内置热泵的热电冷联合有机朗肯循环能效分析

洪 光， 张新铭， 李建军

（1.重庆大学 动力工程学院，重庆 400030；2.中国·城市建设研究院，北京 100120）

低品位能源应用技术是未来节能和低碳减排的一个重要研究方向，利用太阳能这种低品位能源越来越受到重视。分布式太阳能应用主要是采用太阳能集热装置获取热水和采用太阳能光伏发电装置光电转换方式获取电能的应用，热电冷联合有机朗肯循环（Combined Cooling Heat and Power－Organic Rankine Cycle，简称CCHP－ORC）可以较好地结合这2种应用。

CCHP源自于热电联产（Combined Heat and Power，简称CHP）技术，是建立在对低品位能量进行梯级利用的概念基础上，输出动力的同时供热或者制冷的综合能源系统，近年来仍有不少对CCHP系统的研究［1－3］。ORC采用有机工质的蒸汽朗肯循环，是应用于分布式能源回收低品位热能的一种方法［4－5］。这2种分布式能源技术已经应用在生物质和太阳能等低品位能源的综合利用中［6－7］。文献［8］对应用于该 CCHP系统的太阳能热泵集热器进行了研究。

本文将内置热泵与外置热泵和无热泵的CCHP－ORC系统进行比较，利用总能利用率、当量火用效率和经济火用效率3种系统能效评价指标对带有内置热泵CCHP－ORC系统整体系统能量利用率的影响进行评价分析，得出该系统运行时的最佳工作参数范围和运行特点。

1 内置热泵CCHP－ORC系统结构

小型CCHP－ORC系统可以分为无热泵、外置热泵和内置热泵3种。外置热泵是在无热泵CCHP系统中，用输出的动力驱动热泵工作。内置热泵系统直接将热泵与CCHP系统循环相连。内置热泵的CCHP－ORC系统图，如图1所示，主要结构包括CCHP系统和ORC系统。……