Verdichtertechnologien in Großwärmepumpen
Bei Großwärmepumpen ist die Wahl der Verdichtertechnologie von zentraler Bedeutung, da sie den Temperatur- und Leistungsbereich sowie die Effizienz des Systems maßgeblich beeinflusst. Da Verdichter die teuerste Einzelkomponente einer Wärmepumpe darstellen, ist ihre Auswahl entscheidend für die Wirtschaftlichkeit und den Einsatzbereich der Anlage. Unterschiedliche Verdichtertypen bieten je nach Anwendung spezifische Vorteile.
Scrollverdichter sind weit verbreitet und werden vor allem in kleineren Leistungsklassen unter 500 kW eingesetzt. Sie überzeugen durch ihre kompakte Bauweise, Zuverlässigkeit und hohe Effizienz im Teillastbetrieb. Aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit sind sie vor allem für Anwendungen mit kleineren Volumenströmen geeignet.
Hubkolbenverdichter kommen in Großwärmepumpen zum Einsatz, die hohe Druckverhältnisse und Temperaturhübe erfordern. Sie bieten Flexibilität und Effizienz, insbesondere im Teillastbetrieb. Zwar erzeugen sie höhere Lärmemissionen und Vibrationen als andere Verdichter, doch dies kann durch eine sorgfältige Planung des Einsatzortes berücksichtigt werden.
Schraubenverdichter sind ideal für Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen bis in den Megawatt-Bereich. Sie sind robust, wartungsarm und bieten eine hohe Effizienz über einen breiten Leistungsbereich. Durch ihre Bauweise eignen sie sich für Anwendungen in weiten Temperaturbereichen, einschließlich Hochtemperaturprozessen.
Turboverdichter bieten die höchsten Volumenströme und können Heizleistungen von bis zu 70 MW erreichen, was sie besonders attraktiv für große industrielle Anwendungen sowie für die Fernwärme-Bereitstellung macht. Diese Verdichtertechnologie lässt sich bereits ölfrei durch innovative Magnetlagerung einsetzen. Aufgrund des geringen Druckanstiegs pro Stufe und des hohen Energiebedarfs sind sie jedoch in kleineren Leistungsklassen weniger verbreitet. Ihre Regelbarkeit über weite Leistungsbereiche ist eingeschränkt, weshalb sie für spezialisierte Anwendungen mit konstant hohen Leistungsanforderungen besser geeignet sind.
Weiterentwicklung und Anpassung der Verdichtertechnologie
Für Verdichter besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, um sie an neue Anforderungen wie flexiblere Betriebsweisen, neue Kältemittel und höhere Senkentemperaturen anzupassen. Dies erfordert die Neuauslegung von Kühlung, Schmierung und mechanischen Bauteilen wie Lager und Dichtungen. Innovative Ansätze, darunter ölfreie Verdichter und hitzebeständige Materialien, werden erforscht. Zudem wird die Optimierung mechanischer Dampfkompressoren für die Prozessdampferzeugung und die Anpassung der Verdichter an flexible, wärme- oder stromgeführte Betriebsweisen zunehmend wichtiger.
Neben den etablierten Verdichtern werden auch alternative Typen wie Drehschieberverdichter erprobt. zudem entstehen neuartige Konzepte wie die Rotationsverdichtung oder die Verdichtung als Teil eines Stirling-Kreisprozesses. Diese innovativen Technologien bieten spezifische Vorteile und könnten in Zukunft eine größere Rolle für Großwärmepumpen spielen.