Ein Kondensator, auch als Verflüssiger bezeichnet, ist ein zentrales Bauteil in Hochtemperatur Wärmepumpen für die Industrie. Seine Hauptaufgabe besteht darin, gasförmige Arbeitsmedien, die zuvor im Verdichter komprimiert wurden, durch Wärmeabgabe an ein externes Medium in den flüssigen Zustand zu überführen.

Funktionsweise des Kondensators:

1. Zufuhr des überhitzten Dampfes: Nach der Verdichtung im Kompressor strömt das heiße, unter hohem Druck stehende Kältemittelgas in den Kondensator.
2. Wärmeabgabe: Im Kondensator gibt das Kältemittel seine Wärme an ein anderes Medium ab, häufig Wasser oder Luft. Dieser Wärmeübergang erfolgt über Wärmeübertrager, wie beispielsweise Plattenwärmetauscher, die eine effiziente Wärmeübertragung ermöglichen. In einer Dampfwärmepumpe ist der Kondensator gleichzeitig der Dampferzeuger.
3. Kondensation: Durch die Abgabe von Wärme sinkt die Temperatur des Kältemittels, wodurch es vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht.
4. Abtransport der Flüssigkeit: Das nun flüssige Kältemittel wird weitergeleitet, um nach Druckreduzierung im Expansionsventil erneut Wärme im Verdampfer aufzunehmen, wodurch der Kreislauf von Neuem beginnt.

Zusätzlich kann in einem Unterkühler (Subcooler) zusätzlich das noch heiße Kondensat genutzt werden, um das Medium auf der Wärmesenke vorzuwärmen.

Die exakte Abstimmung und Auslegung von Kondensator, Kältemittel und Prozess maximiert die Effizienz der Wärmepumpe.

Material und Design

In industriellen Anwendungen, bei denen Hochtemperatur Wärmepumpen Prozesswärme bereitstellen, ist der Kondensator entscheidend für die Effizienz der gesamten Anlage. Er muss in der Lage sein, große Mengen an Wärme bei hohen Temperaturen abzugeben, ohne dabei die thermodynamischen Eigenschaften des Kältemittels zu beeinträchtigen. Die Materialwahl und das Design des Kondensators sind dabei von entscheidender Bedeutung:

• Material: Für Hochtemperaturanwendungen werden oft korrosionsbeständige Materialien wie Edelstahl oder spezielle Legierungen verwendet, um eine lange Lebensdauer sicherzustellen.
• Design: Rohrbündel- oder Plattenwärmeübertrager (Plattenwärmetauscher) sind die gängigsten Bauformen, da sie eine effiziente Wärmeübertragung ermöglichen und kompakt sind.

Einsatz in Hochtemperatur Wärmepumpen für die Industrie:

Hochtemperatur Wärmepumpen sind zentral für die Dekarbonisierung von industriellen Anwendungen, insbesondere bei der Bereitstellung von Prozesswärme mit hohen Temperaturen bis 200 Grad Celsius und darüber – beispielsweise für Trocknungs- oder Sterilisationsprozesse in der Lebensmittelindustrie oder Destillationsverfahren in der Chemie- und Pharmaindustrie. Hierzu wird der von der Wärmepumpe erzeugte Dampf mithilfe eines Brüdenverdichters durch zusätzliche Verdichtung auf höhere Temperaturen gebracht. Der Kondensator überträgt die im Verdichtungsprozess erzeugte Wärme effizient auf das zu beheizende Medium und spielt damit eine entscheidende Rolle.