gewünschten Position.

Das folgende kleine Werkstück zeigt schon das Potential von Kombinationsmöglichkeiten, das sich daraus ergibt, dass:

  • die Rohrstücke beliebig lang sein können
  • die T-Sücke entlang der Längsachse in beliebigem Winkel drehbar sind

LE(G)O_2-Kombi

Aus diesen einfachen Zutaten ist schon die eine oder andere interessante Trägerkonstruktion entstanden. Unlängst eine ‚High-End-Variante‘ für einen zylindrischen Eisspeicher: die ‚Spirale des Lebens‘ – wie sie Irgendwer liebevoll nannte …

LE(G)O_2-Spirale-des-Lebens-2

Prinzip-Skizze eines PVC-Trägergestells für den nachträglichen Einbau in einen zylindrischen Eisspeicher (von oben betrachtet).

Zugegeben, es war schon ein wenig Rechenarbeit nötig, um die genauen Rohrlängen zwischen den einzelnen T-Stücken zu ermitteln. Aber glücklicherweise hatte Irgendwer in der Schule gut aufgepasst … 😉