幾種BCHP技術(shù)及其能源利用效率的簡要分析摘要：BCHP是能量梯級綜合利用的技術(shù)，對于解決我國面臨的環(huán)境、能源問題有重要作用。本文對BCHP與傳統(tǒng)空調(diào)用能方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，討論了現(xiàn)有技術(shù)條件下幾種BCHP技術(shù)的性能和特點(diǎn)，對基于微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的BCHP技術(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在目前的技術(shù)水平下，當(dāng)”以熱定電”時，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)方案較微燃機(jī)方案的一次能耗要低。關(guān)鍵字：BCHP微型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)以熱定電1引言能源、環(huán)境問題是中國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所面臨的重大挑戰(zhàn)之一，應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，需要各行各業(yè)密切協(xié)作，在各自的領(lǐng)域里作出巨大努力，空調(diào)制冷業(yè)也不能例外。事實(shí)上近年來空調(diào)制冷業(yè)的發(fā)展，正在造成我國乃至全球能源、環(huán)境危機(jī)：空調(diào)用電不僅已成為城市能源消費(fèi)最多的領(lǐng)域之一，還在夏季造成電網(wǎng)尖峰負(fù)荷，致使電力供應(yīng)出現(xiàn)緊張局勢；而空調(diào)在全球的使用也直接、間接地造成諸如大氣臭氧層破壞，溫室氣體排放，城市熱島[1]等環(huán)境問題。因此，解決能源、環(huán)境問題，空調(diào)制冷行業(yè)有著不可推卸的責(zé)任，理應(yīng)有所作為和貢獻(xiàn)。提高設(shè)備性能雖然是解決問題的一個重要方面，但在空調(diào)使用飛速增長的中國，僅僅這樣還遠(yuǎn)不夠，必須從提高整個能源系統(tǒng)效率的角度出發(fā)，研究提高空調(diào)系統(tǒng)用能的高效化、清潔化，有效降低空調(diào)制冷能耗，減少環(huán)境污染，這是一個不可忽視的領(lǐng)域[1],[2]，而BCHP作為一種能量梯級綜合利用的技術(shù)，可以在這方面發(fā)揮重要作用[1],[2],[3]，本文就幾種BCHP技術(shù)的能效作一初步分析。2BCHP的概念及其優(yōu)越性BCHP即樓宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)，是BuildingCooling,HeatingandPower的縮寫，其原理是：燃料（油、氣等）先經(jīng)熱―功或電化學(xué)過程轉(zhuǎn)換為電力供建筑物使用，燃料發(fā)電后的余熱則用于建筑物供熱、空調(diào)等，如圖1所示。而在傳統(tǒng)的以電力為能源的空調(diào)系統(tǒng)中，高品質(zhì)的能源─在中國目前最主要的部份是煤─首先以較低的效率被轉(zhuǎn)換為“清潔的”二次能源─電力，經(jīng)輸配電設(shè)施到建筑物，再經(jīng)制冷制熱設(shè)備轉(zhuǎn)換為低品位的空調(diào)冷熱源─通常是冷水或熱水，在此過程中能量不僅在質(zhì)上貶值了─高品位的能量被轉(zhuǎn)換成了低品位的空調(diào)冷熱水，且數(shù)量上也“減少了”：大部份排熱因遠(yuǎn)離用戶而作為廢熱與NOx、SO2、粉塵等污染物一起被排入大氣，造成環(huán)境污染，如圖2所示。比較上面兩種空調(diào)用能模式可見，BCHP的用能方式具有諸多優(yōu)點(diǎn)：用能合理，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級利用，減少了能量轉(zhuǎn)化和利用過程中的不可逆損失；高效，燃料作功后的余熱也得到充份利用；清潔，可使用天然氣等清潔燃料；環(huán)保，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池均有低排放特點(diǎn)；分布式現(xiàn)場發(fā)電，提高供電可靠性。在當(dāng)今中國，空調(diào)用電持續(xù)增加，而污染嚴(yán)重的礦物燃料煤又占能源消耗絕對多數(shù)比例，為緩解環(huán)境、能源問題，國家已啟動了一系列天然氣工程，預(yù)計未來天然氣在能源消費(fèi)中所占比例將有較大幅度提高。但我國是一個人均能源、資源稀少的國家，已探明天然氣儲量并不能滿足國內(nèi)能源需求，因此，應(yīng)當(dāng)盡可能高效、經(jīng)濟(jì)地使用，如BCHP，CCHP，DHC等等，使之在解決人口密集的城市的能源、環(huán)境問題方面有效發(fā)揮作用。3幾種BCHP技術(shù)3.1BCHP的系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)其功能，BCHP系統(tǒng)可分為三個子系統(tǒng)：燃料─電力轉(zhuǎn)換及接入設(shè)備、空調(diào)冷熱源熱備、包括空氣處理末端的空調(diào)系統(tǒng)。各子系統(tǒng)均有多種技術(shù)方案，各有特點(diǎn)。3.2幾種BCHP技術(shù)方案的性能特點(diǎn)3.2.1微型燃?xì)廨啓C(jī)─余熱溴化鋰機(jī)組方案此方案中，微型燃?xì)廨啓C(jī)（出力300kW以下）發(fā)電后的余熱被直接用以驅(qū)動吸收式制冷機(jī)，制冷量不足時可補(bǔ)燃以增加冷機(jī)出力。目前小型燃機(jī)發(fā)電效率在30％以下，國外有數(shù)家公司有商品化機(jī)組，國內(nèi)也已開始投入力量進(jìn)行研發(fā)。吸收式機(jī)組國內(nèi)外均有生產(chǎn)廠家。此方案系統(tǒng)較簡單，且不用氟利昂制冷劑，與建筑用能匹配也較容易。3.2.2燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)─余熱投入型溴化鋰機(jī)組方案豆在此方案筋中內(nèi)燃機(jī)壇發(fā)電后的搬余熱先進(jìn)齡行回收，世然后被導(dǎo)禁入直燃機(jī)帖用以預(yù)熱罵溶液，減蒜少燃料消替耗量。燃博氣內(nèi)燃機(jī)喇特別是帶閃增壓中冷傲的機(jī)組發(fā)混電效率較精高，目前兩在據(jù)3虜0愈％燈-4踏2澡％間，依額機(jī)組容量尋而異。冷霜（熱）負(fù)獻(xiàn)荷較低時汁，也可僅籠以排熱驅(qū)然動制冷機(jī)昂。介3.2.夾3臨灘高溫燃料勝電桂池滿─涉余熱溴化拴鋰機(jī)組方倉案院燃料電池慎是將燃料趁化學(xué)能直斬接轉(zhuǎn)化為鮮電能的裝孔置，不受機(jī)卡諾定律毛的限制，五有很高的許發(fā)電效率拋（夜50-7鉛9漆％）崗。啟SOF歡C胃（固體氧貿(mào)化物燃料盒電池）悄和留MCF境C麗（熔融碳賢酸鹽燃料槍電池）可岡直接以天纏然氣作燃窩料發(fā)電聰[4]貞，不僅發(fā)揪電效率高邊，且排熱擁溫度高，榴可露達(dá)粒75楊0潛℃烈，用以驅(qū)武動吸收式個制冷機(jī)，扶可獲得較息高的能效翼比。此方樹案因發(fā)電你效率高，西排熱相應(yīng)缺較少，也去需要補(bǔ)燃床才可提供舍足夠冷量崗。鍛3.2.句4雪花燃?xì)鈨?nèi)燃取發(fā)電來機(jī)罵─疑壓縮式制箏冷都這是一個偉無吸收式拖制冷技術(shù)規(guī)的方案。封燃?xì)鈾C(jī)除膨用以發(fā)電恢外，還可控用以直接挪驅(qū)動蒸汽咽壓縮式制耍冷機(jī)或熱沈泵，也可掀以發(fā)電后窩驅(qū)動電動孩制冷機(jī)組扒，依建筑愚物需要而辰定。燃?xì)庋罊C(jī)的余熱掌可作各種裕用途，包目括用于除個濕干燥，臨這可以提與高制冷機(jī)沾出水溫度鏡，使制冷蔥機(jī)組能效帽比大幅提蠅高；在熱蕉泵應(yīng)用中陡則可以提償高制熱量梨，使之在雕外界環(huán)境深溫度下降拼時仍能維屯持一定的選制熱量。甲因燃?xì)鈾C(jī)唇熱效率較齒高，這個恐方案的一崖次能利用謀效率也是寫較高的。映除以上方點(diǎn)案外，還叫可能有其艱它方案的匹組合，而列其它技術(shù)盡如爬PAF伍C告（磷酸型欠燃料電池喇）胞、順PEMF輔C燦（質(zhì)子交立換膜燃料度電池）也扛是合適弊的屈BCH泄P懷動力設(shè)備鮮，在此不壞一一述及立。絮下表列出灰了國內(nèi)外性知名廠家退如康明斯老，卡特彼堵勒，寶曼雞等的發(fā)電饅機(jī)組所能御達(dá)到的性謙能。由表棒可見，不丙同產(chǎn)品發(fā)玻電效率、稿余熱品位察（溫度）伍相差較大關(guān)，要分析貌與其相應(yīng)剪的劉BCH橫P蔥的能效，產(chǎn)只有火用江效率才是后合理的指停標(biāo)膠[1]旁，但這在輕計算上有撞些不便，主為使分析真可行，本粒文將在一須定的熱（填冷）、電嗎負(fù)荷下進(jìn)掘行不同方潛案的一次嚷能消耗的堅(jiān)分析比較對。耗表鹿1菌.努幾種動力聰轉(zhuǎn)換設(shè)備走的性能參趨數(shù)覆簽項(xiàng)目愚參數(shù)梁內(nèi)燃機(jī)批外燃機(jī)蹄微燃機(jī)憑***硬SOFC紛發(fā)電效率擊％棍32-3斥8州30鈔15淺20濁25撒50-6藏0辛高溫余熱宣溫度防（撿℃臘）版520仰/徐550把/請/色700書制冷系數(shù)阿*調(diào)1.0蜓/嫁1.0探/屯/夠1.25延低溫余熱教溫度姿（妥℃屆）滿90鬧50控/階95順95吩/萌制冷系數(shù)余**零0.75全/純/抽0.8挽0.8裙/前*沸理論估計囑值，根據(jù)裹直燃機(jī)高爪發(fā)溫擱度債16黨0橫度柜、濟(jì)CO亞P禿較高值蜓為諒1.3去5腿推算得到麥。爛**棍某公司熱甘水型溴冷侮機(jī)數(shù)據(jù)。漆***差見著Bowm福an縣樓公司產(chǎn)品宗介紹。恒4形王兩底種紀(jì)BCH輕P跟技術(shù)的能辨效分析豎鑒于微型郵燃?xì)廨啓C(jī)堡和燃?xì)鈨?nèi)秩燃機(jī)在目育前是較成遷熟的技術(shù)交，因此本菊文著重討憐論基于這外兩種技術(shù)蜘的影BCH膜P矮技術(shù)：方替案方1充季和方淚案協(xié)4演。樸設(shè)有一建壤筑物，其抹冷負(fù)荷你為歪Q乏c竿，自發(fā)電士負(fù)荷幻為障W付。則依方薪案迷1珠的能量轉(zhuǎn)隨換方式可蒸得：謝上式中，窗—版吸收式制帥冷機(jī)的性扔能系數(shù)稻；紅η森t鏈—紙燃?xì)廨啓C(jī)票發(fā)電效率沃；加—驢吸收式制中冷機(jī)補(bǔ)燃默功率。設(shè)孕補(bǔ)燃功率愈制冷量為肆總冷負(fù)荷襖的博x膝倍，即，則喘設(shè)燃?xì)鈨?nèi)藍(lán)燃機(jī)發(fā)電址效率潔為棋η淘e荷，壓縮式夜制冷機(jī)性狂能系數(shù)為謙，不考慮經(jīng)內(nèi)燃機(jī)余不熱回收，闖則方佩案則1準(zhǔn)的一次能跪消耗量樹及方管案御4鵲的一次能僻消耗量違分別為除由于關(guān)于郊補(bǔ)燃的溴腫冷機(jī)的性吊能參數(shù)比禍較少，為鄭便于討論毛，現(xiàn)假野設(shè)壓x=猛0摟，即不考剝慮補(bǔ)燃，扛建筑物冷超負(fù)荷全部蜻由燃?xì)廨喿鍣C(jī)余熱滿圣足，這實(shí)醬際上嚷是串”保以熱定包電獄”丑。以目前免蒸汽壓縮東冷水機(jī)組御的技術(shù)水琴平，高水煉平的螺桿克機(jī)吹COP奸c考可餐達(dá)福5.哨2踩，離心機(jī)免則可榮達(dá)儀7.漆0拉，這里揉取鏡5.仿2旱。燃?xì)鈨?nèi)涂燃發(fā)電機(jī)尺效率冠取暴35斯%下，代入覺表掃1趨的其它相相關(guān)參數(shù)可露得各方案碼的話P遠(yuǎn)E適值，如鏡表牙2障所示，這晚里還未計歉入內(nèi)燃機(jī)摧的可利用攪排熱。由然表輕2萍可見，在腰不補(bǔ)燃、慈不計入內(nèi)恒燃機(jī)可利版用排熱的返條件下，怠僅當(dāng)微燃狡機(jī)效率大卷于蘿2灶5紐％時，方粘案繞2.2.達(dá)4蹤的一次能夸耗才較方止案梁2.2.猛1世煙為低，但華由于此時肯余熱溫度脂較低，縱制冷性能礎(chǔ)系數(shù)低，英為滿足冷鐘負(fù)荷要求泰，發(fā)電功敲率就將超漫出建筑自委身負(fù)荷，灶需要向電彎網(wǎng)售電，摧而這將遇稿到很大阻能力；此外休若將內(nèi)燃彎機(jī)的排熱興用于空調(diào)甘制冷，如翻干燥除濕晉等，則方結(jié)案考2.2.汽4射的一次能還耗仍將低那于方皇案裙2.2.銅1孫，將另文慘進(jìn)行分析進(jìn)討論。醫(yī)表朝2.降語兩種方案窯的一次能事耗比土較晴奔方案配P桃E俘值巾方租案縱2.2.歲1弦6.67土W繳5W況4W然方賭案偵2.2.蛙4廣5.97聞W忌4.6W尾4.18腥W漢5懂挨結(jié)束語全BCH臂P迅是能量梯雞級利用的到新型能源嗓、環(huán)境技相術(shù)，其技返術(shù)仍在不調(diào)斷發(fā)展，輔在目前及憲可預(yù)見的潔將來，有師多種技術(shù)紙方案可供起選擇，其劃中基于內(nèi)浸燃機(jī)呀的睜BCH誘P皮技術(shù)在某劇些情況下掃具有較高拐的一次能誕效率，且欲目前內(nèi)燃禽機(jī)遠(yuǎn)較微外燃機(jī)廉價瘋，未來內(nèi)陜?nèi)紮C(jī)效率草更將高搏達(dá)達(dá)5捧0均％（見美偉國能源部驕網(wǎng)站），瓜因此可以基預(yù)計將有裝更好的技娛術(shù)經(jīng)濟(jì)性砍能。疊看來，只校有在準(zhǔn)確詳?shù)仡A(yù)計建玻筑物電、擋熱負(fù)荷的托基礎(chǔ)上，芒在可行的叔技術(shù)條件終下結(jié)合能謙源價格和每政策進(jìn)行集綜合優(yōu)化斗才能得到恩技術(shù)、經(jīng)拼濟(jì)均為最李佳暮的陡BCH寨P寶技術(shù)方案做。參考文獻(xiàn)豆1.塘灶龍惟銀定四.躍擴(kuò)我國發(fā)展群燃?xì)饪照{(diào)粒的必要夢性琴.20厭0府3律年全國空百調(diào)技術(shù)交場流會論文出集貨，凳2003資.1財1彈成都悼，紙pp賊1津。婦2.威餅汪訓(xùn)檢昌滲.昂蹲合理用霉能魄—崖空調(diào)冷熱西源之能源啦利用的分繼析