Thermosiphon
Ein Thermosyphonsystem ist eine Art Heißwasserheizung für die Brühgruppe. Manche Maschinen, z.B. alle mit E61 Brühgruppe oder die Haushaltsmaschine Oscar von Nuova Simonelli haben sie, andere kommen ohne sie aus. Entscheidend ist die Lage der Brühgruppe im Verhältnis zum Kessel. Ist die Brühgruppe in unmittelbarer Nähe zum Kessel oder direkt unter dem Kessel angebracht, dann reicht die Wärmeleitung des verbindenen Metalls. Liegt allerdings zwischen Kessel und Brühgruppe ein größerer Abstand dann ist eine gesonderte Beheizung nötig. Eine Alternative zum hier behandelten Thermosyphonsystem wäre eine elektrische Beheizung der Brühgruppe, wie sie z.B. die Gaggia TS oder die Bezzera BZ07 hat.
Das Prinzip ist ähnlich einer Warmwasserheizung. Heißwasser aus dem Wärmetauscher zirkuliert über eine Ringleitung vom Kessel durch Kanäle in der Brühgruppe. Die treibende Kraft der Zirkulation ist keine Pumpe, sondern schlicht und einfach die Physik. Kälteres Wasser aus der höher liegenden Brühgruppe (das verbrauchte Heizwasser) sinkt wegen der größeren Dichte nach unten in den tiefer liegenden Wärmetauscher. Dort erhitzt es sich wieder, steigt aufgrund der nun geringeren Dichte nach oben und verdrängt das kältere Wasser im Brühkopf. Das Ringleitungssystem ist mit dem Wärmetauscher verbunden, der bei Maschinen mit Thermosyphonsystem immer schräg eingebaut ist (um Teil der Ringleitung sein zu können).
Die Idee eines Thermosyphonsystems ist eigentlich genial. Es wurde konstruiert, um in der Gastronomie bei hohem Espressodurchsatz stabile Temperaturen am Brühkopf zu garantieren. Wenn man 100 Espressi pro Stunde ziehen würde, dann würde der Brühkopf langsam aber sicher abkühlen. Mit jedem Espresso kommt nämlich ein abgekühlter Siebträger plus kaltem Kaffeepulver mit der Brühgruppe in Berührung. Was bei hohen Durchsatz funktioniert, hat bei niedrigem Durchsatz oder im Ruhezustand leider so seine Tücken - die Brühgruppe (nicht nur der Wärmetauscher, auch der Brühkopf) überhitzt.
Die Kesseltemperatur bei Zweikreismaschinen liegt ständig bei ca. 120°C. Das Wasser im Wärmetauscher wird nach einiger Zeit des Stillstandes auch 120°C annehmen. Der Wärmetauscher ist aber das Heißwasserreservoir für die Brühgruppenbeheizung. Die Brühgruppe selbst wird wegen des eigenen Wärmeverlustes zwar nicht auf 120°C, aber trotzdem auf eine für Espresso ungesund hohe Temperatur aufgeheizt. Also ist vor jedem Bezug nach längerem Stillstand ein Leerbezug nötig, um das überhitzte Wasser aus dem Wärmetauscher und dem Thermosyphon zu ersetzen und den Kopf abzukühlen. Ein Leerbezug nach längerem Stillstand ist übrigens auch bei Zweikreismaschinen ohne Thermosyhon nötig, da hier ja auch ein Wärmetauscher mit zu heißem Wasser vorliegt.
Auf konstruktiver Seite kann man z.B. die Fließgeschwindigkeit im Thermosyphonsystem reduzieren. Das geschieht z.B. durch einen geringeren Rohrdurchmesser. Einige Gastronomiemaschinen bieten die Möglichkeit, mittels einer Reduzierschraube die Fließgeschwindigkeit zu reduzieren und so die Brühkopftemperatur an den Espressodurchsatz anzupassen. Als Haushaltsmaschinenbenutzer kann man allerdings nur darauf vertrauen, daß die Ingenieure die Fließgeschwindigkeit für die durchschnittliche Maschinenbenutzung im Haushalt optimiert haben. Erst seit ein paar Jahren werden in den Kreislauf Reduzierungen eingebaut, die sich allerdings meistens nicht einstellen lassen. Auch die Rohrlänge des Thermosyphons hat einen Einfluss auf die Brüh- und Kopftemperatur, weil sich das Wasser auf dem Weg zum Kopf abkühlt. Je länger das Rohr ist, desto höher muss der Kesseldruck sein, um die gleiche Brühwassertemperatur zu erreichen. Durch ein verlängertes Vorlaufrohr kann man so z.B. die Fähigkeit zum Schäumen verbessern, ohne dass der Kaffee verbrennt.
Als Anfang der 90er die ersten Haushaltsmaschinen mit E61 Brühgruppe auf dem Markt erschienen (z.B. die Vibiemme Domobar), hatten sie genau dieses Problem, denn die Gruppe war unmodifiziert aus der Gastronomie übernommen worden. Inzwischen haben die meisten Hersteller dieses starke Überhitzungsproblem bei Zweikreis-Haushaltsmaschinen minimiert.
Gelegentlich neigt der Thermosiphon zum Verkalken, wodurch die Brühgruppe und der Espresso nicht mehr richtig heiß werden. Weitere Infos zur Problemursache und Behebung hier:
http://www.kaffee-netz.de/reparatur-und-wartung/21983-bfc-ela-br-hgruppe-e61-zu-kalt-entkalken.html