Jenseits von Pannonien: Die Stunde des Wissenschaftsoffiziers

Wie schnell doch die Zeit vergeht! Ja, es war wirklich schon wieder über ein Jahr her, seit die Bewohner in die Siedlerhütte jenseits von Pannonien eingezogen waren und LEO_2 dort verlässlich für wohlige Wärme sorgte.

Jenseits von Pannonien - Kollektor

Seit über einem Jahr schon wärmte LEO_2 die Bewohner dieser Siedlerhütte jenseits von Pannonien…

Über den Fernwartungszugang hatte Irgendwer zwar immer wieder einen Blick auf den aktuellen Zustand des Wärmepumpensystems geworfen, aber abgesehen davon interessierte ihn inzwischen vielmehr die langfristige Performance der Anlage.

Das erforderte eine eingehende Analyse der laufend aufgezeichneten Monitoring-Daten, was ja prinzipiell keine unbekannte Aufgabe war. In diesem Fall hatte das aber den kleinen aber nicht unwesentlichen Haken, dass die manuelle Ablesung von Zählerständen aus der Entfernung nicht wirklich möglich war. Dadurch fehlten zwei entscheidende Messpunkte zur Bestimmung der Arbeitszahl, nämlich (1) die von der Wärmepumpe erzeugte Wärmeenergie (Ablesen des Wärmemengenzählers der Wärmepumpe) und (2) die von der Wärmepumpe benötigte elektrischen Energie (Ablesen des Stromzählers).

Wie konnte man aber trotzdem aus den automatisch erfassten Monitoring-Daten die Arbeitszahl der Wärmepumpe ermitteln? – Das war eindeutig ein Fall für das El(k)ement, das mit List und Heldenmut auch schon die scheinbar unbezwingbare hauseigene Datenkrake niedergerungen hatte.

JVP-Wärmepumpen-Temperaturen

Die Sole-Eintrittstemperatur und die Wärmepumpen-Vorlauftemperatur wurden jenseits von Pannonien in einem Intervall von ca. 1 Minute permanent aufgezeichnet. Aufgrund einer technischen Panne stehen für den Zeitraum zwischen Mitte August und Mitte Oktober 2015 leider keine Monitoring Daten zur Verfügung.

Nachdem sich das El(k)ement versichert hatte, dass die Messpunkte ‚Wärmepumpen-Vorlauftemperatur‚ und ‚Sole-Eintrittstemperatur‚ in den Monitoring Daten vorhanden waren, verschwand es siegessicher hinter seinem Bildschirm. Dann hörte Irgendwer nur noch das Klappern der Tastatur, gemischt mit einem unverständlichen Programmier-Kauderwelsch und schließlich ein triumphierendes Ha!. – Das untrügliche Zeichen, dass der Wissenschaftsoffizier wieder eines seiner berühmt-berüchtigten ‚Excel-Tools‘ vollendet hatte …

‚Schau her! Ganz einfach …‘

wurde Irgendwem erklärt,

‚Durch einen Polynom-Fit der technischen Daten der Wärmepumpe aus dem Handbuch habe ich die Wärmeleistung, die elektrische Leistungsaufnahme und die Leistungszahl der Wärmepumpe als Funktion der Sole-Eintrittstemperatur und der Wärmepumpen-Vorlauftemperatur ermittelt …‘

Die weiteren Details, die sich Irgendwer geduldig und anerkennend anhörte, sollen dem Leser an dieser Stelle erspart bleiben …

Technische Daten Wärmepumpe

Im Handbuch der Sole-Wasser Wärmepumpe fand das El(k)ement diese technischen Daten in Abhängigkeit von der Sole-Eintrittstemperatur: Die elektrische Leistungsaufnahme (P.EL), die Heizleistung (P.HZ) und die Leistungszahl (LZ). Die Farben kennzeichnen unterschiedliche Wärmepumpen-Vorlauftemperaturen.

Was Irgendwen aber letztlich vollständig von den theoretischen Berechnungen überzeugte, war die überraschend gute Übereinstimmung mit den praktischen Messungen, die das El(k)ement kurzerhand schon an den eigenen Messdaten verifiziert hatte.

Und so konnte Irgendwer schließlich zufrieden auf die Performance-Daten von LEO_2 (‚Jenseits von Pannonien‘) blicken:

JVP-Leistungsdaten-LEO_2

Theoretisch berechnete Leistungsdaten aus tatsächlich gemessenen Temperaturen (Sole-Eintrittstemperatur, Wärmepumpen-Vorlauftemperatur).  Aufgrund der Lücke in den Messdaten-Aufzeichnungen fehlt der September 2015 vollständig. Die Werte für August und Oktober wurden beruhend auf den teilweise vorhandenen Daten ermittelt.

Jenseits von Pannonien (5)

oder

Gleich zu Beginn eine Herausforderung …

Der große Tag war gekommen. Das Wärmepumpensystem LEO_2 in der Hütte des unerschrockenen Siedlers war fertiggestellt!

Irgendwer war gerade noch damit beschäftigt, das Inbetriebnahmeprotokoll sorgfältig Schritt für Schritt durchzugehen:

Inbetriebnahmeprotokoll LEO_2

Inbetriebnahmeprotokoll für die Wärmepumpenanlage LEO_2

  • Solekreis gefüllt und entlüftet, Fülldruck OK ? … Check!
  • Heizkreis gefüllt und entlüftet, Fülldruck OK ? … Check!
  • Alle Fühler korrekt verdrahtet, Anzeige OK? … Check!
  • Pumpen, Mischer, automatische 3-Wege-Ventile korrekt angeschlossen und funktionsbereit ? … Check!
  • Regelparameter auf die korrekten Sollwerte eingestellt? … Check!

Alles bereit, um den Schalter umzulegen… – Wirklich alles …?

Na ja, eine klitzekleine Kleinigkeit fehlte noch: Der zukünftige Eisspeicher, der auch als Zisterne dienen würde, war – statt mit Wasser – derzeit immer noch mit Luft gefüllt …

Ebbe im Eisspeicher

Ebbe im Eisspeicher …

Trotzdem sollte möglichst rasch mit dem Heizen begonnen werden. Denn der Estrich musste mit einem zweiwöchigen Heizprogramm getrocknet werden, bevor das Verlegen von Fußböden möglich war.

„Heizen mit leerem Eisspeicher. – Geht das … ?!“

Noch dazu mit der energieaufwändigen Herausforderung der Estrichtrocknung?!

Doch bei den frühlingshaften Temperaturen stand alleine über den Kollektor mehr als ausreichend Umweltenergie für die Wärmequelle zur Verfügung. Das einzige Problem, das Irgendwer erkennen konnte, war, dass die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe an warmen, sonnigen Tagen zu hoch werden könnte. Laut Spezifikation des Wärmepumpenherstellers durfte nämlich die Wärmequellentemperatur die Einsatzgrenze von 20°C nicht überschreiten …

UVR1611-Regelungslogik

Bevor Irgendwer eine endgültige Entscheidung traf, prüfte er noch einmal kurz die Regelungslogik und kam zum Schluss, dass das Heizen mit leerem Eisspeicher möglich war! Es waren lediglich zwei Regelungsparameter temporär zu ändern …

Nach eingehender Prüfung aller Voraussetzungen beschlossen der unerschrockene Siedler und Irgendwer es zu versuchen. Auch mit einem Blick auf die eher regnerischen Wettervorhersagen für die nächsten Tage – mit Höchsttemperaturen unter 20°C.

Zur Sicherheit hatten sie eine provisorische Fernwartung der Anlage eingerichtet, mit der sie sämtliche Sensorenwerte überwachen, Reglerparameter ändern und – im schlimmsten Fall – die Anlage abschalten konnten.

Fernwartung-Provisorisch

Auf einer Baustelle muss man manchmal etwas improvisieren. Aber Strom und Netzwerk waren bereits in der nötigen Ausbaustufe vorhanden. Das CMI – Control and Monitoring Interface – wurde über ein Netzwerkkabel mit einem Mobilfunkrouter verbunden. Damit war die Fernüberwachung und Fernwartung während des Anlagenstarts gesichert.

Gesagt, getan! Wenig später hörte man schon das zufriedene Brummen der Wärmepumpe. Nach einer kurzen Probephase, in der alle Messwerte noch einmal genau überwacht und geprüft wurden, wurde das Estrichtrocknungsprogramm gestartet.

Und dank CMI war auch aus der Ferne alles unter Kontrolle …

Onlineschema-LEO_2

Das Online-Schema der Anlage, das laufend alle kritischen Messwerte anzeigte, war über das Internet abrufbar …

Jenseits von Pannonien (4)

oder

A Tribute to Richard Feynman

Der geniale Physiker Richard Feynman – ein großes Vorbild von Irgendwem –  war unter anderem für seine ‚Feynman Diagramme‘ berühmt geworden, die erlauben, die Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen zu berechnen.

Pinguindiagramm

Mit dem sogenannten ‚Pinguindiagramm‘ wird die Wechselwirkung zwischen Quarks dargestellt.

(Wem extrem langweilig ist, der kann dazu die entsprechenden Postings des Quanten-Elementes lesen.)

Eine Idee, die Irgendwer für den Bau des Wärmepumpensystems LEO_2 aufgegriffen, adaptiert und bis ins letzte Detail verfeinert hatte. Denn nur zu oft hatte er miterleben müssen, dass Installationsarbeiten verzögert wurden, weil ein bestimmtes ‚Teilchen‘, meistens ein passendes Rohrleitungs-Fitting, fehlte. Im günstigsten Fall wurden dann mehrere Fittings auf abenteuerliche Weise zusammengeschraubt, in ungünstigeren Fällen mussten mit einigen Stunden Verzögerung Teile ‚aus der Firma‘ besorgt werden, und im schlimmsten Fall musste etwas bestellt werden, das dann erst Tage später zur Verfügung stand.

Mit Irgendwessen Verrohrungsdiagrammen (kurz ‚I-Verrohrungsdiagramme‘)gehörte das der Vergangenheit an!

Irgendwessen Verrohrungsdiagramm

Dieses I-Verrohrungsdiagramm zeigt zum Beispiel den Austritt des Solekreises aus dem Eisspeicher mit Sicherheitsgruppe und Füllventilen). Unterschiedliche Dimensionen werden farblich dargestellt.

Diese stellten ein Hydraulikschema bis ins letzte Einzelteil zerlegt exakt dar. Jedes Fitting erhielt sein eigenes Symbol, das durch Farbe und Form charakterisiert wurde. So wurde aus einem Übergangsnippel 40/50mm x 1 1/2″ Aussengewinde ein simples Übergangsnippel 40/50 mm x 1 1/2" Außengewinde aus einer Reduziermuffe 1 1/4″ Innengewinde x 1″ Innengewinde ein Reduziermuffe 1 1/4" IG x 1" IG und eine Flachdichtende Verschraubung, 2fach Klebemuffe 40mm sah mit Flachdichtende Verschraubung 2fach Klebemuffe 40mm schon viel weniger furchterregend aus …

Freilich, einem Installateur durfte man so etwas nicht(!) zeigen. Irgendwer hatte das einmal aus Versehen gemacht. Alleine den Blick, den er damals geerntet hatte, würde er sein Leben lang nicht mehr vergessen. Wenn Blicke sprechen könnten, hätte dieser wahrscheinlich so etwas gesagt, wie:

„Wos hod denn dea g’raucht … ?!“

Und den Nobelpreis würde Irgendwer mit dieser Revolution der Verrohrungsplanung wahrscheinlich auch nicht gewinnen.

Aber für die individuelle Planung der Verrohrung von LEO_2 war es perfekt!  Wenn die Gegebenheiten und Abmessungen Vor-Ort nach einer ersten Besichtigung bekannt waren, konnten mit etwas räumlichem Vorstellungsvermögen die benötigten Teile ermittelt, kombiniert und optimiert werden.

So hatte das Irgendwer auch für den Solekreis in der Hütte des unerschrockenen Siedlers gemacht. Die Teile und Fittings für die Verrorhrung wurden gemäß Irgendwessen Verrohrungsdiagrammen geplant und bestellt. Verrohrungssegmente, die nicht von den örtlichen Naturmaßen abhängig waren wurden vormontiert und so auf die Baustelle geliefert.

Soleverrohrung-Vormontiert

Die Soleverrohrung wurde vormontiert auf die Baustelle geliefert, um Fehler durch die Monteure zu vermeiden.

Den Monteuren musste dann ’nur noch‘ anhand einfacherer Skizzen erklärt werden, wie die einzelnen Segmente zu verbinden waren.

Hydraulikschema Solekreis (einfach)

Hydraulikschema Solekreis im Technikraum (vereinfacht)

Damit war es auch für einen normal begabten Installateur ohne LEO_2 – Spezialwissen kein Problem, die Anlage korrekt zu verrohren.

LEO_2-Technikraum

Fertig verrohrte Wärmepumpenanlage LEO_2 (Technikraum).

Und bald war ein weiterer Meilenstein geschafft: der letzte Übergangsmuffennippel war verschraubt und die Anlage bereit zur Befüllung …

Jenseits von Pannonien (3)

oder

Die Krönung einer Garage

An jenem Tage musste Irgendwer getreu seinem Motto ‚Der frühe Vogel fängt den Wurm!‚ schon ziemlich früh aus den Federn …

Sonnenaufgang

Irgendwer sah gerade die Sonne über den Weiten der pannonischen Ebene aufgehen, als er sich wieder einmal ins Land des kahlköpfigen Herzogs aufmachte …

Denn es galt in der Hütte des unerschrockenen Siedlers am Wärmepumpensystem LEO_2 weiterzubauen. Dieses Mal stand der Kollektor auf dem Programm, der gleichzeitig als Geländer und Sichtschutz einer Terrasse dienen sollte. Dazu mussten die Solarschläuche des Kollektors an einer zaunartigen Trägerkonstruktion aus Lärchenholz montiert werden.

Terrasse-mit-Kollektorzaun-Skizze

Der Kollektor wurde als Geländer / Zaun rund um die Terrasse geführt, wobei er an einer Stelle durch einen Treppenaufgang unterbrochen wurde.

Schon während der Anfahrt hatte sich Irgendwer gedanklich auf das Arbeitspensum vorbereitet, das ihn erwartete. Da die Steher für den Zaun und die Querlatten schon vorbereitend montiert worden waren, galt es noch folgende Schritte zu bewältigen, die er – was die Solarschläuche betraf – noch lebhaft von der Montage des Wärmetauschers im Eisspeicher in Erinnerung hatte:

  • Clip-Leisten an die Latten schrauben
  • Außenlatten an die Querträger schrauben
  • Solarschläuche auf die nötige Länge zuschneiden
  • Solarschläuche in die Clip-Leisten einclipsen
  • Solarschlauchenden mit Solarrohrdichtungen auf das Sammelrohr aufstecken
  • Innenlatten an die Querträger schrauben und gleichzeitig die Solarschläuche einclipsen

Alles absolut keine schwierigen Tätigkeiten, die durch jeden halbwegs geübten Heimwerker leicht zu bewerkstelligen waren. Es war schlicht die große Anzahl der Wiederholungen, die Irgendwen schon erahnen ließen, dass das in einem Tag wohl nicht zu schaffen war…

Material-für-Kollektorzaun

Bei so einer Aufgabe wurde der Akku-Schrauber der unverzichtbare Helfer von Irgendwem. Exakt 1512 Schrauben waren zum Befestigen aller Clipleisten an den 84 Latten nötig. Die 168 Schrauben für die Befestigung der Zaunlatten an den Querträgern nahmen sich dagegen geradezu lächerlich aus …

Aber schon bald hatte Irgendwer beim Surren des Akku-Schraubers seinen Takt gefunden.

Zaunlatten-mit-Clip-Leisten

Zaunlatte um Zaunlatte, Clipleiste um Clipleiste. Nach einem halben Tag waren die ersten 1512 Schrauben verschraubt …

Und als die Sonne mit einem milden Lächeln am Horizont verschwand hatte Irgendwer mit der Hilfe des unerschrockenen Siedlers auch bereits die Außenlatten des Zaunes montiert und die zugeschnittenen Solarschläuche eingeclipst.

Nachdem der Löwenanteil erledigt war, war das ‚Finishing‘ am nächsten Tag fast nur noch Formsache.

Kollektor-Detail: Sammelrohr

Kollektor-Abschluss mit Sammelrohr

Gerade rechtzeitig bevor die unerschrockene Siedlerfamilie wieder auf die Baustelle kam, hatte Irgendwer das Werk vollendet.

Kollektorzaun-Terrasse-2

‚Ein Bild sagt mehr als tausend Worte‘, dachte sich Irgendwer und fing diesen erhebenden Moment für die Nachwelt ein.

Und zur Krönung des Tages hatte auch die Garage, auf deren Dach sich die Terrasse befand, eine hübsche Krone erhalten …

Kollektor-Garagendach-2

 

Jenseits von Pannonien (2)

… und so begab es sich, dass sich Irgendwer wieder in das Land des kahlköpfigen Herzogs aufmachte, um in der Hütte des unerschrockenen Siedlers an LEO_2 weiterzubauen.

Dieses Mal galt es, den Wärmetauscher im zukünftigen Eisspeicher zu montieren, was mit folgenden recht einfachen Mitteln zu bewerkstelligen war:

Komponenten und Werkzeug für Wärmetauschermontage

Werkzeug und Komponenten für die Montage des Wärmetauschers im Eisspeicher

  • zwei Verteiler-/ Sammelrohre als Bindeglied zwischen Soleleitung und Wärmetauscher. Diese wurden vom Hersteller bereits maßgefertigt mit der nötigen Anzahl der Abgänge geliefert.
  • ‚einige‘ Meter Kunststoff-Rippschlauch – dem eigentlichen Wärmetauscher. Die benötigten Längen hatte Irgendwer im Zuge der Anlagendimensionierung exakt berechnet.
  • ein Maßstab zum Abmessen des Rippschlauches
  • eine Schlauchschere zum Abschneiden des Rippschlauches auf die gewünschte Länge
  • Spezielle Gummidichtungen, mit denen der Rippschlauch an den Sammelrohren durch einfaches ‚Aufstecken‘ befestigt wurde
  • etwas Vaseline zum Einfetten der Gummidichtungen (nach dem Motto: ‚Wer gut schmiert, der fährt gut!‘)
  • ein ‚paar‘ Kabelbinder zum Befestigen der Rippschläuche an der Trägerkonstruktion.
  • ein Seitenschneider zum Abknipsen der überstehenden Enden der Kabelbinder (technisch nicht nötig aber ein ästhetischer Gewinn!)

Und was auf keinen Fall fehlen durfte, der eine oder andere JOKER:

Joker

Der ‚Joker‘ für den Aufbau des Wärmetauschers im Eisspeicher. Im Fachjargon auch als ‚Reparaturset‘ oder ‚Verlängerungsset‘ bezeichnet.

Denn in der Hitze des Gefechtes konnte es schon einmal passieren, dass der Maßstab falsch angelegt wurde oder eine kleine Kopfrechnung nur das zweitbeste Ergebnis lieferte. Das war dann der Moment für den Joker, mit dem man einen zu kurz geratenen Schlauch rasch und unkompliziert auf die richtige Länge anstückeln konnte.

Mit diesen Werkzeugen bestens ausgestattet machte sich Irgendwer gemeinsam mit dem unerschrockenen Siedler an die Arbeit, um Schlauch für Schlauch

  • auf die richtige Länge abzuschneiden (es wurde nur 1 Joker benötigt!)
  • in den Eisspeicher einzuziehen
  • mit der ersten Gummidichtung aufs Verteilerrohr aufzustecken
  • mit den Kabelbindern an der Trägerkonstrution zu befestigen
  • mit der zweiten Gummidichtung aufs Sammelrohr aufzustecken.

Bald entwickelten die beiden eine gewisse Routine, sodass sie schließlich alle nötigen Arbeitsschritte pro Schlauch innerhalb von 15 Minuten erledigen konnten.

Gerade als es anfing, richtig Spaß zu machen, war der letzte Handgriff auch schon wieder getan und sie betrachteten erschöpft aber zufrieden ihr Werk:

Wärmetauscher im Eisspeicher

Wärmetauscher aus Kunststoff-Ripprohr im Eisspeicher

 Fortsetzung folgt …

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