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Thermoskannenprinzip

Thermoskannenprinzip zur Wärmeisolierung
Aufbau einer Thermoskanne für heiße Getränke

Vakuumisolierung wie bei einer Thermoskanne in der Solartechnik

Analog zur Funktionsweise einer im Haushalt gebräuchlichen Thermoskanne für Tee oder Kaffee eignet sich ein Vakuum exzellent um auch in der Solartechnik Wärmeverluste bei einer Solaranlage für Warmwasser und Heizwärme zu verhindern. Der Clou bei diesem so einfachen wie genialen Funktionsprinzip: Zwei Hüllen sind durch einen Luft-leeren Raum (Vakuum) getrennt und die Übertragung von Wärme wird so effektiv verhindert. Bei Vakuum-Röhrenkollektoren fällt das einfallende Licht durch beide Glas-Hüllen und erwärmt die in einem speziellen Verfahren aufgedampfte Absorberbeschichtung. Die Wärme ist nun im Inneren bis zum Abtransport durch die Solarpumpe und die Solarflüssigkeit gefangen und bestens gegen Wärmeverluste geschützt.

Aufbau eines Vakuum-Röhrenkollektors als Querschnitt

Eine thermische Solaranlage vom Hersteller Paradigma, basierend auf einem hocheffizienten Vakuum-Röhrenkollektor, ist daher ebenso wie eine Thermoskanne in der Lage hohe Temperaturen gegenüber einer Wärmeabstrahlung zu konservieren. Die einzelnen Vakuumröhren des Sydney-Solarkollektors bestehen aus doppelwandigen Glasröhren deren Zwischenraum Vakuum-isoliert ist.

Einmal eingefangene Solarenergie wird durch die selektive Beschichtung in Wärme umgewandelt und absorbiert. Der Wärmeverlust gegenüber Flachkollektoren ist so deutlich geringer.

Aufbei eines Solarkollektors mit Thermoskannenprinzip
Thermoskannenprinzip: Zwischen beiden Glasröhren herrscht ein Vakuum um eingesammelte Wärme nicht wieder nach Außen hin zu verlieren

Thermoskannen-Isolierung sichtbar gemacht: Thermografieaufnahme von Solarkollektoren

Thermografie Aufnahme von Solaranlagen
Wärmeverluste von Flachkollektor (links) und Röhrenkollektoren (rechts), mittig: PV-Module

Die Thermographie-Aufnahme eines Hauses (Winterzeit) bringt es ans Licht. Links befindet sich eine größere thermische Solaranlage mit einfachen Flachkollektoren. Rechts dagegen Vakuum-Röhrenkollektoren vom Hersteller Paradigma. In der Mitte der Thermografie- Aufnahme befinden sich Photovoltaik-Module für Solarstrom.

Die mühsam eingefangene Solarwärme im Winter verpufft bei Flachkollektoren größtenteils in die Atmosphäre, während der Vakuumröhrenkollektor mit CPC-Spiegel die Solarwärme in den Wärmespeicher abtransportieren und daher nur äußerst geringe Wärmeverluste durch Emission in die Umwelt aufweisen. Solarkollektoren nach dem Thermoskannenprinzip stellen daher eine solide Ausgangsbasis für eine thermische Solaranlage mit wirksamer solarer Heizungsunterstützung dar. Es empfiehlt sich zudem der Artikel des Solar-Lexikons mit detailliertem "Vergleich: Flach- Röhrenkollektoren", wo explizit auf den zu erwartenden solaren Nettoertrag eingegangen wird.

Bestens geschützt und isoliert

Im Inneren der Vakuumröhre einer Paradigma Solarwärmeanlage befindet sich der Absorber, der bei Sonneneinstrahlung über 100° Celsius erreicht, während die äußere Glashülse durch das Thermoskannenprinzip problemlos per Hand berührbar bleibt. Gegenüber anderen Maßnahmen zum Schutz gegen Wärmeverluste, wie etwa die Mineralwoll-Isolierung bei einem Flachkollektor, stellt das Thermoskannenprinzip aus energetischer Sicht die bessere Lösung für einen möglichst hohen Solarertrag bei einer thermischen Solaranlage dar. Die ideale Voraussetzung für eine möglichst effektive Heizungsunterstützung durch die Sonne ("Solarheizung"), auch in den weniger sonnigen Breitengraden Deutschlands.

Vakuum-Isolierung auch bei Speichern?

Gegenwärtig werden einzelne Kombispeicher nach dem Thermoskannenprinzip entwickelt und meist in Form großer Saisonspeicher vorgestellt. Schließlich bietet ein Vakuum beste isolierende Eigenschaften und ist einer herkömmlichen, wenn auch dicken Wärmedämmung aus ERP deutlich überlegen. Jedoch stellen hohe Herstellungskosten für Vakuum-Speicher sowie die vielen Übergänge durch Anschlüsse für den Vorlauf und Rücklauf an unterschiedlichen Punkten der Pufferspeicher derzeit noch eine große technologische Hürde dar. Im Ein- und Mehrfamilienhaus-Bereich stellen daher klassisch gedämmte Speicher-Anlagen den aktuellen Stand der Technik dar.