Der Verdampfer ist ein zentrales Element im Kältekreislauf von Industriewärmepumpen zur Erzeugung von Prozesswärme. In diesem Bauteil wird ein flüssiges Kältemittel bei niedrigem Druck durch die Aufnahme von Umgebungs- oder Abwärme in den gasförmigen Zustand überführt – sprich verdampft. Dieser Phasenwechsel ermöglicht es, auch bei relativ geringen Temperaturdifferenzen Wärmeenergie effizient zu extrahieren. Zudem kann durch die Verdampfung sehr viel Wärme über geringe Wärmeübertragerflächen transferiert werden, so dass der Verdampfer kompakt gebaut werden kann. Der Verdampfer wird spezifisch auf die unterschiedlichen Wärmequellentemperaturen ausgelegt, ob niedrig wie zum Beispiel die Abwärme von Kaltwassersätzen oder hoch wie die Abwärme von Produktionsprozessen.

Aufbau und Funktionsweise

Typischerweise besteht ein Verdampfer aus Rohrbündeln oder Platten, durch die das Kältemittel strömt – die kalte Seite, die die Wärme aufnimmt. Auf der warmen Seite (bei Wärmepumpen die Wärmequelle genannt) zirkuliert Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch um die Rohre oder durch die Platten und kühlt sich ab. Das Kältemittel nutzt die entnommene Energie zum Verdampfen. Eine präzise Abstimmung von Druck, Temperatur und Durchflussraten ist hierbei unerlässlich, um einen stabilen und effizienten Betrieb sicherzustellen. Die Konstruktionsdetails des Verdampfers bestimmen maßgeblich die optimale Leistungsfähigkeit der gesamten Wärmepumpe, was insbesondere in industriellen Anwendungen, die konstante und hohe Prozesswärme benötigen, von zentraler Bedeutung ist.

Bedeutung in der Prozesswärmeerzeugung

Im industriellen Umfeld spielt die effiziente Nutzung vorhandener Wärmequellen eine immer größere Rolle. Die Integration eines optimal ausgelegten Verdampfers trägt maßgeblich dazu bei, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit industrieller Wärmeprozesse zu verbessern. Industriewärmepumpen für Hochtemperaturanwendungen nutzen deshalb in der Regel keine Umweltwärme, sondern Rest- oder Abwärme aus Produktionsprozessen, um diese hocheffizient in nutzbare Prozesswärme umzuwandeln. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Energieeffizienz und reduziert den Einsatz fossiler Brennstoffe sowie die damit verbundenen CO₂-Emissionen.

Fazit

Zusammengefasst ist der Verdampfer ein essenzieller Bestandteil von Industriewärmepumpen, der durch die Umwandlung des Kältemittels von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand die Basis für eine effiziente Wärmeerzeugung legt. Die technisch optimierte Auslegung und die präzise Steuerung der Betriebsparameter sind entscheidend für die erfolgreiche Nutzung von Prozesswärme in modernen Industrieanwendungen, um ökologisch und ökonomisch deren Dekarbonisierung voranzutreiben.