Handwärmer  - Wärme vom Sommer verlustfrei in den Winter transportieren, spart Heizkosten!

(=>Durchbruch!!)  Ich habe mir Gedanken gemacht wie man die Hitze des Sommers in den Winter transportieren kann. Die meisten Systeme haben das Problem, daß sie Speicher sind, die über die Zeit die Wärme wieder verlieren, etwa so wie man Solarstrom nicht in Blei-Säure-Akkus speichern kann, um ihn dann im Winter zu verbrauchen. Bis dahin hat sich der Akku nämlich selbst entladen. Wärme läßt sich auch schlecht speichern. Da sind mir dann Handwärmer eingefallen, die ihre Flüssigkeit (=>Natriumacetattrihydrat =>"Latentwärmespeicher") aufgrund chemischer Reaktion in Salzkristalle umwandeln und sich dabei auf ca. 50 Grad Celsius erwärmen. Nur heißt es, daß man sie 10 Minuten in kochendes Wasser legen muß, um sie wieder flüssig und erneut einsatzbereit zu machen. Bei wikipedia kann man dann nachlesen, daß 70 Grad Celsius auch schon ausreichen. (Nach =>Fa.H.M.-Heizkörper gehen die sicherheitshalber für ihre Thermobatterieen sogar von 3 Stunden mit 85°C aus.)
Ich habe also beschlossen eine Anzahl von - wiederverwendbaren - Handwärmern zu kaufen, um zu schauen, was man damit in der kalten Jahreszeit anfangen kann. Dazu habe ich mir schließlich und endlich 64 =>Handwärmer für insgesamt 69,18€ gekauft (wie inzwischen deutlich geworden sein sollte: Ich bin ein Fan von bunt. Tut den Augen gut, Farben statt immer nur grau, weiß oder schwarz zu sehen. Hinweis: Wer selbst welche kaufen möchte, der solle auf das Volumen des Natriumacetattrihydrat innerhalb des Handwärmers achten, denn das ist verantwortlich dafür wie lange der Handwärmer warm bleibt!) Die Handwärmer (findet man auch unter dem englischen Begriff "firebag") können von ihrer Masse, Temperatur und Wärmdauer nicht die Heizung ersetzen (siehe*=>obwohl es da auch schon anderes gegeben hat), aber ich habe einen anderen dafür nützlichen Effekt feststellen können: Wenn einem im Winter kalt ist in der Wohnung, dann reagiert man für gewöhnlich so, daß die Heizung eingeschaltet wird oder man ißt oder trinkt etwas Warmes. Man kann sich auch was Warmes anziehen, aber das dauert dann bis einem warm wird. Mit Handwärmern ist es aber so, daß man die Hände oder die Füße oder einen Körperteil direkt wärmen kann, der einem als kalt erscheint. Hat man die Wärme erstmal aufgenommen, kommt es einem schon weniger kalt vor. Effekt: Die Heizung wird nicht eingeschaltet. Außerdem kann man Handwärmer ja auch noch zu dem einsetzen, wofür sie konzipiert sind: Man kann sie mit nach draußen nehmen und sich die Hände wärmen, wenn sie eiskalt geworden sind. Die gebrauchten, festgewordenen Handwärmer sammelt man dann in Kartons (64 Handwärmer - pro Person - sind 4 Kartons von der ungefähren Größe 18x20x15cm), um sie im Sommer wieder mit der Sonne zu verflüssigen. Wie das geht, kommt hier:
 
 
Zweiter, entscheidender Teil Handwärmer:
Jetzt müssen verbrauchte Handwärmer umweltfreundlich bzw. energieneutral wieder flüssig gemacht werden, damit sie wieder benutzt werden können. 
Ich dachte mir, daß ich sie im Sommer in einen schwarzen Metallkasten lege (Mini-Lasagnebackform?) oder ins Auto, das wird ja im Hochsommer auch immer kochend heiß. Da bin ich auf die Idee gekommen, wenn ich mir im Backofen eine Pizza gemacht habe oder Brezeln, Brötchen oder sonstwas, ich danach einfach schnell ein paar Handwärmer in den noch heißen Backofen lege, und tatsächlich mit vier Handwärmern auf einmal, hat es jedesmal geklappt - wieder flüssig. 
Nachtrag 27.05.2015: Meine Pizzas wurden immer bei 200°C gebacken. Jetzt hatte ich mal welche mit 225°C. ! Da sind mir 5 Handwärmer geplatzt und ausgelaufen! 

Der Kunststoff hatte die hohe Temperatur nicht ausgehalten. Die zusätzlichen 25°C waren also zuviel! Also doch etwas Vorsicht walten lassen beim Nachmachen. Außerdem sollte man Backpapier unterlegen, da sonst die Kunststoffhülle des Handwärmers am Backblech schmelzen kann. Und nicht vergessen, wenn noch bereits verflüssigte Handwärmer im Backofen liegen! Natriumacetat ist nicht giftig und wird als Lebensmittelzusatzstoff E262a verwendet, um z.B. Obst zu konservieren. Man kann den Inhalt eines Handwärmers mit Wasser im Spülbecken ausspülen. Das Salz löst sich sofort im Wasser. 
Dann wollte ich es mit 3 Handwärmern in dem übrigen Kochwasser von Nudeln probieren, aber das klappte nicht, sie wurden wieder fest und es ist auch eine Sauerei die nachher wieder sauber abzuspülen. Ich will es aber trotzdem nochmal mit nur einem Handwärmer auf einmal probieren - was dann auch nicht geklappt hat.  Im Auto ist es bis jetzt (19.04.2015) noch zu kalt bei vollem Sonnenschein (33 Grad Celsius). 
Dann habe ich mir 2 =>Springformen je 7,49€ und eine durchsichtige Plastikschüssel 24cm für 1,79€ gekauft, habe die Springform in die Plastikschüssel gelegt, den Handwärmer in die Springform und den Boden der zweiten Springform als losen Deckel in die erste Springform auf den Handwärmer gelegt. Dann habe ich über die Plastikschüssel mit Frischhaltefolie einen zweilagigen Abschluß gemacht. Die schwarze Springform nimmt die Wärme der Sonne auf (unter der Frontscheibe vom Auto) und damit die Wärme nicht wieder an die Umgebung verloren geht, ist die Springform in der Plastikschüssel und die Luft zwischen Springform und Plastikschüssel ist ein Wärmepuffer. Die Frischhaltefolie läßt die Sonne hinein, aber die warme Luft nicht wieder hinaus. Die Plastikschüssel ist aus Plastik und nicht aus Glas, weil das Glas die Wärme wieder nach außen abgeben würde, Plastik leitet die Wärme nicht so gut. Die Plastikschüssel ist transparent, damit auch das sonstige Licht und die Wärmestrahlung hineingelangen kann und die Springform erwärmt.



Mit einem Max/Min-Temperaturfühler konnte ich messen, daß so Temperaturen von über 70 Grad Celsius in der Springform entstanden. So wurde der erste Handwärmer wieder flüssig zwischen dem 30.04.2015 und dem 04.05.2015 bei Außentemperaturen von 17 Grad am 30.4., 14 Grad am 01.05., 15 Grad am 02.05. und 20 Grad Celsius am 03.05..
Der nächste o.a. Handwärmer war schwieriger flüssig zu bekommen. Er war orange (siehe Bild) und ich vermute, daß die Farbe als Verunreinigung vom Natriumacetat wahrgenommen wird und deshalb nicht so leicht flüssig wird. Am So 17.5. war jedoch auch dieser Handwärmer flüssig geworden bei Außentemperaturen von bis zu 28 Grad. Es war so, daß die Oberseite des Handwärmers z.T. flüssig war, während die Unterseite immer noch kristallin war. Die Unterseite der Springform wird nicht heiß genug. Ich werde noch ein PC-Lüftgitter unterlegen, damit der Handwärmer Abstand zur Unterseite der Springform hat und so nicht als Wärmeisolation dienen kann.
Wenn man diesen kleinen selbstgebastelten Backofen mit ins Freibad oder in den Garten nimmt, ist die Wirkung der Sonne sogar noch stärker. So habe ich am 24.05. einen Handwärmer der im Auto nicht ganz flüssig werden wollte, mit in den Britzer Garten (Berlin) genommen, wo er dann bis zum Nachmittag flüssig war. Die Frontscheibe des Autos reflektiert doch noch sehr viel von der Sonnenwärmestrahlung.
Ich suche im Prinzip etwas, was umgekehrt wie Isolationsstoffe arbeitet. Normalerweise sorgt ein Isolationsstoff dafür, daß die Wärme bzw. Kälte draußen bleibt. Ich aber suche einen Isolationsstoff, der die Wärme magnetisch anzieht, nach innen leitet und dann nicht wieder herausläßt.
Wenn die große Hitze vom Sommer kommt, werde ich es auch mit der Fensterbank probieren oder sogar in der Wohnung hintern Fenster.
03.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto flüssig geworden!
04.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto verflüssigt!
05.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto bis zum Mittag verflüssigt und einen zweiten bis zum Abend bei Tageshöchsttemperatur von 30°C und im Auto von 57°C.

Das habe ich mit einem Temperaturlogger aufgezeichnet, der  zwischen der Plastikschüssel und der Springform platziert war. (s.Bild oben mit rotem Herz-Handwärmer- rechts in der Schüssel - das ist also nur die Temperatur ausserhalb der Springform. Innerhalb der Springform ist es natürlich wesentlich heißer. Der Knick im Verlauf ist der Schatten eines Baumes).
07.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" am Balkon verflüssigt!
Handwärmer noch fest (so sieht das innen aus, das Blech ist aus gut wärmeleitendem Alu, noch nicht geschwärzt, der Abstand zum Boden ist erforderlich, damit der Handwärmer unten nicht kühl bleibt und somit sonst nicht verflüssigt):

Mit edding geschwärzt:

In eine Tupper:

Wieder flüssig:

(Sonne nur ab 13 Uhr)
 
 

Einfachste Form des Fensterbrett-Backofens (Handwärmer noch fest):

funktioniert (Handwärmer bereits wieder flüssig):

bei (Temperaturfühler ist um 18.46 Uhr in der Sonne):

08.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto verflüssigt bei Tageshöchsttemperatur von 22°C und im Auto von 36°C!
(Zwischendurch verflüssige ich hin und wieder 4 Stück auf einmal mit der Restwärme vom Pizza-Backen, aber das erwähne ich hier nicht weiter, weil es mehr um die Verflüssigung durch die pure Sonne geht)
09.06.2015 Diesmal habe ich 4 Handwärmer vernichtet: Ich hatte vergessen, daß ich noch 4 inzwischen verflüssigte Handwärmer im Backofen hatte und habe mir eine neue Pizza gemacht. Da sind dann beim Vorheizen und Pizzabacken die noch drinliegenden 4 bereits verflüssigten Handwärmer ins Verdampfen gekommen und haben ein Loch in die obenliegende Seite des jeweiligen Handwärmers gemacht. Da mußte ich sie aufschneiden, das Natriumacetat mit Wasser ausspülen, habe die Metallplättchen rausgenommen (vielleicht mache ich ja mal selbstgemachte Handwärmer) und die Kunststoffhülle im gelben Sack entsorgt.
10.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto verflüssigt bei Tageshöchsttemperatur von 21°C und im Auto von 36°C!
11.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto verflüssigt bei Tageshöchsttemperatur von 24°C und im Auto von 50,3°C und erstmalig hat sich da auch ein zweiter Handwärmer verflüssigt, der nur unter der Frontscheibe auf der dunkelblauen Ablage gelegen hat! Und ich habe mir nochmal für 30 € 24 Handwärmer bestellt, nachdem ich so viele selbst kaputt gemacht habe.....
12.06.2015 Und wieder ein Handwärmer im "Backofen" im Auto verflüssigt bei Tageshöchsttemperatur von 24°C und im Auto von 45°C und ein zweiter Handwärmer verflüssigt, der nur unter der Frontscheibe auf der dunkelblauen Ablage gelegen hat! Die neuen Handwärmer haben nur eine ganz kleine Gasblase eingeschlossen: Verschleiß?
Neu

Alt

Neu (Aktiviert / Fest) - zukünftiges Testobjekt

15.06.2015 Vier Handwärmer im Auto verflüssigt bei Innenlufttemperatur von maximal 45°C, die nur unter der Frontscheibe auf der dunkelblauen Ablage gelegen haben! Dabei ein Neuer (s.o., orange), dessen Gasblase meiner Meinung nach größer geworden ist. Ich habe ihn aber gleich wieder aktiviert, weil ich bei dem testen will, ob die Gasblasen immer größer werden. Ich hatte das Auto diesmal mit der Front nach Süd-Süd-West ausgerichtet abgestellt (freier Himmel vorm Auto),  weil Tageshöchsttemperaturen immer erst am Nachmittag gegen 14-15 Uhr erreicht werden. Einer der vier Handwärmer hat sich dann wieder aktiviert, als ich die Kunststoffhülle drückte, um die kleinen Luftbläschen zu einer Großen zu vereinen - die "Keime" waren offenbar noch nicht ganz aufgelöst. Der Handwärmer, der im "Backofen" war - ein durchsichtiger-, hatte sich nicht ganz verflüssigt, die Hälfte waren noch schwimmende Kristalle.
16.06.2015 Und wieder ein Handwärmer -durchsichtig- im "Backofen" im Auto flüssig geworden!
17.05.2015 Der Test-Handwärmer ist wieder flüssig geworden im "Backofen" im Auto bei Innentemperaturen im Auto zwischen 35°c und 45°C. Die Gasblase ist größer geworden:
 (Fotos folgen, inzwischen 8mal denselben Handwärmer aktiviert)
07.05.2016
Der Winter ist nun vorüber und ich habe nur 6 Handwärmer benutzt und muß KEINEN davon solar verflüssigen. Das Hineinlegen in den Backofen nach seiner Benutzung hat ausgereicht. Außerdem habe ich überwiegend meinen Test-Handwärmer benutzt: 21 mal habe ich ihn benutzt und wieder verflüssigt. Da ich  ihn aber 2015 auch ein paar mal im Auto-Backofen hatte, wo er entweder zu heiß oder einfach zu lange heiß wurde (dem Datum nach muß das im August passiert sein), haben sich Kristalle darin gebildet, die sich nicht wieder verflüssigen. Möglicherweise ist durch stundenlanges Aussetzen einer höheren Temperatur Kristallwasserdampf durch die Kunststoffhülle des Handwärmers diffundiert. Außerdem ist die ursprüngliche Orange-Farb verschwunden. Er ist jetzt klar.



Bisher muß ich sagen ist die Wärmeübertragung vom Sommer in den Winter ein voller Erfolg.

Es gibt ein paar Handwärmer, die einfach nicht mehr ganz flüssig werden wollen und dann bleibendes Kristallgries enthalten oder welche, die nach Abkühlung wieder fest werden, obwohl sie vorher komplett flüssig waren. Kann es ein, daß wenn man Handwärmer zu lange über 70°C erwärmt oder sogar über 100°C (z.B. im Auto-"Backofen" bei Außentemperraturen von 39°C im Schatten), daß dann eine bleibende chemische Reaktion einsetzt in eine neue chemische Formel, die die Umkehrbarkeit nicht mehr besitzt?

Ich habe mir auch Reinst-Natriumacetat in Kristallform besorgt, weil ich  versuchen wollte defekte Handwärmer zu reparieren. Ich wollte in einem kleinen Kochtopf die Kristalle zum Schmelzen bringen und dann mittels Spritze die Flüssigkeit aufsaugen und dann in den Handwärmer spritzen. So weit die Idee. Doch bei der Durchführung wurde beim Einsaugen in die Kanüle/Spritze das Natriumacetat aktiviert, so daß es in der Spritze kristallisierte. Ich nahm dann eine Kerze und versuchte die Spritze gleichmäßig zu erwärmen, um das Natriumacetat wieder zum Schmelzen zu bringen, doch gelang mir das "gleichmäßig" nicht, so daß sich ein Loch in die Plastikspritze brannte. Vielleicht hätte ich es besser im Backofen auf 80°C probieren sollen. Inzwischen habe ich mir weitere Spritzen und Nadeln besorgt, habe den Versuch aber noch nicht weitergeführt (wahrscheinlich wegen der wochenlangen brütenden Hitze von bis zu 39°C im Schatten) und habe inzwischen auch nicht so viel Hoffnung, daß mir das gelingen wird, weil möglicherweise in der metallenen Kanüle oder im Spritzenkörper Stoffe sind, die das Natriumacetat aktivieren und kristallisieren. Vielleicht probier ich es mal mit einem Schlitz im Handwärmer, durch den ich dann das kristallene Reinstnatriumacetat einführe und dann mit einem Lötkolben den Schlitz wieder zu schließen versuche (Tesafilm hiflt nicht), ggf. Sekundenkleber.

Weitere Möglichkeit über Umwege: Ich habe ein paar Solarplatten in den Fenstern hängen, die ein paar 12V-Akkus aufladen. Mit dem Strom kann ich zur Not über Konverter auch einen Tauchsieder mit wenig Watt betreiben, der Wasser zum Kochen bringt, das die Handwärmer wieder flüssig macht. Ist aber angesichts der anderen Möglichkeiten nicht so sinnvoll, weil man Strom anderweitig sinnvoller verwenden kann. Noch etwas will ich ausprobieren: Ob die Rückseite der erwähnten Solarplatten so heiß wird, daß sie einen Handwärmer wieder verflüssigen?
Ich habe mir für 6€ einen =>KOSMOS Solarkocher gekauft, den ich dann im Schwimmbad mal damit ausprobieren will oder ich bekomme ihn vor ein Fenster ans Fensterbrett geklemmt. 



*Im =>Landkreis Friedberg hat die Abfallverwertung Augsburg (AVA) mit ihrer Abwärme ein Schulgebäude in Friedberg beheizt. Dazu hat man auf Lkw Spezial-Container gebaut, die mit Natriumacetat befüllt waren und mit Wasserleitungen durchsetzt. Die Abwärme des AVA hat Wasser erhitzt, das man dann durch das Leitungssystem des Spezialcontainers geleitet hat, was das Natriumacetat verflüssigt hat. Dann ist der Lkw zur Schule gefahren und hat den Container dort abgestellt und an deren (Wasser-)Heizungssystem angeschlossen. Das Natriumacetat wurde aktiviert und erwärmte das Heizungswasser der Schule. Das war also ein Wärmetransport von A nach B mit Lkw, was nicht so umweltfreundlich ist. Aber man hätte ja auch zeitlich und nicht örtlich mit dem Natriumacetat arbeiten können, d.h. die Schule hätte im Sommer ein paar Container verflüssigen können (z.B.mit Wärmesolarmodulen) und im Winter damit heizen. Allerdings hätte das möglicherweise ein viel  größeres Volumen der Gesamtcontainer erfordert als für das Hin- und Herfahren von einem Lkw. 


Aus wikipedia:
Ein Rechenbeispiel soll die Größenordnungen verdeutlichen. Zur Beheizung eines gut gedämmten Hauses mit einem Energiebedarf von 100 kWh/(m²·a) und 89 m² Wohnfläche werden 890 Liter Heizöl oder 890 m³ Erdgas benötigt (siehe den Artikel „Heizwert“). Das entspricht einem Jahres-Wärmebedarf von 32.000 MJ. Um diese Wärmemenge im Sommer durch Solarabsorber zu erzeugen, werden bei angenommenen 100 Sonnentagen und einem Ertrag von 4 kWh/(m²·d) etwa 23 m² Solarabsorberfläche nötig. Um die durch Solarabsorber im Sommer erzeugte Wärmemenge von 32.000 MJ für den Winter in Form von Latentwärme zu speichern, werden ca. 200 m³ Paraffin in einem Tank benötigt. Im Jahre 2008 sind einzelne, mit Paraffin gefüllte Kleinbehälter in einem Wassertank üblich. Die 200 m³ entsprechen einem Rundtank mit 8 Meter Höhe und einem Durchmesser von gut 5,6 Meter. Mit den in einen solchen Tank passenden ca. 200.000 Litern Heizöl könnte das gleiche Haus allerdings 225 Jahre lang beheizt werden. Nur würde es 225 Jahre lang die Luft mit Abgasen verpesten und genauso lange dafür sorgen, daß weiterhin die Regenwälder, die Arktis, der Golf von Mexiko und die Meeresküsten mit Ölschlamm verpestet würden.



Die =>Fa.H.M.-Heizkörper hat Thermobatterieen SU-C erfunden, die mit demselben Natriumacetattrihydrat arbeiten wie die Handwärmer, nur daß der Aktivierungsvorgang elektrisch ausgelöst wird. Die SU-C befinden sich in der Projektphase, d.h. z.Zt. (Oktober 2016) erproben sie die Zyklenfestigkeit der Batterieen. Sie sind modular aufgebaut; ein Zylinder mit mehreren Scheibensektionen, die einzeln aktiviert werden können, um die Aktivierungswärme nacheinander und längerfristig abrufen zu können. Auf deren Website erkennt man, daß daran gedacht wird die SU-C in mehreren Reihen von Zylindern in einem Raum unterzubringen.

Als Wärmequellen ist zunächst industrielle Abwärme angedacht wie bei Kühlprozessen, Wärmetauschern, Abgaswärme etc. und auch an Solarwärme. Letzteres ist zunächst in einem Nebensatz gesagt, ist aber der wahre Sprengstoff: Wenn man im Sommer die übergroße Hitze hat und sich das auf ein Wohnhaus bezieht, kann man die Hitze mit Wärmekollektoren vom Dach in einen Raum mit den Thermobatterieen SU-C führen und die darin enthaltenen Kristalle verflüssigen und wieder abkühlen lassen. Im Winter kann man dann die SU-C scheibenweise wieder aktivieren und mit dem erwärmten Wasser die Heizung der Wohnräume bewerkstelligen - alles bei entsprechender Auslegung. Zunächst mag das teuer klingen, aber wenn man dagegenhält, daß dann nie wieder Gas oder Heizöl verbrannt werden muß sondern ein geschlossenes System vorliegt, in das man nach Bau außer Reparaturen keine laufenden Betriebskosten investieren muß. Man überlege nur, wenn man 50 Jahre lang kein Heizöl einkaufen oder kein Gas  bezahlen muß, was da für Summen zusammenkommen - und das alles ganz regenerativ!