Ein Kolbenkompressor ist ein mechanischer Verdichter, der gasförmige Medien durch kolbengetriebene Volumenverringerung komprimiert. In industriellen Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP) übernimmt er eine zentrale Funktion: Er erhöht den Druck und die Temperatur des zirkulierenden Kältemittels auf ein Niveau, das die Bereitstellung von Prozesswärme bis zu 200 °C ermöglicht.

Die Kompression erfolgt in einem oder mehreren Zylindern, in denen sich der Kolben zyklisch bewegt. Während des Ansaugtakts strömt das Kältemittel in den Zylinder, im Verdichtungstakt wird es durch den ansteigenden Kolben verdichtet und anschließend in das Hochdrucksystem der Wärmepumpe ausgestoßen. Dieses Prinzip ermöglicht eine stufenweise, sehr gezielte Druckerhöhung und eignet sich besonders für Anwendungen mit großen Druckdifferenzen.

Ein Beispiel für den Einsatz eines Kolbenkompressors in industriellen Hochtemperatur Wärmepumpen ist der ThermBooster™ von SPH. Dieser nutzt einen speziell entwickelten 4-Zylinder-Kolbenkompressor bei 1.500 U/min. Er wurde für den Einsatz mit synthetischen, umweltfreundlichen HFO-Kältemitteln sowie natürlichen Kältemitteln optimiert und erzielt hohe Wirkungsgrade.

Im Vergleich zu anderen Verdichtertypen – etwa Schrauben- oder Scrollkompressoren – zeichnen sich Kolbenkompressoren durch eine hohe Druckanpassungsfähigkeit und mechanische Robustheit aus. Dies ermöglicht eine hohe Effizienz sowie große Temperaturhübe, insbesondere im Teillastbetrieb – ein Bereich, in dem beispielsweise Schraubenkompressoren häufig an ihre Grenzen stoßen. Diese Merkmale machen sie ideal für industrielle Wärmeanwendungen mit hohen Temperatur- und Druckanforderungen. Aufgrund ihres diskontinuierlichen Verdichtungsprinzips sind sie allerdings anfälliger für Schwingungen und erfordern eine präzise Auslegung sowie gute Schall- und Schwingungsdämmung.

Die Energieeffizienz eines Kolbenkompressors beeinflusst maßgeblich die Leistungszahl (COP) der Wärmepumpe. Fortschritte in der Ventiltechnik, Schmierung und Motoreffizienz tragen zur Reduktion des Energieverbrauchs bei und steigern die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems.