Unpannonische Heizsaison 2016-2017

Die Siedler hatten den Bogen endgültig überspannt. Jahrelang wurde hier berichtet über Winter, die zu pannonisch waren oder nicht kanadisch genug waren. Irgendwie war das auch ein Ausdruck ihrer Frustration: Man musste zu drastischen Maßnahmen greifen, um einen echten Winter zu simulieren und endlich einen ordentlichen Eiswürfel zu erzeugen.

Und so haben die Siedler sie heraufbeschworen – die Heizsaison 2016 / 2017 mit dem kältesten Jänner (Januar) seit 30 Jahren. So sieht die Bilanz aus:

Der positive Rekord: 14m3 Eis ganz ohne Trickersei! Und das, obwohl das Obergeschoß wieder mit dem Holzofen beheizt wurde:

(Zu der eigenartigen ‚Schwingung auf dem Eisplateau‘ siehe die Geschichten von Blubber und Orkrakel.)

Die lange Periode von mittleren Außentemperaturen unter Null, ganz ohne Warmlufteinbruch lässt aber Schlimmes erahnen: Ein trauriger Rekord wurde erreicht – der grüne Balken der Monatsarbeitszahl hält sich im Jänner 2017 doch deutlich fern von der 4er-Marke:

In diesem Monat wurden über 3.000 kWh Heizenergie benötigt; im ganzen Jahr wurden ca. 16.600 kWh verbraucht inkl. Warmwasser – gleich wie wie in der vorigen Saison, in der die ganze Siedlerhütte mit der Wärmepumpe beheizt wurde. Zu beachten: Trotz heroischer punktueller Renovierungsmaßnahmen wird der Großteil der Heizenergie im Untergeschoß noch über Radiatoren verteilt – im Januar bei einer mittleren Heizkreis-Vorlauftemperatur von 37°C.

Der Kollektor konnte in diesen Wochen vergleichsweise wenig Energie liefern, während die fleißige Wärmepumpe täglich ca. 100 kWh Heizenergie ‚produzierte‘:

Damit konnte der Kollektor heuer auch seine übliche Kennzahl nicht ganz erreichen: Wie die Siedler und ihre Krake nicht müde werden zu betonen, liefert er ‚üblicherweise‘ in einer ‚typischen‘ Eisperiode über 75% der Umweltenergie für die Wärmepumpe.

In der letzten Saison folgte aber der kalte Rekord-Jänner auf einen ebenfalls schon kollektorunfreundlichen Dezember. Die Auftauphase im Februar folgt dann wieder dem üblichen Rekordernte-Muster.

Zu beachten ist aber, dass der Kollektor auch in dieser Saison wieder nur zu 50% genutzt wurde. Irgendwer wollte ja seine Forschungsschaltung ordentlich testen: Seit Herbst 2014 musste sich die Wärmepumpe mit 12 statt 24m2 Kollektorfläche begnügen – eine Fläche, die die Siedler angesichts des typischen Energiebedarfs ihrer historischen Siedlerhütte eigentlich als zu gering betrachten.

Etwas getröstet wurden die Siedler allerdings dann im heißen Sommer 2017 – durch Spielereien mit der passiven Kühlung. Sie konnten sich den Eiswürfel für Kühlzwecke zwar nicht lange aufheben, aber in diesem (Hitze-)Rekord-Sommer wurde die bis jetzt höchste Kühlenergie von insgesamt ca. 600kWh benötigt.

Der Kollektor kühlt in vergleichsweise kühlen Nächten den Eisspeichertank; der kalte Tank kühlt wiederum den Pufferspeicher – pro Tag werden von den ‚Heiz‘-Kreisen bis zu 30kWh Kühlenergie entnommen.

Nach dem Bericht über die Herausforderungen und das schwierige Umfeld kommt normalerweise der optimistische Blick in die Zukunft. Chief Engineer Somebody enthüllt die strategische hydraulische Weichenstellung für die eben gestartete Saison: Die zweite Hälfte des Kollektors wurde wieder zugeschaltet!

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Die Messdaten aller Jahre und weitere Details und technische Daten zum System sind wie immer zu finden in unserer Messdatendokumentation (PDF)

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 (1) der Verlauf der Temperatur im Eisspeicher und (2)  die Erd-Temperatur in 1m Tiefe  von außerordentlicher Wichtigkeit.

(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 ;-).

Die Eisspeicher-Challenge: Tag 35

Irgendwessen Geduld wurde auf eine harte Probe gestellt.

Zwar faszinierten ihn die Eisformationen, die sich im Eisspeicher bildeten und an die Dachstein-Rieseneishöhle erinnerten. Aber der tägliche Eiszuwachs war mit aktuell ca. 0,3 m3 pro Tag nicht berauschend und tendenziell im Sinken begriffen.

Eisformationen-im-Eisspeicher

Eisberge im Eisspeicher! Bei starkem Regen sickerte etwas Regenwasser von oben in den ehemaligen Erdkeller, der zum Eisspeicher umfunktioniert worden war. Das führte zu diesen bizarren Eisformationen …

Seit einem Monat (exakt: 35 Tage) ernährte sich LEO_2 nun schon ausschließlich von Eisspeicher-Reserven. Aber recht hungrig schien er nicht zu sein. Was auch kein Wunder war, bei den teilweise schon sehr frühlingshaften Temperaturen im Februar und der dadurch relativ geringen benötigten Heizleistung.

Zusätzlich begann der ‚Selbstschutzmechanismus‚ des Eisspeichers schön langsam zu greifen, der auf dem Wärmequellen-Paradoxon beruhte:

Je mehr Eis sich im Eisspeicher bildet, umso weniger Energie wird ihm entzogen.

Denn um die Wärmetauscherrohre hatte sich inzwischen eine dicke Eisschicht gebildet, und

  • dadurch hatte sich der Wärmeausaustausch mit dem noch flüssigen Wasser langsam verschlechtert
  • dadurch war eine tiefere Soletemperatur in den vom Eis umschlossenen Wärmetauscher-Schläuchen nötig, um dieselbe Wärmemenge aus dem Eisspeicher zu ziehen
  • dadurch sank die Temperatur im gesamten Solekreis
  • dadurch sank auch die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe
  • dadurch sank die Arbeitszahl der Wärmepumpe
  • dadurch stieg der Anteil der elektrischen Energie an der Heizenergie
  • und dadurch sank letztlich die benötigte Energie aus dem Eisspeicher
2015-03: Eisspeicher-Challenge: Temperaturen und Eisbildung im Eisspeicher

Seit dem Start der Eisspeicher-Challenge am 01.02.2015 war das Eisvolumen kontinuierlich gewachsen und umfasste inzwischen mehr als die Hälfte des Eisspeichervolumens. Ebenso war die Sole-Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe kontinuierlich gesunken und hatte dadurch den ‚Selbstschutzmechanismus‘ des Eisspeichers verstärkt.

Man brauchte kein Prophet zu sein, um zu erkennen, dass im beginnenden pannonischen Frühling

  • die benötigte Heizleistung weiter sinken würde
  • der Eisspeicher-Selbstschutzmechanismus (mit sinkender Sole-Eintrittstemeperatur) sich noch verstärken würde

Wenn man bedachte, dass jetzt gerade einmal das halbe Eisspeicher-Volumen gefroren war, war wohl noch ein weiteres Monat ‚Geduld‘ angesagt …

Fortsetzung folgt …

Die Eisspeicher-Challenge

Frustriert hatte Irgendwer den Deckel des Eisspeichers geschlossen. Ende Jänner und kein Eis! Was so vielversprechend mit dem kalten Jahreswechsel 2014/2015 begonnen hatte, war während der Felix-Anomalie im wahrsten Sinne des Wortes dahingeschmolzen.

Wieder einmal war der Traum vom größten Eiswürfel Pannoniens in weite Ferne gerückt. Dabei hatte Irgendwer bereits zu Beginn der Heizperiode eine Maßnahme gesetzt, mit der er dieses Ziel sicher in der Tasche wähnte: Er hatte kurzerhand die Kollektorfläche halbiert, was mit seiner neuen Kollektorkonstruktion durch die Umschaltung zweier Ventile ein Leichtes gewesen war.

Energiezaun: halb vereist

Kollektor auf Halbmast: Nur die obere Hälfte des Kollektors wird von (kalter) Sole durchflossen, was an der Rauhreifbildung erkennbar ist.

Weniger Energie vom Kollektor, mehr Energie aus dem Eisspeicher und damit mehr Eis im Eisspeicher – war das einfache Kalkül gewesen. Aber bei so einem Warmduscher-Winter, in dem ein Wärmerekord den anderen jagte, hatte scheinbar selbst diese Maßnahme zu kurz gegriffen.

Jetzt hatte Irgendwer endgültig genug!

Die Zeit war gekommen, um zur ultimativen Maßnahme zu greifen: nämlich den Kollektor komplett auszuschalten! Auch das war leicht bewerkstelligt. Er brauchte nur das automatische Umschaltventil, das den Kollektor bei guten Erntebedingungen zuschaltete, in der Regelung manuell abzuschalten. Und genau das tat Irgendwer in einer Nacht- und Nebelaktion am denkwürdigen 01. Februar 2015 …

Wärmepumpensystem LEO_2: Kollektorventil AUS!

Seit dem 01.02.2015 war der Kollektor bis auf weiteres ausgeschaltet. Damit nutzte das Wärmepumpensystem LEO_2 ausschließlich den Eisspeicher als Wärmequelle. Auch wenn ein Energiegewinn über den Kollektor möglich gewesen wäre …

Inzwischen waren auch schon wieder 2 Wochen ins Land gezogen. Zufrieden beobachtete Irgendwer, wie das Eisvolumen täglich zunahm und dadurch der Wasserstand im Eisspeicher kontinuierlich stieg.

Derzeit wuchs der Eiswürfel mit ca. 0,5 m3 pro Tag was einem Anstieg des Wasserstandes um täglich ca. 3 – 4 mm entsprach. Bei ursprünglich 24 m3 Wasser im Eisspeicher war das zwar auch nichts für ungeduldige Menschen, aber

‚Steter Tropfen höhlt den Stein!‘

oder

‚Stete Kühlung nährt das Eis‘

dachte sich Irgendwer …

Impressionen aus dem Eisspeicher

Eiszeit im Eisspeicher: Eiskristalle am Sammelrohr des Wärmetauschers

Jetzt hieß es: Hart bleiben und abwarten! Obwohl es Irgendwem fast körperlich weh tat, einen sonnigen Februartag nach dem anderen vorbeigehen zu lassen ohne auch nur eine einzige Kilowattstunde über den Kollektor zu ernten.

Aber Irgendwer war fest entschlossen, die Mission ‚Eiswürfel‘ beinhart bis zum Ende durchzuziehen …

Fortsetzung folgt …

Doppelt profitiert!

Jetzt war es amtlich. Was Irgendwer aufgrund der mageren Eisbilanz schon vermutet hatte, hatten die Wetterfrösche nun wissenschaftlich bestätigt: Pannonien hatte den zweitwärmsten Winter der fast 250jährigen Messgeschichte erlebt, wobei als ‚meteorologischer Winter‘ die Monate Dezember, Jänner und Februar zu verstehen waren.

Schneeglöckchen

Auch die Schneeglöckchen hatten den milden Winter für eine frühe Blüte genutzt…

Während der letzte Winter (2012/2013) als normal eingestuft werden konnte, lagen die Durchschnittstemperaturen in diesem Winter (2013/2014) ca. 2,5°C über dem langjährigen Mittelwert.

Das hatte sich natürlich auch auf die Heizkosten positiv ausgewirkt. Nach akribischer Durchsicht seiner Aufzeichnungen stellte Irgendwer fest, dass er diesen Winter um exakt 6,4 % weniger Heizenergie für seine Siedlerhütte benötigt hatte als letztes Jahr. – Er hatte sich aber 14 % seiner Heizkosten erspart!

Wie ging denn das?!

Gegenüberstellung Winter 2012/2013 und 2013/2014

Gegenüberstellung der Messwerte für den ’normalen‘ Winter 2012/2013 und den außergewöhnlich warmen Winter 2013/2014.

Was zuerst wie ein Widerspruch aussah, ließ sich bei genauerem Hinsehen aber rasch erklären. Für ein Wärmepumpensystem – wie LEO_2 – war ja auch wichtig, wie effizient es die Energie aus der Umwelt gewonnen hatte. Dafür spielten im wesentlichen zwei Parameter eine Rolle:

  • Die Heizungsvorlauftemperatur: Der Mittelwert war in diesem Winter um 1,5°C niedriger als 2012/2013. Das war eine unmittelbare Folge der höheren Außentemperaturen.
  • Die Soleeintrittstemperatur:  Der Mittelwert lag in diesem Winter um 1,8°C höher als 2012/2013. Das war der ausgeklügelten Wärmequelle von LEO_2 zu verdanken, die über den Kollektor die höheren Außentemperaturen direkt nutzbar gemacht hatte.

Zusammen ergab das dann für 2013/2014 mit einem Wert von 4,4 eine um 10% bessere ‚Winterarbeitszahl‘ im Vergleich zu 2012/2013.

Das hieß in knallharten Zahlen: Innerhalb der 3 Wintermonate hatte Irgendwer 327 kWh weniger elektrische Energie ‚verheizt‘ und dadurch fast € 20,– pro Monat gespart!

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 …