ThermosiphonanlagenDer Begriff Thermosiphon wird zumeist im Heizungsbau im Zusammenhang mit einer unerwünscht
stattfindenden Eigenzirkulation (Konvektion) in Rohrleitungen und einem Wärmespeicher behandelt.
Die Solartechnik für Wärme (Solarthermie) bedient sich eben diesen Effekts der Selbstzirkulation
für einen speziellen Anlagen-Typus an Solarwärme-Systemen:
Thermosiphonanlagen Kennzeichnend für Thermosiphonanlagen ist der oberhalb des Solarkollektors angebrachte Wärmespeicher, sowie der Wegfall weiterer Solarkomponenten.
Grafik: Thermosiphonanlage mit Vakuumröhrenkollektor für die Warmwasser-Bereitung von Linuo Paradigma
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Das Thermosiphon - Funktionsprinzip in der SolarthermieDie Umwälzung der Solarflüssigkeit bei thermischen Solaranlagen erfolgt in den meisten Solarwärme-Anlagen durch eine elektrisch betriebene Solarpumpe. Als Alternative zu Solaranlagen mit aktiver Umwälzung des Solar-Mediums machen sich Thermosiphonanlagen hierzu das Schwerkraftprinzip zu Nutze. Die durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Solarflüssigkeit (in diesem Fall Wasser) verfügt über eine geringere Dichte als die Flüssigkeit, welche sich erst auf dem Weg in Richtung Solarkollektor befindet. Dadurch entsteht in Folge der Dichteunterschiede (auch spezifische Dichte oder Wichte genannt) eine natürliche Konvektion oder Zirkulation innerhalb des Solarkreislaufs. Das Prinzip des Thermosiphons in der Solarthermie wird daher auch umgangssprachlich häufig als "Schwerkraftzirkulation" bezeichnet.
Thermosiphon-Prinzip in der Solarthermie
ThermosiphonanlagenAufgrund des bewussten Verzichts auf eine aktive Solarpumpe kann bei Thermosiphon-Solaranlagen auf die Anschaffung einer Solarpumpe verzichtet werden. Dadurch, dass analog zu Paradigma Solaranlagen mit AquaSystem reines Brauchwasser als Solarflüssigkeit Anwendung findet, entfällt ebenfalls der Kauf des ansonsten üblichen Wärmetauschers. Die Anlagenkosten von Thermosiphonanlagen für die solare Warmwasser-Bereitung liegen daher im Vergleich zu konventionellen Solarwärme-Systemen deutlich niedriger und stellt den größten Vorteil des Schwerkraft-Funktionsprinzips in der Solarthermie dar. Aufgrund des Wegfalls verschiedener Solarkomponenten (Solarpumpe, Wärmetauscher oder Kombispeicher) sind solare Schwerkraftanlagen verhältnismäßig kompakt und platzsparend. Darüber hinaus stellt der Wärmeträger Wasser hinsichtlich seiner chemischen Eigenschaften und Verfügbarkeit der ideale Wärmeträger für solare Schwerkraftanlagen dar.
Vorteile von Thermosiphonanlagen im Überblick
- Geringe Viskosität und hohe Wärmekapazität des Wärmeträgers Wasser
- Thermosiphonanlagen sind vergleichsweise kostengünstig und Platz sparend
- Schwerkraftanlagen sind vergleichsweise wartungsarm (keine beweglichen Teile)
- Wasser als Solarflüssigkeit unterliegt keiner chemischen Alterung (s. AquaSystem)
- Selbstregulierender Volumenstrom (keine Steuerung). Höhere Zirkulation bei mehr Sonnenschein.
Nachteile des solaren Thermosiphon-Prinzips Der Einsatz von Wasser als Solarflüssigkeit, ohne gleichzeitig eine intelligente Solarregelung zur Frostschutz-Problematik (wie beim Paradigma AquaSystem) zu integrieren, bedingt, dass Thermosiphon-Solaranlagen zumeist lediglich in warmen Breitengraden ohne Frost in der Solarthermie Anwendung finden. Die verbauten Thermosiphonspeicher weisen in Zwischenzeit eine verbesserte Wärmedämmung (Speicherisolierung) auf, jedoch stellt die exponierte Lage des Speichers bezüglich Wärmeverlusten ein klarer Schwachpunkt von Thermosiphon-Solaranlagen dar. Solare Schwerkraftanlagen eignen lediglich in begrenztem Maße für die solare Warmwasser-Bereitung und somit zum Duschen, Waschen oder Baden. Eine effektive solare Heizungsunterstützung lässt sich mit der simplen Thermosiphon-Technik nicht realisieren. Für eine Solarheizung empfiehlt sich daher als Alternative der Einsatz thermischer Solaranlagen mit Vakuumröhrenkollektor und Pufferspeicher oder ggf. die solare Rücklaufanhebung bei Systemen, bei welchen das in Bezug auf den Solarertrag optimale Pufferprinzip nicht angewandt werden kann. - Keine solare Heizungsunterstützung möglich. Daher bleiben bei normalem Warmwasser-Verbrauch die Einsparungen bei den Heizkosten eher marginal.
- Thermosiphon-Komponenten (Speicher, Kollektor) müssen für den Betrieb mit Wasser als Wärmeträger-Medium ausgelegt sein.
- Thermosiphonanlagen sollten in absolut Frost-ungefährdeter Umgebung eingesetzt werden, um Schäden an den Solarkollektoren, Speichern und der Solar-Verrohrung auszuschließen. Die Paradigma Deutschland GmbH als Hersteller von thermischen Solaranlagen vertreibt in unseren Breitengraden aus diesem Grund auch lediglich komplexere Solarwärme-Anlagen, die sich insbesondere durch ihre intelligente Frostschutz-Regelung und Tauglichkeit für eine solare Heizungsunterstützung auszeichnen.
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