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Thermosiphon

Thermosiphon Solaranlage
Thermosiphonanlage

Der Begriff Thermosiphon wird zumeist im Heizungsbau im Zusammenhang mit einer unerwünscht stattfindenden Eigenzirkulation, auch "Konvektion" genannt, in Rohrleitungen und  Wärmespeichern in Verbindung gebracht. In der Solarthermie macht man sich vor allem in sonnigen Ländern diesen ansonsten unerwünschten Effekt der Selbstzirkulation für einen speziellen Anlagen-Typus an Solarwärme-Systemen zunutze: Thermosiphon Solaranlagen.

Kennzeichnend für Thermosiphonanlagen ist der oberhalb des Solarkollektors angebrachte Wärmespeicher, sowie der Wegfall weiterer Solarkomponenten. Der Aufbau der Anlagen ist vergleichsweise einfach und günstig.

Grafik: Thermosiphonanlage mit Vakuumröhrenkollektor für die Warmwasser-Bereitung von Linuo Paradigma

Das Thermosiphon - Funktionsprinzip in der Solarthermie

Die 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 Schema und Aufbau
Thermosiphon-Prinzip in der Solarthermie

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. AquaSolar System) 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 Solaranlagen Hersteller 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.