Das Eisspeicher-Orakel: Eine Niederlage!

Inzwischen hatte nun doch der Frühling Einzug gehalten…Frühling-2016

Mit ein paar sonnigen Tagen und einer kräftigen Süd-Strömung, die Temperaturen bis 25°C nach Pannonien gebracht hatte, wurde unter vorgehaltener Hand sogar schon vom ‚kleinen Sommer‘ gesprochen …

Damit war nun (endlich) auch die Eisspeichertemperatur rasch angestiegen und hatte damit den ‚Eisspeicher-Frühling‘ markiert. – Leider um etwa 3 Wochen später, als vom ‚Eisspeicher-Orakel‚ ursprünglich angekündigt…

LEO_2-Orakel-2016: Ist

Eine Niederlage für das Eisspeicher-Orakel: Zwischen vorausgesagtem (rot gepunktete Linie) und tatsächlichem (grün gepunktete Linie) ‚Eisspeicher-Frühling‘ lagen in diesem Jahr nun doch ca. 3 Wochen…

Irgendwer war versucht gewesen, dem ungewöhnlich kühl verlaufenen März die Schuld dafür zu geben, aber ein Blick auf die pannonischen Klimadaten belehrten ihn schnell eines Besseren! Denn der März war nach einem generell warmen Winter und einem extrem milden Februar einfach nur normal gewesen! Ohne große Abweichungen nach oben oder unten. Wie schnell sich doch die subjektive Empfindung von ’normal‘ ändert …

Wenn man einen Blick auf die Messdaten von LEO_2 warf, spiegelten diese den insgesamt zu milden Wetterverlauf der letzten Monate wider. Einzig der Jänner hatte mit seinen zwei Kälteperioden das Attribut ‚Winter‘ wirklich verdient und zu nennenswert Eis im Eisspeicher geführt. Die mittlere Außentemperatur und der Heizwärmebedarf im zu milden Februar und im normalen März waren praktisch identisch.

EO_2-Leistungsdaten-2015-2016

Leistungsdaten der LEO_2 Pilotanlage: Die Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser (rot) waren im milden Februar und im normalen März praktisch identisch. Die Arbeitszahl (grün) war aufgrund der schon höheren Eisspeichertemperaturen im März höher.

Das Eisspeicher-Orakel

Alle Jahre wieder am 2. Februar wird das Murmeltier Punxsutawney Phil aus seinem Bau gelockt und danach befragt, wie lange der Winter wohl noch dauern wird.

Murmeltier IIAber wie auch immer dieser Lostag heißen mag, ‚Groundhog day‘ oder ‚Lichtmess‘, es wird ihm in Legenden, Traditionen und Bauernregeln eine besondere Bedeutung zugemessen:

„Wenn das Murmeltier seinen Schatten sieht, wird der Winter noch 6 Wochen dauern“

oder

„Ist’s an Lichtmess hell und rein,
wird’s ein langer Winter sein.
Wenn es aber stürmt und schneit,
ist der Frühling nicht mehr weit.“

Trotz Hochachtung vor der Naturbeobachtung der Altvorderen, erschienen Irgendwem diese Aussagen doch recht dehnbar und interpretationsbedürftig. Darum verließ er sich bei der Frühlingsprognose neuerdings viel mehr auf das Eisspeicher-Orakel, das er nun auch schon über mehrere Jahre hinweg beobachtet hatte.

Eisspeicher Orakel 2014

Um das Eisspeicher-Orakel richtig deuten zu können, sind der Verlauf der Temperatur im Eisspeicher und die Erd-Temperatur in 1m Tiefe  von außerordentlicher Wichtigkeit. (1) Frühlingsbeginn, (2) Tag der geringsten Eisspeichertemperatur, (3) Zeitunterschied 5-6 Wochen.

(1) Frühlingsbeginn

Zuerst galt es, den Begriff ‚Frühlingsbeginn‘ etwas greifbarer zu machen. Dazu schien Irgendwem der Verlauf der Eisspeichertemperatur bestens geeignet. Denn in jedem Jahr gab es einen Zeitpunkt zu dem diese Temperatur recht steil und dauerhaft über einen Wert von 10°C anstieg, was damit zu tun hatte, dass

  • die benötigte Heizenergie stark zurückging
  • die zur Verfügung stehende Umweltenergie aus Luft und Sonne (Kollektorernte) gleichzeitig stark zunahm
  • also: der Frühling begann!

(2) Der Lostag

Aber wie konnte man diesen Zeitpunkt voraussagen? Wann war das Ende des Winters endgültig besiegelt? Dafür erschien Irgendwem die Erdtemperatur in 1m Tiefe ein probates Mittel zu sein. Diese Temperatur war ein Spiegel des Verlaufs und der Strenge des Winters. Insbesondere jener Tag irgendwann im Februar, an dem die Erdtemperatur ihr Minimum überwand und wieder zu steigen begann.

Kurzerhand bestimmte Irgendwer den ‚Tag der geringsten Erdtemperatur‚ zum Lostag für die Frühlingsprognose.

(3) Die Prognose

Aus den bisherigen Lenzen, die LEO_2 schon erlebt hatte, hatte Irgendwer versucht, einen Zusammenhang zwischen (1) Frühlingsbeginn und (2) Lostag herzustellen. Die Zeitdauer (3) zwischen Lostag und Frühlingsbeginn war bisher immer bei ca. 5 bis 6 Wochen gelegen.

Während der pannonische Winter 2013/2014 (s.o.) eher mild und kurz war, war 2012/2013 von der langen und hartnäckigen Sorte gewesen:

LEO_2-Orakel-2013

Im hartnäckigen Winter 2012/2013 lag der ‚Lostag‘ (minimale Erdtemperatur) sehr spät (Ende Februar). Der endgültige Sieg des Frühlings folgte ca. 6 Wochen später …

Den Frühling 2015 musste man aufgrund der Eisspeicher-Challenge aus der Wertung nehmen. 2016 stellte sich bisher wie folgt dar:

Eisspeicher-Orakel 2016

Frühlingsprognose 2016: Der Tag der minimalen Erdtemperatur wurde bereits Anfang Februar erreicht, sogar noch etwas früher als 2014. Damit müsste der Frühling noch vor Mitte März Einzug halten …

Wie gut das Eisspeicher-Orakel heuer liegt, werden wir Mitte März wissen. Aber es ist ja nicht schwierig, an die Trefferquote von Punxsutawney Phil heranzukommen ;-).

Ein Jahr mit LEO_2

Irgendwer hatte ihn oft erlebt diesen Augenblick. Wenn wieder einmal jemand den Fehler gemacht hatte, ihn so etwas ähnliches zu fragen wie:

„Was ist das, dieses LEO_2? Wie funktioniert denn das genau …?“

Wenn er dann begonnen hatte, voller Begeisterung über seine Erfindung zu erzählen, merkte er genau, wie die interessierten Rückfragen recht rasch in einem regelmäßigen

„Mhm. Jo. Mhm … Jo. Jo … Eh …“

verebbten. Und wenn ihn dann die leeren Blicke des Gegenüber mit dieser Mischung aus Langeweile und Unverständinis durchbohrten, wusste Irgendwer genau: da war er wieder dieser Augenblick. Der Moment, besser das Thema zu wechseln, obwohl er gerade erst einmal erklärt hatte, wie eine Wärmepumpe funktionierte und was eine Wärmequelle war.

Aber letztlich hatten ihn gerade solche Momente  zu einem – ja, man konnte durchaus sagen: ‚Kunstwerk‚ – inspiriert.

„Ein Bild sagt mehr als tausend Worte…“

Welch tiefe Weisheit steckte doch in diesem platten Spruch! Aber so sehr sich Irgendwer auch bemüht hatte, es war ihm nicht gelungen, die vielen Gesichter, die LEO_2 im Laufe eines Jahres zeigte, in nur ein Bild zu bannen.

Und so entstand in liebevoller Kleinarbeit ein ganzer Zyklus ‚Die 13 Gesichter von LEO_2‚. Möge er zum Verständnis von LEO_2 beitragen …

Ein Klick auf irgendeines der folgenden Bilder öffnet eine ‚durchklickbare Slide-Show‘ des gesamten Zyklus.

 

Irgendwo im hohen Norden: Die Schlangengrube

Man konnte ja nicht unbedingt behaupten, dass es geräumig war in der Zisterne. Das war auch durch das Trägergestell, das in ‚LEGO-Manier‘ zusammengebaut worden war, nicht wirklich besser geworden.

Trotzdem musste der Siedler wieder und wieder hinabsteigen, um seine Arbeiten zu vollenden. Seine Einstiegstechnik hatte er inzwischen so perfektioniert, dass ihn wohl jeder Schlangenmensch darum beneidet hätte. Aber das war nicht der einzige Grund, warum er seine Zisterne – oder sollte man inzwischen ‚Eisspeicher‘ dazu sagen? – bald liebevoll ‚Schlangengrube‘ nannte.

IIHN-Waermetauscher-2

Kabelbinder waren das perfekte Mittel, um den ‚Gemeinen schwarzen Solarrohr-Rippling‘ zu bändigen.

Als erstes entdeckte der ‚Gemeine schwarze Solarrohr-Rippling‘ seine neue Heimat. Diese Viecher waren ja sehr umgänglich und für den Menschen absolut ungefährlich, konnten aber trotzdem recht ungemütlich – gemein – werden, wenn man ihnen nicht von Anfang an ihre Grenzen aufzeigte. Glücklicherweise hatte Irgendwer, der mit diesem Gewürm schon öfter einen Strauß ausgefochten hatte, den Siedler vorgewarnt und auf ein probates Mittel – den Kabelbinder – hingewiesen, der für die Zähmung dieser Gattung genau das Richtige war.

Mit besonderem Tüftler-Stolz hatte den Siedler seine einzigartige Flanschkonstruktion erfüllt, die er in durchgrübelten Nächten ersonnen hatte, um den alten, nicht besonders günstig gelegenen Zisternen-Zulauf professionell und wasserdicht abzuschließen.

IIHN-Flanschkonstruktion

Kaum wiederzuerkennen. Der alte Zulauf hatte sich vom hässlichen Frosch zum Prinzen gewandelt und verlieh dem Eisspeicher ein Flair von Hightech.

Er hätte eigentlich damit rechnen müssen, dass das eine weitere Gattung anzog, wie die Motten das Licht. Und es dauerte fürwahr nicht lange, bis die ‚Python Polyvenylchloridis‘, im Volksmund auch ‚Plastik-Python‘ oder einfach nur ‚PVC-Flexschlauch‘ genannt, ihren Weg durch die alten Rohrsysteme gefunden und bis in die Zisterne vorgedrungen war.

IIHN-Flexschläuche

‚Python Polivenylchloridis‘ oder ‚Plastik-Python‘. Jedes einzelne Tier dieser Gattung besitzt eine einzigartige Kopfform, die auch bei diesem Exemplar sehr extravagant ausgeprägt ist.

Aber auch darauf war der unerschrockene Siedler vorbereitet. Es bedurfte zwar etwas schwererer Geschütze – wie Quetschverschraubungen oder Schlauchschellen – um dieser Gesellen Herr zu werden, aber bald waren auch diese gebändigt.

IIHN-Luftschläuche

Kommt auch hin und wieder in Eisspeichern vor: die ‚Sechsköpfige Luftschlauchnatter‘.

Die ‚Sechsköpfige Lufschlauchnatter‘ wäre ihm ob ihrer zierlichen Gestalt schon gar nicht mehr aufgefallen, hätte sie sich nicht durch die blaue Signalfarbe ihrer Köpfe verraten.

IIHN-BlaueKöpfe

Unerkannt war sie in den Eisspeicher eingesickert. Aber die Signalfarbe ihrer blauen Köpfe, die sich erfrischend von dem tristen Grau-in-Grau des Eisspeichers abhob, hatte die ‚Sechsköpfige Luftschlauchnatter‘ verraten.

Als er auch den letzten dieser Köpfe widerstandslos am Trägergestell befestigt hatte, glaubte der Siedler diese Schlangenbrut nun endlich im Griff zu haben.

Was ihm bis dahin aber noch nicht bewusst war, war dass manche dieser Plastik-Pythons offensichtlich drahtige Parasiten hatten, die Ihre Wirte dazu benutzten, um Besitz vom Eisspeicher zu ergreifen …

IIHN-Flexschläuche-Innenleben

Die drahtigen Parasiten einiger Plastik-Pythons ergreifen Besitz vom Eisspeicher …

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Die ganze Geschichte: ‚Irgendwo im hohen Norden‚ …

Irgendwo im hohen Norden: Der Eisspeicher

Und so war die Zeit gekommen, die Ärmel hochzukrempeln und das Konzept schrittweise in die Tat umzusetzen. Als Erstes stand die Zisterne auf dem Plan, die zum Eisspeicher umgebaut werden sollte.

Während Irgendwer in Pannonien noch an der Detailplanung tüftelte, begann der Siedler im hohen Norden schon einmal mit den groben Aufräumungsarbeiten in der Zisterne.

IIHN-Zisterne-Urzustand

Im Laufe der Jahrzehnte hatten die Wurzeln des urwaldartigen Baumbestandes nicht nur die Einstiegsluke überwuchert, sondern hatten ihren Weg durch die Verrohrung bis in die Zisterne gefunden …

Was auch immer die Beweggründe für die eigenwillige Architektur dieser Zisterne gewesen sein mögen, sie waren jedenfalls für die Ewigkeit in massive Betonwände gegossen und im wahrsten Sinne des Wortes zu unverrückbaren Voraussetzungen für dieses Projekt geworden.

IIHN-Zisterne-Architektur

Nachdem die Grundreinigung der Zisterne abgeschlossen war, offenbarte sich ihre ‚filigrane‘ Architektur im milden Schein der Grubenlampe. Ein besonderes Juwel war das monumentale Einstiegspodest.

Es dauerte nicht lange, bis der Detailplan als Grundlage für die weiteren Arbeiten fertig war. Trotzdem musste der Siedler an manchen Stellen noch selbst den Rechenstift zur Hand nehmen, um nicht ganz unwesentliche Variationen in der Zisternenhöhe – ein Erbe der Maurerkunst vergangener Jahrzehnte –  auszugleichen.

IIHN-Detailplan-Rechner

Bald schon begann in der Siedlerwerkstatt im hohen Norden die Kappsäge zu kreischen, um das Trägergestell für den Wärmetauscher zuzuschneiden.

IIHN-Siedlerwerkstatt-Kappsäge

Ein unverzichtbares Werkzeug für den Bau von LEO_2: Die Kappsäge. Im Hintergrund: Fein säuberlich der Größe nach sortiert und für den Aufbau vorbereitet: die Teilstücke für die Steher des Trägergestells.

Und dann ging es wieder hinab in die Tiefen der Zisterne. Problemlos konnten auch die längsten Teilstücke des Trägergestells durch den verwinkelten Einstieg in die Zisterne gebracht werden.

IIHN-Trägergestell-Bordeaux

Zugegeben: Dieses Kistchen hatte sicherlich schon edlere Materialien zum Inhalt. Aber es war auch ideal geeignet, um die kleineren Teilstücke des Trägergestells wohlsortiert in die Zisterne zu transportieren…

Beim Aufbau des Trägergestells bekam der Siedler dann unerwartete Hilfe von seinen Kindern, die das Zusammenstecken der Teilstücke nur trocken mit den Worten kommentierten:

‚Ist ja, wie Lego …‘

Und so spielte der Siedler mit seinen kleinen Helfern halt eine Partie ‚LEO_2-Zisternen-Lego‘ und konnte schon bald zufrieden das Ergebnis bewundern.

Trägergestell für den Wärmetauscher

Was dem Siedler zu diesem Zeitpunkt aber noch nicht bewusst war, war dass er mit diesem Bauwerk einen fundamentalen Eingriff in das empfindliche Ökosystem der Zisterne vorgenommen hatte, der bestimmte Lebensformen magisch anzog …

Herbstliche Gewohnheiten

Ein außergewöhnlicher Sommer ging zu Ende und der Herbst begann, seine Finger nach z-village auszustrecken.

z-village-herbst

Und jeder begann sich auf seine Weise auf den Winter vorzubereiten. Während die einen ausreichend Holz oder andere Brennstoffe einlagerten …

holzhaufen

… musste Irgendwer LEO_2 fit für den Winter machen.

LEO_2 war ja den ganzen Sommer über für die Warmwasserbereitung und den passiven Kühlbetrieb gelaufen und damit praktisch einsatzbereit. Die ‚jährliche Wartung‘ war daher schnell erledigt. Er prüfte nur

  • den Soledruck
  • den Wasserstand im Eisspeicher
LEO_2-Online-Schema

Ein Blick auf das Online-Schema reichte, um den Soledruck zu prüfen. Auch ein Niveau-Sensor, den Irgendwer inzwischen in den Eisspeicher eingebaut hatte, zeigte ihm an, ob der minimale bzw. maximale Wasserstand im Eisspeicher erreicht waren.

Obwohl irgendwer viele Messwerte inzwischen am Bildschirm ablesen konnte, genehmigte er sich trotzdem einen kleinen Rundgang und warf einen Blick auf den Kollektor, einen weiteren in den Eisspeicher und schaute, ob sonst mit LEO_2 alles in Ordnung war…

Den Sole-Frostschutz hatte er erst voriges Jahr mit dem Refraktometer gemessen, das konnte er sich heuer getrost sparen.

Dann machte er sich, wie es ihm Anfang September inzwischen zur Gewohnheit geworden war, an die Umstellung auf ‚Winterbetrieb‘. Dazu musste er ganze zwei Regelparameter umstellen:

  • Maximale Eisspeichertemperatur: diese hatte er für den Kühlbetrieb im Sommer auf einen niedrigen Wert belassen, damit bei niedrigen Außentemperaturen der Tank über den Kollektor gekühlt wurde. Nun stellte er diesen Wert wieder auf den maximalen (durch die Einsatzgrenze der Wärmepumpe limitierten) Wert von 20°C. Damit sollte der Eisspeicher und das umgebende Erdreich durch die Herbstsonne noch einmal richtig auf Temperatur gebracht – also ‚aufgeladen‘ – werden.
  • Grenztemperatur für die passive Kühlung: Diese hatte er im Sommer so eingestellt, dass ab 24°C Raumtemperatur die passive Raumkühlung einsetzte. Da er nicht wollte, dass auch im Winter gekühlt wurde, wenn er hin- und wieder einmal den Bullerjan anfeuerte, stellte er diesen Parameter auf einen hohen Wert.

Damit waren seine Heizungs-Vorbereitungen für den Winter erledigt und es blieb ihm genügend Zeit um einer weiteren liebgewordenen Gewohnheit nachzugehen, bevor die neue Heizsaison richtig begann: nämlich der Jahresauswertung der Anlagendaten…

2015-09-20-Leistungsdaten_LEO_2Weitere Informationen: Messdaten LEO_2: Jahres- und Monatsübersichten für die Periode 2014/2015.

Irgendwo im hohen Norden: Das Konzept

Und so trafen sie sich. Der unerschrockene Siedler aus dem hohen Norden und die Professionellen Tüftler aus Pannonien. Aber ob der großen Entfernung nicht ‚IRL‚, sondern in einem Online Meeting in der ‚Cloud‚.

Teamviewer

Wird gerne von den Siedlern für Online-Treffen verwendet: TeamViewer

Fragen zu LEO_2 wurden gestellt und beantwortet, Bilder und Pläne betrachtet, Ideen ausgetauscht und mögliche Szenarien skizziert.

Schließlich verständigte man sich, einen gemeinsamen Online-Speicher zum Austausch von Bildern, Plänen und sonstigen Informationen einzurichten.

Dropbox

Einer von vielen Onlinespeichern: Die Dropbox.

Damit waren alle Voraussetzungen gegeben, den ersten Schritt in einem LEO_2 Projekt in Angriff zu nehmen: Das Konzept.

Zuerst musste sich Irgendwer einen genauen Überblick über die örtlichen Gegebenheiten, den Heizwärmebedarf und sonstige spezielle Anforderungen verschaffen. Dazu hatte er eine ‚Checkliste für die Bestandsaufnahme‚ entworfen, die er mit den inzwischen bekannten Fakten ergänzte und dem Siedler im hohen Norden per elektronischer Post – quasi als Hausaufgabe – zustellte.

IIHN-Konzept-Bestandsaufnahme

Aber unerschrocken wie er war, machte sich der Siedler daran Punkt für Punkt zu beantworten und mit den Pannonischen Tüftlern per E-Mail abzuklären. Bald füllte sich der Onlinespeicher mit allen nötigen Plänen, Bildern und Informationen, sodass es nicht lange dauerte, bis auch das Konzept Form annahm und den Siedler aus dem hohen Norden per E-Mail erreichte.

Und während dieser Seite für Seite zuerst neugierig überflog und dann im Detail studierte, sah er LEO_2 schon förmlich vor seinem geistigen Auge entstehen.

IIHN-Konzept-3-Systemkonzept

Im Abschnitt ‚Systemkonzept‚ wurde beschrieben, wie LEO_2 grundsätzlich funktionierte und wie es konkret in seine Siedlerhütte eingebaut werden sollte. Es wurde greifbar, wie die einzelnen im Schema eingezeichneten Komponenten in seinem Fall aussehen und an welchen Stellen seiner Siedlerhütte bzw. seines Grundstückes sie aufgestellt und eingebaut werden könnten.

IIHN-Konzept-4-Lageplan und Leitungen

Im Abschnitt ‚Lageplan und Leitungen‚ waren alle hydraulischen und elektrischen Leitungen aufgelistet, die verlegt werden mussten. In den Lageplan eingezeichnet machten sie klar, wie bestehende Verrohrungen genutzt und wo neue Mauerdurchführungen geschaffen werden mussten. Auch nicht unwesentlich waren die notwendigen Anschlüsse, die im Heizraum geprüft und bei Bedarf ergänzt werden mussten.

IIHN-Konzept-5-Auslegung

Mit besonderer Spannung hatte er die Berechnungen zur Auslegung erwartet. Dort stand in harten Zahlen, ob und wie der Heizwärmebedarf mit der Größe seiner bestehenden Zisterne (dem zukünftigen Eisspeicher) gedeckt werden konnte und wie groß der Kollektor dafür sein musste.

IIHN-Konzept-6-Regelungskonzept

Auch der Regelung war ein Abschnitt gewidmet. Welche Regelungskomponenten und Sensoren waren nötig, um die Gesamtanlage zu steuern, die Fernwartung zu ermöglichen, die Wärmepumpe optimal einzubinden, sowie Anlagendaten in Echtzeit in einem Onlineschema anzuzeigen und deren zeitlichen Verlauf aufzuzeichnen.

IIHN-Konzept-7-Kostenübersicht

Die Kostenübersicht über die wesentlichen Anlagenkomponenten verschafften ihm einen realistischen Überblick über die zu erwartenden Investitionen…

IIHN-Konzept-8-AufgabenDetailplanung

… und die Aufgaben der Detailplanung / Ausführung über die weiteren Schritte, die ihn erwarteten.

Alles in allem war dieses Konzept eine perfekte Entscheidungsgrundlage, bevor er sich endgültig entschloss, das Projekt tatsächlich in Angriff zu nehmen.

Man traf sich in einem weiteren Online-Meeting und besprach die letzten Anmerkungen und Fragen. Und dann war es soweit: Die Detailplanung und der Bau von LEO_2 konnten beginnen…

Hundstage

Jetzt war es amtlich. Pannonien und Umgebung hatte soeben den wärmsten Juli der Messgeschichte erlebt. Eine besondere Herausforderung waren die teilweise extrem warmen Nächte gewesen, in denen die Temperaturen kaum unter 25°C gesunken waren.

Hundstage

Hundstage …

Bei diesen tropischen Bedingungen, war es eine Wohltat auf die passive Kühlung von LEO_2 zurückgreifen zu können. Nur so war es Irgendwem gelungen, die Raumtemperatur in der Siedlerhütte auf einem erträglichen Niveau zu halten.

Mit den Erfahrungen der letzten Jahre hatte Irgendwer seine Kühlstrategie weiter verfeinert:

Eisspeichertemperatur. Dieses Jahr hatte er die Erwärmung des Eisspeichers nach der Eisperiode bereits Anfang April bei 8°C gestoppt. Seit Anfang Mai war der Kollektor praktisch arbeitslos und wurde fallweise nur noch zur Kühlung des Eisspeichers eingesetzt – sofern die Außentemperaturen niedrig genug dafür waren.

Hundstage: Temperaturen & Arbeitszahl

Obwohl Irgendwer die Temperatur des Eisspeichers nach der Eisperiode auf 8°C bergrenzt hatte (roter Pfeil), war der Kühlvorrat nach 3 Hitzeperioden (grüne Pfeile) nun fast erschöpft. Dafür war aber – mit der schrittweisen Erwärmung des Eisspeichers – auch die Arbeitszahl wieder gestiegen.

Sein Kummer über die dadurch etwas geringere Arbeitszahl bei der Warmwasserbereitung war mit dem Fortschreiten des Jahres sehr rasch der Freude über den größeren Kühlvorrat gewichen. – Mehr noch, er hatte sich für das nächste Jahr schon vorgenommen, die Erwärmung des Eisspeichers nach dem Winter noch früher zu stoppen oder sogar etwas Eis übrig zu lassen …

Raumtemperatur. Da die Siedler sommerliche Raumtemperaturen bis zu 25°C noch als durchaus akzeptabel empfinden, hatten sie in der Regelung festgelegt, dass die Kühlung erst ab einer Raumtemperatur von 24°C aktiviert wurde. Das verhinderte einen unnötigen Verbrauch des Kühlvorrates, der dann dafür für die wirklich heißen Tage zur Verfügung stand.

Warmwasserbereitung. Die Zeitintervalle für die Warmwasserbereitung hatte Irgendwer inzwischen auf Zeiten mit ausreichender Sonnenstrahlung gelegt, womit er zwei Fliegen mit einer Klappe erschlug: (1) konnte der Photovoltaikstrom optimal ausgenutzt werden und (2) fiel die zusätzliche Kühlung durch die Wärmepumpe dann in die warme Tageszeit (genau dort wo sie auch gebraucht wurde).

Kühlstrategie

Die blaue Linie zeigt, mit welcher Leistung der Pufferspeicher (aus dem der Heiz-/Kühlkreis gespeist wird) gekühlt wird. Die passive Kühlung lieferte bei den Bedingungen am 21./22.07.2015 ca. 1 kW Kühlleistung wodurch der Anstieg der Raumtemperatur gebremst (aber nicht gestoppt) wurde. Wenn die Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung lief (blaue Pfeile) stieg die Kühlleistung auf ca. 4 kW. Für das tatsächliche Absenken der Raumtemperatur war das nächtliche Lüften zusätzlich zur passiven Kühlung aber unerlässlich.

Lüftung. Die nächtliche Lüftung war ein wesentlicher Bestandteil der Kühlstrategie. Sie entlastete die LEO_2-Kühlung, die während der Nacht per Zeitschaltuhr deaktiviert war, und schonte damit den Kühlvorrat.

Lüften während der Nacht

Kurz vor Sonnenaufgang war die Luft am kühlsten. Gleich nach dem Aufstehen wurden die Fenster geschlossen. Denn bereits um 8 Uhr betrug die Außentemperatur an manchen dieser Hundstage schon wieder um die 30°C.

Und die bei Tag aktivierten Schutzschilde waren ohnehin selbstverständlich …

Sonnenschutz bei Tag

Sonnenstrahlung: Was für die Photovoltaikanlage ein Segen war, war für das angenehme Raumklima im Sommer absolut kontraproduktiv. Daher war es unverzichtbar, die Schutzschilde (wie die Markisetten von den Siedlern genannt wurden) auszufahren.

Irgendwo im hohen Norden

Und so begab es sich, dass irgendwo im hohen Norden ein Siedler fündig wurde.

Die lange und entbehrungsreiche Suche nach seiner zukünftigen Heimstätte hatte ein glückliches Ende gefunden, als er dieses Gebäudes ansichtig wurde.

Hochbunker im hohen Norden

Kein Zweifel. Das war es wonach er gesucht hatte: Ein vom Efeu umrankter Hochbunker im Großstadt-Dschungel.

Inmitten des Großstadt-Dschungels und von Efeu umrankt hatte ihm kaum jemand Aufmerksamkeit geschenkt. – Aber für ihn war es perfekt! Er sah es ganz deutlich vor seinem geistigen Auge, wie seine zukünftige Siedlerhütte auf dem Dach dieses Betonbunkers  thronte. Sicher, wie eine Burg. Wie von einem Adlerhorst würde er die Aussicht auf seine Umgebung genießen …

Und so begann der Siedler zu planen, bis ins kleinste Detail, so wie es seine Art war. Viele kleinere und größere Nüsse galt es zu knacken. Unter anderem sollte seine Siedlerhütte auf dem Betonfelsen ja auch irgenwie beheizt werden…

Und wieder wurde er fündig.

Vergilbter Plan

Auf diesem alten, vergilbten Plan war es deutlich erkennbar: unter Bäumen und Gestrüpp musste sich eine Zisterne verbergen …

Dieser alte vergilbte Plan zeigte ganz deutlich, was von außen – durch Erde bedeckt und von Bäumen überwachsen – nicht mehr sichtbar war: eine Art Zisterne! Ja, das war es! Dunkel erinnerte er sich an diese Eisspeicherheizung, von der er im Internet gelesen hatte. Dafür war doch diese Zisterne wie geschaffen!

Aber zuerst galt es zu bestätigen, was dieser Plan zeigte. So machte er sich mit archäologischer Ausrüstung ans Werk und begann zu graben. Er fühlte sich wie Indiana Jones, als seine Schaufel auf diesen metallenen Deckel stieß. Der hohle Klang war eindeutig!

Gefunden! Einstieg in die Zisterne.

Zum Auffinden und Öffnen des Einstieges in die Zisterne bedurfte es archäologischem Spezialwerkzeug von der groben und der feinen Sorte …

Nachdem er das Wasser abgepumpt und in die Grube hinabgestiegen war, bestätigte sich seine Hoffnung ob des guten Zustandes dieser Zisterne. Damit waren alle Voraussetzungen für seine zukünftige Eisspeicherheizung gegeben. Jetzt brauchte er nur noch jemanden, der ihn bei der Umsetzung seines Planes unterstützte…

Und abermals wurde er fündig.

„Professionelle Tüftler – Rastlose Siedler“

stand auf der Webseite geschrieben. Eigentlich genau das, was er suchte. Nachdem er noch einmal kurz überlegt hatte, beschloss er, es zu versuchen und wandte sich mit folgenden historischen Worten an El(k)ement und Irgendwen:

[…]

Um es auf den Punkt zu bringen, und mit Ihren Worten zu sagen: Wir sind unerschrocken genug um LEO_2 eine weitere Siedlerhütte im hohen Norden zur Temperierung anzuvertrauen. Mit Ihrer Hilfe sollte das klappen…

[…]

Das war 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 …

Efficiency follows comfort

Obwohl sich der Mai mit ein paar kalten Tagen in sprichwörtlich erfrischender Weise vom durchwegs zu warmen Winter distanzierte, hatte sich LEO_2 inzwischen wieder in den Sommerschlaf begeben. Die Heizkreise standen (fast) still. Nur wenn Warmwasser benötigt wurde, gab LEO_2 mit einem kurzen Pulsschlag noch ein Lebenszeichen von sich.

Herzschlag-LEO_2-Warmwasser

LEO_2 im Sommerbetrieb (Warmwasserbereitung): Der Anstieg der Vorlauftemperatur (rot) zeigt an, wann die Wärmepumpe läuft. Die grün gepunktete Line ist die Temperatur im unteren Bereich des Hygienespeichers.

Genau genommen waren es eigentlich genau zwei Pulsschläge pro Tag, wobei der eine am Nachmittag noch ein wenig kräftiger ausfiel als jener am Vormittag. Und das war nicht zufällig so, sondern das Ergebnis langjähriger Warmwasser-Effizienz-Forschung in Abstimmung mit den Lebensgewohnheiten und Komfortbedürfnissen der Siedler. Immer unter strenger Berücksichtigung des Grundprinzips:

‚Efficiency follows comfort‘

das sich Irgendwer in Anlehnung an das Designprinzip ‚Form follows function‘ zu eigen gemacht hatte.

Denn Effizienz und Komfort mussten sich nicht unbedingt ausschließen. Wenn die Anforderungen an den Komfort einmal festgelegt waren, bot LEO_2 diverse Möglichkeiten, die notwendige Warmwassermenge und Temperatur in möglichst effizienter Weise bereitzustellen:

Warmwassertemperatur. Die Warmwassertemperatur hat bei jedem Wärmepumpensystem einen empfindlichen Einfluss auf die Leistungszahl der Wärmepumpe. Jedes Grad, das das Wasser über die nötige Temperatur hinaus erwärmt wird, senkt die Effizienz ohne zusätzlichen Komfortgewinn.

Temperaturen und Tagesarbeitszahl

Im reinen Warmwasserbetrieb (hellblauer Bereich) steigt die mittlere Vorlauftemperatur der Wärmepumpe auf ca. 47°C, die Soleeintrittstemperatur von ca. 8°C hängt mit der absichtlich begrenzten Eisspeichertemperatur zusammen. Zusammen ergibt das immer noch eine Arbeitszahl für die Warmwasserbereitung von ca. 4.

Eisspeichertemperatur. Neben der Warmwassertemperatur ist die Temperatur der Wärmequelle der zweite Parameter, der die Leistungszahl der Wärmepumpe direkt beeinflusst. Wenn der Kollektor permanent zugeschaltet gewesen wäre, hätte die Eisspeichertemperatur wahrscheinlich schon im April die maximale – nur durch die Einsatzgrenze der Wärmepumpe begrenzte – Marke von 20°C erreicht. Die Siedler setzten aber auf passive Kühlung im Sommer und hatten daher als Kompromiss zwischen Wärmepumpeneffizienz und Kühlvorrat die Temperatur des Eisspeichers mit 8°C begrenzt.

Die Wärmepumpe arbeitete so gesehen also gleichzeitig als Warmwasserbereiter und Eisspeicherkühlung.

Speicherverluste. Je höher die Temperatur des Warmwasserspeichers, umso höher der Verlust der erzeugten Wärme an die unmittelbare Umgebung. Warmes Wasser sollte also möglichst unmittelbar nach der Erzeugung verbraucht werden. Bei längeren Standzeiten ohne Warmwasserentnahme (z.B. über Nacht) sollte die Speichertemperatur nicht unnötig hoch gehalten werden. Daher ist auch das ‚Dahinwärmen‘ des Warmwassers bei einer hohen Speichertemperatur zweifach ineffizient: (1) höhere Speicherverluste und (2) geringere Leistungszahl der Wärmepumpe.

Hygienespeicher

Selbst bei guter Isolierung verliert der Hygienespeicher laufend Energie an die Umgebung: umso mehr, je höher die Warmwassertemperatur.

Photovoltaikstrom. Neuerdings galt es ja noch einen weiteren Aspekt zu berücksichtigen: die Photovoltaikanlage am Dach der Siedlerhütte. Von einem schnöden Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit betrachtet, war es nämlich besonders wichtig, möglichst viel von dem selbst erzeugten Strom auch selbst zu verbrauchen. Die Wärmepumpe sollte daher zu Tageszeiten laufen, zu denen genügend PV-Strom zur Verfügung stand.

PV-Anlage-Leistung-Tageszeit

PV-Leistung an einem sonnigen Tag im Mai. Für die Warmwasserbereitung benötigt die Wärmepumpe der Siedler etwas mehr als 2 kW. Daraus ergibt sich das eingezeichnete Zeitfenster für den Betrieb der Wärmepumpe.

Zeitprogramm. Aus diesen Überlegungen hatte sich das folgende recht einfache Zeitprogramm für die Warmwasserbereitung ergeben, das den sommerlichen Pulsschlag von LEO_2 erklärte:

  • 09:00 – 10:00: Zeitfenster für Aufheizen auf 47°C (reduzierter Warmwasserbedarf über den Tag)
  • 16:00 – 17:00: Zeitfenster für Aufheizen auf 50°C (Vorbereitung für eine genussvolle Siedlerdusche nach vollbrachtem Tagwerk)

Und für Abweichungen vom geregelten Siedler-Alltag gab es – Danke, UVR1611! – ja immer noch einen Knopf in der Regelung ‚Einmaliges Laden starten‚, mit dem der Hygienespeicher jederzeit kurzfristig auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden konnte …

UVR1611-Einmaliges Laden

Wenn alle Stricke reißen: Einmaliges Laden starten.