当今能源消耗量巨大，如果能够将余热能进行回收利用，不仅可以降低热排放，还能够节约能源，保护环境。余热利用的主要方式为高温热泵和低温发电，但两种方式实现的功能以及需要的热源范围均不相同。单一的高温热泵和发电技术在利用过程中不能应对大范围的热源温度波动以及运行不连续，因此，本研究设计并提出一种双功能集成装置，建立低温发电和热泵的单体双功能机组，以设备一体化为出发点，从而实现能质调配。
本研究对集成技术的设备以及系统的影响因素进行分析研究，包括换热器、螺杆机、永磁电机以及工质。对影响集成技术的因素上，分别从冷热源进出口水温或者蒸发器进口水温、冷凝器出口水温几个方面对机组的性能进行的理论研究分析。其次为保证集成技术能够安全稳定的运行，对核心部件20kW永磁电机进行正反转实验，并采集实验数据，分析得出了该永磁电机的性能。
系统包含M1和M2两种模式。在M1模式下为基于蒸汽压缩式循环的热泵系统。由实验结果可知，M1模式下提高能质为36℃时，最大制热量能达到30.22kW。在稳定运行的同时高温侧出水温度可以达到86℃，COP较高。而M2模式以有机朗肯循环（ORC）为理论循环。结果表明： M2模式下最大发电量为3.74kW，发电效率4.58%。等熵效率在56%-81%之间。 |