5 Jahre Tüftelei

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

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

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

Der Urkollektor.

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

White-Out

… bis zum Kampf mit gar unheimlichen Kreaturen:

Kampf mit der Flexschlauch-Anaconda

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

Und jetzt Du!

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

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

PVC-Trägerkonstruktion: Transport

Auf dieser Baustelle kam auch Cutting Edge Technology zum Einsatz  …

Internet-of-Things und Basteln 4.0

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

Irgendwann machen wir so ein Wärmepumpenprojekt komplett als Fernprojekt!

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

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

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

Siedler bauten ihre Eisspeicher-Keller neu

Wärmetauscher in neu gebauten 'Eisspeicher-Keller'

… oder sie nutzen vorhandene Hohlräume wie  Zisternen oder Senkgruben

Flexschläuche -Senkgrube als Eisspeicher

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

Eisspeicher waren eckig oder rund

Zylindrischer Eisspeicher selbst gemauert

… oder gebräuchliche Betonzisternen – eine oder zwei …

… oder besonders futuristische Kunststofftanks:

NEO und QUADRO

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

Kollektor auf Garagendach

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

Kollektor am Hochbunker

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

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

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

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

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

Siedlerwerkstatt: Kappsäge

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

Satelliten-Wärmepumpe

… bis zur berühmt-berüchtigten Chinesischen Wärmepumpe

Verwegen! (HISEER-Wärmepumpe)

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

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

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

Das Kollektor-Paradoxon

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

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

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

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

und

Wie stark ist der Kollektor?

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

Kollektorschaltungen

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

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

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

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

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

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

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

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

In der Eisperiode für den halben Kollektor war:

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

Der halbe Kollektor in Betrieb.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Siedler-Relevantes aus Wissenschaft und Kunst

Die Siedler versuchen hin und wieder über den Tellerrand ihres kleines Universums hinauszublicken, um am Puls der Zeit zu bleiben. Neuigkeiten aus der Grundlagenforschung und Impulse aus der Kunst gehören selbstverständlich dazu – im Alltag eines modernen Wissensunternehmens.

Hier eine Auswahl, die uns besonders begeistert hat:

Sole endlich selbst erzeugen!

Die Öku-Fuzzis dieser Welt waren ganz hin und weg vom umwelttechnischen Potential dieser plastikfressenden fetten Raupe. Den Siedlern hat es vor allem das Abfallprodukt angetan: Die Larve hinterlässt nämlich Ethylengloykol – der Aktienmarkt für Kühlsoleprodukte hat bereits empfindlich auf diese Forschungsergebnisse reagiert.

Außerdem konnte eine verblüffende Ähnlichkeit zu den Lebensformen im siedlereigenen Kompost festgestellt werden. Vielleicht endlich eine ökologisch vertretbare Variante, alte Plastiksackerl (-Tüten) am Kompost zu entsorgen?

Fette Larve

Vielleicht hätte die fette Larve auch Laminat geknabbert, wenn die Siedler nur etwas geduldiger gewesen wären …

Diese Spezies zeigt generell sehr innovative Ansätze – wurde sie doch auch im Innenbereich der Siedlerhütte gesichtet, weil sie mutmaßlich Irgendwessen spezielle Erfindung / Kunst als eine Art Trojanisches Pferd zum Transport in den Innenbereich genutzt hatte.

Hier wäre eine interdisziplinär angelegte und wissenschaftlich begleitete Studie dringend nötig!

Wissenschaft, Innovation und Kunst

In der ursprünglichen Heimatstadt der Siedler ist die entsprechende Szene ja recht umtriebig. Z.B. wurde hier ein Preis vergeben für innovative Projekte an der Schnittstelle von Wissenschaft, Technologie und Kunst:

Wenn Kunst in andere Sphären tritt: Welche Überschneidungen gibt es in Wissenschaft, Technologie und Kunst? Was ist Innovation? Und welche technologischen Entwicklungen werden langfristig erfolgreich sein?

Um aber anderen Siedlern auch eine Chance zu lassen, hat Irgendwer großzügig darauf verzichtet, an diesem prestigeträchtigen Wettbewerb teilzunehmen.

Leider bleiben seine Variationen zum Thema Wiedergeburt eines Heizungsrohres – Kreislauf des pflanzlichen Lebens im Dialog von Holz, Metall und sonst was  – damit der kulturinteressierten Weltöffentlichkeit verborgen.

Brutkasten

Klettergarten

Gewürm und schleimige Aliens

Auch die Siedler haben schon ausgiebig über allerlei Gewürm berichtet und eigene Forschung zur potenziellen Lebensgefahr für Regenwürmer angestellt. Die Alienforschung steht hingegen noch am Anfang – klar scheint aber zu sein, dass sie in der natürlichen Nahrungskette im autarken Siedlergarten eine wesentliche Rolle spielen.

Da kommt dieses Forschungsprojekt zur Interaktion von Regenwürmern und schleimigen Aliens (mit und ohne eigene Siedlerhütte) gerade recht. Nachhaltige Kontrollmethoden für das ungeliebte Weichtier würden die Siedler auch sehr interessieren – und natürlich interessiert die Reaktion der Schnecken auf den Klimawandel.

Auch ohne fundierte Ausbildung in Biologie würden sich die Siedler die Anwendung dieser Forschungsmethodik zutrauen:

Man legt Kartonscheiben im Garten aus, wartet drei Tage, schaut dann, was sich darunter eingefunden hat, und macht davon ein Foto.

Nach den Warnungen in diesem Artikel – Regenwürmer fressen das Bioschneckenkorn sehr gern – fühlen sich die Siedler in ihrer weichtierfreundlichen Politik bestätigt.

3D-PVC-Gerüst-Forschung

Unvergleichlich war der Moment, als Chefingenieur erkennen durfte, dass seine langjährige Forschung und Entwicklung zu komplexen 3D-PVC-Rohr-Strukturen als Wissenschaft eingestuft werden kann.

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

LE(G)O_2-Spirale-des-Lebens-2. Der schlichte Grundriss lässt die Komplexität von Irgendwessen Berechnungstools nicht einmal ansatzweise erahnen.

So lesen wir doch in dieser Veröffentlichung über PVC-Polyeder, die mittels Standardverbindungen hergestellt wurden:

We describe how to construct a dodecahedron, tetrahedron, cube, and octahedron out of pvc pipes using standard fittings.

Neuartige Erkenntnisse aus der Geometrie des Rohrzusammensteckens wurden zum ersten Mal bekannt gemacht – das war den Siedlern vorher so gar nicht klar!

In particular, if we take a connector that takes three pipes each at 120 degree angles from the others (this is called a “true wye”) and we take elbows of the appropriate angle, we can make the edges come together below the center at exactly the correct angles.

Zur langen Tradition der Polyeder-Forschung bei den Siedlern liegt der Redaktion auch bisher unveröffentlichtes, brisantes Bildmaterial vor: Bereits im Jahr 1981 wurden vom kleinen El(k)ement hier theoretische Studien angestellt und Prototypen diverser Polyeder (aus recyclebarem Material) gefertigt.

Festes kleines gesterntes Rhombikosidodekaeder

Für die praktische Umsetzung warten wir noch auf den besonders verwegenen Siedler mit einem Eisspeicher entsprechender Form – natürlich nicht ohne Crowdfunding-Projekt, Facebookseite und diversen Innovationspreisen!

Orkrakel und Peak Ice

Wenn der Blubber nicht mit der pannonischen Eisschmelze fertig wird – vielleicht dann das Orkrakel?

Die vom elkement in vielen Jahren liebevoll herangezüchtete Orakelkrake hat endlich ihren großen Einsatz: Wie hat der Verlauf des Eisvolumens mit der Zeit in diesem Winter mutmaßlich ausgesehen?

Die Orakelkrake ist genügsam: Sie ernährt sich primär von Messdaten für Außentemperatur und Strahlung. Füttert man ihr zusätzlich noch so genannte Systemparameter – wie die Heizkurve der Siedlerhütte – dann antwortet sie mit einer Simulation.

Die Sicht des Blubbers:

Die Sicht des Orkrakels:

2016-09 - 2017-03: Temperaturen und Eisvolumen - Simulation

Die Temperaturen im Diagramm sind tägliche Mittelwerte; das Eisvolumen jeweils der Wert am Ende des Tages. Simuliert wird aber in Minutenabständen. Die Temperaturen in allen Tanks und das Eisvolumen wird bestimmt dadurch, wieviel Energie die einzelnen Komponenten verbrauchen oder liefern: Die Wärmepumpe versorgt abwechselnd Puffertank und Hygienespeicher; die Heizkreise entziehen dem Puffer Wärme.

Die aktuelle Heizlast in Abhängigkeit von der Außentemperatur wurde aus den Messungen des monatlichen Energieverbrauchs ermittelt und linear angenähert (bis zur Heizgrenztemperatur). Der COP der Wärmepumpe wird nach den Datenblättern des Herstellers aus Soleeintrittstemperatur und der Vorlauftemperatur berechnet.

Wesentlich ist die Serienschaltung der drei Komponenten im Solekreis: Vedampfer der Wärmepumpe, Kollektor und der Wärmetauscher im Tank. Hier werden die Temperaturen an den Ein- und Austrittspunkten selbstkonsistent ‚im gleichen Moment‘ berechnet – aus Luft- und Tanktemperatur und der aktuellen Entzugsleistung.

Die Logik der Regelung(en) UVR1611 bzw. UVR16x2 und die ‚virtuellen Dreiwegeventile‘ für die Wärmepumpe und den Kollektor werden möglichst realistisch abgebildet: Warmwasserbereitung hat Priorität; der Kollektor wird zugeschaltet, wenn die Lufttemperatur ausreichend über der Soletemperatur liegt.

Der Wärmestrom aus dem / in den Boden wird aus dem Verlauf der Temperatur bis in 10m Tiefe ermittelt, durch Lösung der Wärmeleitungsgleichung. Die Temperatur in der Tiefe ist hier die vorgegebene Randbedingung.

Unter diesen Annahmen liefert das Orkrakel solide Ergebnisse, die der Realität sehr nahe kommen. Peak Ice wird aber um ca. 0,7m3 überschätzt, da die Soleeintrittstemperatur eher überschätzt wird. Das Orkrakel hat nämlich darauf verzichtet, den Wärmetransport im wachsenden Eis zu simulieren oder die Konvektion im Tank (‚4°C-See‘ aufgrund der Dichteanomalie des Wassers). Der Eisspeicher hat in der Simulation immer genau 0°C sobald etwas Eis gebildet wurde. Die Orakelkrake fühlt sich mit diesem gewagten Hüftschuss als Clint Eastwood der Eisspeicher-Simulation. Aber seriösere wissenschaftliche Publikationen zeigen, dass der Wärmetransport zum Eisspeicher-Wärmetauscher nicht wesentlich durch die wachsende Eisschicht beeinträchtigt wird (S.5 dieses Berichts, ‚Ice on Coil‘); somit sollte die Energiebilanz für den Tank halbwegs verlässlich sein.

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 …

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‚ …

Die Eisspeicher-Challenge: Tag 68

„Wie gewonnen so zerronnen…“

Im wahrsten Sinne des Wortes war der Eiswürfel inzwischen wieder vollständig dahingeschmolzen. Wobei – genau genommen – das Auftauen nur etwa halb soviel Zeit wie das Gefrieren in Anspruch genommen hatte.

Eisspeicher-Challenge: Eisvolumen und Energievorrat

Zeitlicher Verlauf des Eisvolumes und des entsprechenden verbleibenden Energievorrates im Eisspeicher.

Kaum hatte Irgendwer den Kollektor wieder zugeschaltet, war die Solepumpe fast pausenlos gelaufen, um Umweltenergie über den Kollektor in den Eisspeicher zu pumpen. Während durch das Schmelzen von Eis zu Wasser der Wasserspiegel in den eisfreien Bereichen rasch wieder sank, wurde der obere Teil des ‚Eiswürfels‘ sichtbar und erhob sich wie eine Klippe über das Eismeer.

Eisklippe-im-Eisspeicher

Der Eiswürfel war nicht wirklich ein Würfel, sondern ein bizarres Gebilde, das durch den Verlauf der Wärmetauscherschläuche im Eisspeicher bestimmt war. Nur das oberste Ende wurde durch den sinkenden Wasserspiegel erkennbar …

Obwohl zu dieser Jahreszeit immer noch Umweltenergie für das Heizen der Siedlerhütte benötigt wurde, blieb von der Kollektorernte trotzdem mehr als genug, um das Eis rasch wieder aufzutauen.

Eisspeicher-Challenge: Kollektorernte und Heizwärmebedarf

Beim Auftauen des vereisten Eisspeichers arbeitete der Kollektor besonders effektiv: (1) konnte der Eisspeicher durch das schmelzende Eis extrem viel Energie aufnehmen und (2) war die Soletemperatur ausreichend gering, sodass auch bei niedrigen Außentemperaturen viel Umweltenergie geerntet werden konnte.

Was Irgendwen zusätzlich begeisterte, war die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe. Diese war während der Gefrier-Phase kontinuierlich gesunken, aber mit dem Zuschalten des Kollektors sofort wieder sprunghaft angestiegen – und damit die Arbeitszahl der Wärmepumpe.

Eisspeicher-Challenge: Soletemperatur und Arbeitszahl

Mit dem Beginn der Auftauphase stieg die Eintrittstemperatur der Sole in die Wärmepumpe (und damit die Arbeitszahl) sprunghaft an, obwohl der Eisspeicher noch zu einem großen Teil vereist war.

Denn der besondere Verlauf des Solekreises von LEO_2, der vom Kollektor zuerst in den Eisspeicher und dann in die Wärmepumpe führte, nutzte die Umweltenergie optimal aus:

  • mit erster Priorität wurde durch das Schmelzen des Eises der Energievorrat und damit die Reichweite des Eisspeichers erhöht
  • danach war die Sole immer noch ‚warm‘ genug, um die Arbeitszahl der Wärmepumpe deutlich zu erhöhen.
Packeis im Eisspeicher

Eisspeicher-on-the-Rocks: Während der letzten Eistage trieben Eisschollen und Eisberge im Eisspeicher. Pinguine oder Eisbären wurden aber keine gesichtet …

Die Eisspeicher-Challenge in Zahlen:

  • Kollektor AUS (Beginn ‚Eiswürfelbildung‘): 01.02.2015
  • Dauer ‚Eiswürfelbildung‘: 46 Tage
  • Entzugsenergie während der ‚Eiswürfelbildung‘: ca. 2.860 kWh, davon
    • ca. 1.400 kWh aus dem Gefrieren von ca.15 m3 Wasser (latente Wärme)
    • ca. 1.460 kWh aus Abkühlung / Gefrieren der Eisspeicherumgebung
  • Maximales Eisvolumen: 16,5 m3 (entspricht 15 m3 Wasser)
  • Beginn ‚Auftauen‘: 19.03.2015
  • Dauer ‚Auftauen‘: 22 Tage
  • Kollektorernte während ‚Auftauen‘: ca. 2.685 kWh, davon:
    • ca. 1.125 kWh direkt verheizt (= Entzugsenergie während ‚Auftauen‘):
    • ca. 1.400 kWh zum Schmelzen des Eiswürfels (latente Wärme)
    • ca. 160 kWh zur Erwärmung von Eisspeicher (+ Umgebung)
  • Ende ‚Auftauen‘: 09.04.2015

— ENDE —