IIEEEEEEHHH … !!!

… sein markerschütternder Schreckensschrei war ungehört in den Weiten des Büros verklungen.

Nichts Böses ahnend hatte Irgendwer im morgendlichen Dämmerlicht noch etwas schlaftrunken seinen Weg zur Kaffeemaschine gesucht, als ihn diese furchterregende Kreatur plötzlich aus dem Halbdunkel angestarrt hatte.

solar-skorpion-3

Furchterregend, mit zwei deutlich erkennbaren Giftstacheln …

Er hatte schon genügend Bilder von Skorpionen gesehen, um instinktiv die tödliche Gefahr zu erkennen, die von der bedrohlich erhobenen mit zwei Stacheln besetzten Schwanzspitze ausging.

SCORPIO MAURUS PALMATUS

Reflexartig hatte er nach dem Handtuch gegriffen und kräftig zugeschlagen. Bevor er sich nach einer kurzen Wartezeit näher an das Tier heran wagte, das nun keinen Mucks mehr von sich gab.
Er konnte zwar nicht mehr mit Gewissheit sagen, ob es sich überhaupt bewegt hatte, aber jetzt lag es definitiv regungslos vor ihm. Durch den harten Schlag, war es in mehrere Teile zersprungen, die er nun neugierig begutachtete.

solar-skorpion-2

Nach dem harten Schlag war das Ding in seine Einzelteile zersprungen …

Hmm. Irgendwie kam ihm das alles bekannt vor. Ja! Jetzt fiel ihm wieder ein, wo er dieses Teil schon einmal gesehen hatte. Draußen am Schlauchkollektor hatte er ein ähnliches Ding schon einmal beobachtet. Gut getarnt – sodass es sich kaum vom Hintergrund abgehoben hatte.

solar-skorpion-4

Solar-Skorpione haben sich perfekt an die Lebensbedingungen auf Schlauchkollektoren angepasst …

Und als er schließlich erkannte, dass der ‚Schwanz‘ nur das Ende eines stinknormalen Temperaturfühlers gewesen war, beruhigte sich sein Puls schön langsam wieder.

Gut, dass niemand gesehen hatte, dass er in seiner morgendlichen Schlaftrunkenheit gerade einen Kollektorfühler zerschmettert hatte. Aber glücklicherweise waren die ja sehr robust. Und mit wenigen Handgriffen war der Solar-Skorpion wieder zusammengebaut und saß genauso auf seinem Plätzchen, als ob nichts geschehen wäre…

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.

blubber-vorgaenger

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.

blubber-messrohr-3

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…

____________________________________________

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

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.

 

Jenseits von Pannonien …

In der Erfinderwerkstatt herrschte geschäftiges Treiben.

Ein unerschrockener Siedler jenseits der pannonischen Landesgrenzen – im Lande des kahlköpfigen Herzogs – hatte sich entschieden, die Erfindung – das Wärmepumpensystem LEO_2 – auch in seine Siedlerhütte einzubauen.

Der kahlköpfige Herzog

Nachdem der Wassertank, der zukünftig sowohl als Eisspeicher als auch als Zisterne dienen würde, fertiggestellt war, musste im nächsten Schritt die Trägerkonstruktion für den Wärmetauscher im Eisspeicher vorbereitet werden.

Dazu benötigte man (1) PVC-Rohr, das in handlichen Stücken zu je 2 m geliefert wurde, (2) eine genau berechnete Menge von T-Stücken, mit denen die PVC Rohre zusammengefügt wurden, (3) etwas PVC-Kleber und (4) einen guten Plan, der die exakte Anzahl und Länge der benötigten Rohrstücke auswies.

PVC-Trägerkonstruktion: Zuschnitt

Nach einem genauen Plan, den Irgendwer ausgetüftelt hatte, wurden die PVC Rohre auf die exakte Länge zugeschnitten.

Im nächsten Schritt wurden die T-Stücke systematisch mit den Rohren verklebt, wodurch sich zunächst ein interessantes Sammelsurium von Teilstücken ergab.

PVC-Trägerkonstruktion: Verklebte Teilstücke

Teilstücke der PVC-Trägerkonstruktion – Bereit zum Aufbau.

Was für den Außenstehenden, wie ein IKEA Regal nach dem Auspacken aussah, hatte einige unschlagbare Vorteile:

  • Sämtliche Teile der Trägerkonstruktion bestanden aus korrosionsbeständigem PVC-Kunststoff, der außerdem gut und einfach bearbeitbar war.
  • Kein Einzelstück war länger als 2,5 m. Das vereinfachte sowohl den Transport als auch das Einbringen in den Wassertank durch die kleine 60 x 80 cm große Einstiegsöffnung.
  • Der Aufbau im Tank ging sehr rasch und ohne spezielles Werkzeug vonstatten – praktisch nur durch Zusammenstecken der Einzelteile.

Nun galt es, die Trägerkonstruktion an den Zielort zu transportieren, was aufgrund des geringen Gewichtes selbst mit dem kleinen Gefährt von Irgendwem problemlos möglich war.

PVC-Trägerkonstruktion: Transport

Transport der PVC-Trägerkonstruktion: Die langen Teile wurden aufs Dach geschnallt …

PVC-Trägerkonstruktion: Transport

… und die kleineren Teile fanden locker im Kofferraum Platz.

Am Zielort angekommen war die meiste Arbeit das Abladen und das Hinunterschaffen der Teile in die Zisterne. Das Aufstellen der Konstruktion war aufgrund der generalstabsmäßigen Vorbereitung innerhalb kürzester Zeit erledigt.

PVC-Trägerkonstruktion-Wärmetauscher-Tank

Selbsttragende PVC-Trägerkonstruktion für die Verlegung des Wärmetauschers im Eisspeicher.

Bereit für den nächsten Schritt, das Einziehen des Wärmetauschers

Eisspeicher ?!

Es war zum Verzweifeln!

Der größte Eiswürfel Pannoniens hätte es werden sollen! Das war zumindest Irgendwessen Plan gewesen. Aber das hatte er sich wohl ein wenig zu einfach vorgestellt und die Rechnung ohne den Wirt – den pannonischen Winter – gemacht. Irgendwie wurmte das Irgendwen schon gewaltig, dass er nun wohl schon das zweite Mal mit seinem Vorhaben scheitern würde, sich ins Guinness Buch der Rekorde einzutragen…

Ice cubes openphoto

Dieser gigantische Eiswürfel hätte quasi als Nebenprodukt seiner Erfindung entstehen sollen. Diese entzog einem 25m3 großen Wassertank – der die Bezeichnung Eisspeicher derzeit völlig zu Unrecht trug – die Energie zum Heizen seiner Siedlerhütte. Und dadurch sollte das Wasser im Tank zu Eis gefrieren. – Ein guter Plan, eigentlich.

Aber dazu waren über längere Zeit niedrigere Außentemperaturen notwendig. Und die waren jetzt, mitten im – zumindest laut Kalender – ‚tiefsten Winter‘ auch am entferntesten Horizont der Wettervorhersagen nicht auszumachen.

Meteogramm Eisenstadt

Meteogramm Eisenstadt: keine Minusgrade in Sicht …

Frustriert blickte Irgendwer auf seine Messaufzeichnungen, die eine ernüchternde Bilanz auswiesen: Im Dezember hatte es für eine Woche gerade einmal 1m3 Eis im Tank gegeben, was beim besten Willen nicht für seinen Rekordversuch reichte. Seitdem war praktisch tote Hose – Null Eis! Und mit 3…6°C fast Badewannentemperaturen im Eisspeicher…

Temperaturen und Eis im Eisspeicher

Rekordversuch 2014 erneut gescheitert: Nach nur 5m3 Eis im Vorjahr hatte der Eisspeicher im heurigen Jahr noch nicht mehr als 1m3 Eis gesehen…

Das Einzige, mit dem sich Irgendwer irgendwie trösten konnte, war die außergewöhnliche Performance seiner Anlage bei diesen vergleichsweise hohen Außentemperaturen, die sich praktisch doppelt positiv auswirkten:

  • erstens war dadurch die benötigte Heizungsvorlauftemperatur geringer und
  • zweitens die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe höher als sonst um diese Jahreszeit.

Beides zusammen verpasste der Arbeitszahl seiner Wärmepumpe einen gehörigen Schub und senkte dadurch die Heizkosten beträchtlich.

Soletemperatur und Arbeitszahl

Ein kleiner Trost für Irgendwen: kein Mega-Eiswürfel, aber dafür Arbeitszahlen um 4,5 im Jänner …

Wenigstens etwas, dachte sich Irgendwer. Vielleicht sollte er damit versuchen, ins Guinness Buch der Rekorde zu gelangen …

LEO_2 ist 1

25.Oktober 2012: das war das denkwürdige Datum des Inbetriebnahmeprotokolls – und  damit der Geburtstag der Wärmepumpenanlage LEO_2. Kaum zu glauben, dass ‚Die Erfindung‘ nun schon seit mehr als einem Jahr verlässlich ihren Dienst verrichtete.

LEO_2 ist 1

Unbemerkt von der Weltöffentlichkeit hatte LEO_2 am 25.10.2013 seinen ersten Geburtstag gefeiert.

Am 1. November 2012 hatte Irgendwer seine systematischen Messaufzeichnungen begonnen, die mitunter lebensgefährliche Einsätze erforderten. Höchste Zeit eine Bilanz über das erste Betriebsjahr (01.11.2012 – 31.10.2013) zu ziehen:

Wärmebedarf. Der Winter 2012/2013 war zwar nicht besonders kalt, dafür aber ungewöhnlich lange gewesen. Sogar im Juni musste noch einmal die Heizung angeworfen werden. Damit lag der Gesamtwärmebedarf – also die gesamte von der Wärmepumpe bereitgestellte Wärmeenergie – bei knapp 20.000 kWh (Heizung: 76% und Warmwasser: 24%) .

Energieverbrauch Heizung und Warmwasser 2012-2013

Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser im Betriebsjahr 2012/2013

Strombedarf und Arbeitszahl. Zur Erzeugung dieser Wärmemenge hatten Wärmepumpe und Solepumpe gemeinsam ca. 4.575 kWh verbraucht, was einer Jahresarbeitszahl JAZ = 4,35 entsprach. Obwohl das Erdgeschoß der Siedlerhütte mit Flachheizkörpern beheizt wurde, konnte diese relativ hohe Arbeitszahl (1) durch eine optimierte Regelung für Heizung und Warmwasserbereitung und (2) durch eine im Jahresdurchschnitt hohe Sole-Eintrittstempertur von ca. 4,5°C in die Wärmepumpe erreicht werden.

Monatsarbeitszahlen für das Betriebsjahr 2012/2013

Monatsarbeitszahlen für das Betriebsjahr 2012/2013

Besonders in der Übergangszeit arbeitete das Wärmepumpensystem aufgrund der  hohen Soletemperaturen besonders effektiv. Im September 2013 lag die Monatsarbeitszahl bei 5,0 und im Oktober 2013 sogar bei 5,3.

Auch in den Sommermonaten, in denen die Wärmepumpe nur zur Warmwasserbereitung verwendet wurde, war die Monatsarbeitszahl nie kleiner als 4,5.

Umweltenergie. Übers Jahr hatte die Wärmepumpe etwas mehr als 15.400 kWh der Umwelt entzogen. Den Löwenanteil lieferte mit fast 85% der Schlauchkollektor (direkt oder indirekt über Zwischenspeicherung im Tank). Der Rest wurde durch Abkühlen des Tanks und des umgebenden Erdreiches sowie durch das Gefrieren des Wassers im Tank (‚Eisspeicher‚) gewonnen.

Eis. Zwischen 07.12.2013 und 31.03.2013 hatte sich Eis im Eisspeicher gebildet, das zwischendurch auch wieder vollständig geschmolzen war. Maximal waren am 29.01.2013 etwa 1/5 des Tanks, also ca. 5m3 gefroren.

Kollektorernte 2012/2013

Kollektorernte für das Betriebsjahr 2012/2013: Fast 13.000 kWh hatte der Kollektor aus der Umwelt geerntet – bevorzugt im Winter.

Kollektor. Der Kollektor hatte praktisch nur während der Heizperiode Wärme aus der Umwelt gewonnen – dann aber besonders effektiv. Für die Warmwasserbereitung im Sommer reichte die Energie aus dem Wassertank, dem zeitweise auch Energie durch die passive Kühlung der Siedlerhütte zugeführt wurde. Die Kollektorernte wurde sogar zeitweise negativ! Nämlich dann, wenn der Kollektor zum Kühlen des Tanks eingesetzt wurde – zum Aufbau eines Kühlvorrats für die passive Kühlung.

Spezialtomate

Da der Kollektor im Sommer nicht für die Energiegewinnung gebraucht wurde, konnte er als Spalier für die Züchtung von Spezialtomaten verwendet werden.

Kühlen. Der Sommer war durch zwei Hitzeperioden geprägt, die durch die passive Kühlung des Obergeschoßes stark gemildert werden konnten. Außerhalb dieser Hitzeperioden war die passive Kühlung kaum in Betrieb, da normales Lüften  ausreichte, um angenehme Temperaturen in der Siedlerhütte zu schaffen.

Betriebsstunden. Bei einem Beobachtungszeitraum von exakt 8.808 Stunden war die Wärmepumpe in diesem Jahr 2.474 Stunden (28% der Zeit) gelaufen. 3.043 Stunden (35%) wurde Sole durch den Kollektor gepumpt. Die Solepumpe selbst war zum Heizen und passiven Kühlen insgesamt 3.784 Stunden (43%) in Betrieb.

Kosten und Ersparnis im Betriebsjahr 2012 / 2013

Kosten und Ersparnis im Betriebsjahr 2012 / 2013

Betriebskosten. Die Heizkosten, bestimmt durch den Stromverbrauch von Wärmepumpe und Solepumpe, lagen bei knapp € 800,–. Der Stromverbrauch der beiden (alten) Heizungsumwälzpumpen schlug zusätzlich mit ca. € 45,– zu Buche. Damit hatte sich Irgendwer gegenüber seiner alten Gas-Brennwert-Heizung 47% der Betriebskosten und ca. 4 Tonnen CO2 erspart.

Weiterführende Informationen: Die Details zur Anlage und zu den Messdaten des Betriebsjahres 2012/2013 sind auf der punktwissen Webseite abrufbar.

„Wenn Blätter von den Bäumen stürzen …

… die Tage täglich sich verkürzen.
Wenn Amsel, Drossel, Fink und Meisen
die Koffer packen und verreisen.
Wenn all die Maden, Motten, Mücken,
die wir vergaßen zu zerdrücken,
von selber sterben – glaube mir,
dann steht der Winter vor der Tür …“

So besang einst Heinz Erhardt den Herbst, der sich inzwischen auch wieder über z-village gelegt hatte.

Herbst über z-village

Der Herbst breitet sich über z-Village …

So, wie jedes Jahr verlor sie Sonne ihre wärmende Kraft, die Nächte wurden frischer, und die Schornsteine in der Nachbarschaft begannen wieder zu qualmen.

Qualmender Schornstein

Der Mann vom Energieversorger kam, um den noch immer unveränderten Gaszählerstand abzulesen. Und auch der Rauchfangkehrer musste nach einem kurzen, aber inzwischen wohlvertrauten Wortwechsel: „Kehr’n ma?“ – „Na, mia haum nix g’hazt“ – unverrichteter Dinge wieder abziehen.

Es war die Erfindung, die wohlige Wärme in der Siedlerhütte von Irgendwem verbreitete. Die Regelung hatte Irgendwer inzwischen so optimiert, dass nur in den kühlen Nacht- und Morgenstunden – dann wenn die Temperatur in der Hütte empfindlich absank – geheizt wurde. Wenn tagsüber zum Beispiel durch die hocheffektiven Solarkollektoren die Raumtemperatur über den Maximalwert stieg, wurde die Heizung automatisch deaktiviert.

Zugeführte Wärmeleistung Tank

Heizen in der Übergangszeit: Wenn in der Nacht und den kühlen Morgenstunden die Wärmepumpe in Betrieb ist, wird dem Wassertank Wärme entzogen (Entzugsleistung der Wärmepumpe). Dieser Verlust kann während des Tages durch den Kollektor wieder ausgeglichen werden, sodass die Temperatur im Tank und damit die Effizienz der Wärmepumpe hoch bleibt.

Was Irgendwen neben der komfortablen Regelung aber am meisten begeisterte, war die Effizienz – die Sparsamkeit – mit der die Erfindung gerade jetzt in der Übergangszeit arbeitete.

Soletemperatur und Arbeitszahl

Effizienz in der Übergangszeit: Durch die (noch) hohe Sole-Eintrittstemperatur und die vergleichsweise niedrige Wärmepumpen-Vorlauftemperatur erreicht die Erfindung (wie im Frühling) die höchsten Effizienzwerte.

Da der Wassertank immer noch eine Temperatur um die 15°C hatte, war auch die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe entsprechend hoch, was schon über längere Zeit eine respektable Tagesarbeitszahl deutlich jenseits von 5 zur Folge hatte. Das bedeutete: mehr als 80% der benötigten Heizenergie kam aus der Umwelt!

Im Geiste zitierte Irgendwer das Ende des Gedichtes von Heinz Erhardt (frei interpretiert):

… ich lass ihn nicht rein – ich spiel ihm einen Possen.
Die Erfindung ist bereit und angeschlossen.
Ha! Den hab ich schön angeschmiert.
Jetzt steht der Winter vor der Tür!  – Und friert …“