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Die Solarthermieanlage ermöglicht die Nutzung der Sonnenenergie zur Erwärmung von Trink- und Brauchwasser und wird seit einigen Jahren von einer steigenden Anzahl an Privathaushalten installiert.

Eine thermische Solaranlage dient ausschließlich der Erwärmung von Wasser mit Hilfe der Sonnenenergie. Das Sonnenlicht wird in einer Warmwasser-Solaranlage in Solarkollektoren aufgefangen und erwärmt dort eine Solar-Wärmeträgerflüssigkeit, die im Solarspeicher die Wärme an das darin enthaltene Wasser abgibt. Das wichtigste Element der Solarwärmeanlage ist der Solarkollektor. Er wird auf dem Dach installiert und fängt dort das Sonnenlicht auf, um es in Wärme umzuwandeln. Das geschieht nicht nur bei direkter Sonnenbestrahlung, sondern auch bei bewölktem Himmel, denn die Kollektoren nutzen auch geringe Mengen an Sonneneinstrahlung, die allein durch das Tageslicht gegeben sind. Da das warme Wasser nicht immer direkt verbraucht wird, gehört zur Solarthermieanlage ein Solarwärmespeicher. Verbunden werden diese Elemente durch den Solarkreislauf, der aus Rohren, Pumpen und Armaturen besteht.

Bezüglich der Solarkollektoren für eine Solarthermieanlage besteht die Auswahl zwischen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Einer einfacheren Technik folgen Flachkollektoren. Sie bestehen aus einem Solarabsorber, der das Sonnenlicht in Wärme umwandelt und diese Wärme schließlich an den Wärmeträger abgibt, der in einem Rohrleitungssystem durch den Kollektor fließt. Damit die Wärme aus dem Kollektor nicht entweichen kann, wird dieser mit herkömmlichem Dämmstoff ausgestattet.
Aufwändiger ist die Technik eines Vakuumröhrenkollektors. Diese Bauart besteht aus einem System von doppelten Glasröhren, zwischen denen sich ein Vakuum zur Wärmedämmung befindet. Die innere Röhre enthält die Wärmeträger-Flüssigkeit und ist dort gut vor Wärmeverlusten abgeschirmt. Vakuumröhrenkollektoren sind aufwändiger in der Herstellung und arbeiten effizienter als Flachkollektoren. Insbesondere in Regionen, in denen die Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und der erwärmten Absorber-Flüssigkeit hoch ist, empfiehlt sich der Einsatz dieser Technik.
In neueren Warmwasser-Solaranlagen werden auch Vakuum-Flachkollektoren eingesetzt, die nicht mit Röhren ausgestattet sind, aber dennoch die Vakuum-Dämmung nutzen. Sie verbinden die Vorzüge der Flachkollektoren und der Röhren-Modelle. Die ideale Ausrichtung der Solarkollektoren zeigt Richtung Süden oder Südwesten. Moderne Solarthermieanlagen können mit Nachführsystemen ausgestattet werden, um die Sonneneinstrahlung länger zu nutzen.

Der flüssige Wärmeträger zirkuliert ununterbrochen durch die Solarkollektoren und erzeugt daher tagsüber ständig Wärme. Zur Speicherung der Wärme verwendet man einen Solarspeicher in Form eines großen, gut gedämmten Behälters mit Wasser, denn Wasser ist ein ideales Speichermedium und kann vom Speicher aus direkt in den Warmwasserkreislauf gelangen. Je nach Aufbau der Anlage sind dazu Pumpen erforderlich. Das durch die Solarwärmeanlage erwärmte Wasser kann sowohl zur Warmwasser-Versorgung des Haushalts dienen als auch durch Verwendung eines Kombispeichers zur gleichzeitigen Beheizung des Gebäudes mit Hilfe einer Niedertemperatur-Heizung, zum Beispiel einer Fußbodenheizung.