Thermosiphon

Bevor man sich mit dem Einbau eines Thermosiphons befasst, muss geklärt werden, wodurch die Wärmeverluste verursacht werden.

In Rohrleitungen, die vom Speicher wegführen, können abhängig von der Temperatur, dem Material der Rohrleitungen, der Güte der Rohrdämmung und der Art der Rohrführung, die sogenannte Eigen-, Natur-, Gegenstrom-, In-Rohr- bzw. Mikrozirkulation auftreten.

Diese Zirkulation entsteht dadurch, dass sich das warme Wasser an den Rohrwänden abkühlt und im Zentrum des Rohres unabgekühlt nach oben steigt. Je länger die erste senkrechte Strecke (Anlaufstrecke) ist, desto größer wird sich diese Zirkulation auswirken. Dies passiert besonders an schlecht- oder nichtwärmegedämmten Stellen wie Speicheranschlüssen, Armaturen oder Pumpen, jedoch auch abgeschwächt bei gutwärmegedämmten Leitungen. Auch der Rohrdurchmesser hat einen Einfluss auf diese Mikrozirkulation. Das abgekühlte Wasser sinkt an den Rohrwänden nach unten und horizontal in den Speicher, wo es sich mit dem Speicherwasser mischt, dieses abkühlt und sogar die  Speicherschichtung durcheinanderbringt.

Die wärmeführenden Rohrleitungen sollten vom Speicher immer zuerst nach unten geführt werden. Dadurch wird verhindert, dass warmes Wasser vom Speicher in die Rohrleitungen aufsteigen kann.

Warmes Wasser wird aus dem Speicher abgezogen und fließt in der Rohrmitte nach oben. Über solche Leitungen können beträchtliche Energiemengen verloren gehen. Abhilfe kann ein so genannter Thermosiphon schaffen. Wird die Leitung zuerst nach unten verlegt, so sammelt sich das kalte Wasser am Grund des Siphons und kann nicht weiter in den Speicher fließen. Die Tiefe des Siphons sollte mindestens 3 bis 12 x den Rohrdurchmesser haben. Labormessungen haben ergeben, dass der Siphon aus Rohrmaterial mit einer geringen Wärmeleitung (Edelstahl - 1.4404 -, Edelstahl-Wellrohr oder Kunststoffrohr) eingesetzt werden sollte. Die Praxis hat aber auch mit Stahl- oder Kupferrohr hinnehmbare Erfolge gezeigt.

In größeren Anlagen können die verschiedenen Verteilleitungen am Verteiler mit einem eigenen Siphon ausgestattet werden. Durch die kleineren Rohrdurchmesser kann so die Eigenzirkulation mit einer geringeren Tiefe besser begegnet werden.

Konvektionssperren unterbrechen die Zirkulation im Rohr. Hierbei handelt es sich um Ventile, die so konstruiert sind, dass sie den Durchfluss  der Schwerkraftzirkulation entgegenwirken. Dies erreicht man durch eine Feder oder bei waagerechtem Einbau durch ein Eigengewicht des Schließteiles. Anlagenabhängig kann es notwendig sein, dass diese Armatur nicht dichtschließend ist, damit ein Druckausgleich stattfinden kann.

Diese Ventile schließen nicht absolut dicht, damit die Volumensänderung des Wassers im Speicher nicht behindert wird. Evtl. sind im Warmwasser- und Kaltwasseranschluss verschiedene Bauteile notwendig.

Für den nachträglichen Einbau in bestehende Anlagen werden Scheibenrückschlagventile angeboten, die auf der Drucksseite der Pumpe eingebaut werden können. Wichtig ist bei diesen Bauteilen ist eine Luftschleuse, die verhindert, dass sich bei Stillstand keine Luftblase in der Pumpe bildet. Dadurch wird ein Druckaufbau beim Wiedereinschalten verhindert.

Die Einlege-Schwerkraftbremse mit oder ohne Luftschleuse kann auch in flachdichtende Verschraubungen in Heizungs-, Solar- und passend ausgewähli auch in Trinkwasseranlagen montiert werden. Scheiben, die für eine zulässige Temperatur von 190 °C zugelassen sind, eignen sich besonders für thermische Solaranlagen.

Diese Scheiben können auch Eigen-, Natur-, Gegenstrom-, In-Rohr- bzw. Mikrozirkulation verhindern.