TWI548807B - 有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法 - Google Patents

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有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法
本提案係關於一種有機朗肯循環系統，特別是一種有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法。
有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle，ORC)使用在常壓時低沸點的有機物質為工作流體，為目前中低溫熱能發電技術中效率最高且最經濟實惠。有機朗肯循環依內部循環工作流體操作於臨界點下或上區分為次臨界循環(Sub-critical cycle)系統或穿臨界循環(Transcritical cycle)系統。一般而言，穿臨界循環系統具有較高的系統熱效率和熱源取熱率，因此在相同冷熱源條件下其發電量較大。
應用於穿臨界有機朗肯循環系統的熱源多樣化且範圍寬廣，包含中低溫廢熱、地熱、溫泉、太陽熱能等變動型熱源。然而，由於上述變動型熱源的溫度和單位時間內之供應量具有週期性、間歇性或不定期性的變異，故若穿臨界有機朗肯循環面對上述變動型熱源時，則有可能因熱源的條件變動至穿臨界有機朗肯循環運轉的條件外而導致有機朗肯循環系統停機，進而侷限有機朗肯循環系統的使用率。如此一來，將會降低有機朗肯循環系統的累積發電量，因此，如何提升有機朗肯循環系統面對 變動型熱源時的發電量，進而提升其經濟效益將是研發人員應解決的問題之一。
本提案在於提供一種有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，藉以提升有機朗肯循環系統面對變動型熱源時的可操作範圍。
本提案所揭露的有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，包含下列步驟：判斷一有機朗肯循環系統之一工作流體進入一膨脹機入口前的一實際壓力值是否大於等於工作流體之一臨界壓力值：若是，則令有機朗肯循環系統以一穿臨界運轉模式運轉。若否，則令有機朗肯循環系統以一次臨界運轉模式運轉。
本提案所揭露的可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，包含一熱源熱交換器、一膨脹機、一冷凝器、一泵浦、一壓力感測器及一控制元件。膨脹機藉由管路與熱源熱交換器相連。冷凝器藉由管路與膨脹機相連。泵浦藉由管路與冷凝器和熱源熱交換器相連。泵浦用以驅動一工作流體由泵浦依序流過熱源熱交換器、膨脹機及冷凝器而構成一有機朗肯循環。工作流體具有一臨界壓力值。壓力感測器用以偵測工作流體在膨脹機入口之一實際壓力值。控制元件用以判斷工作流體之實際壓力值與臨界壓力值間之關係。若工作流體之實際壓力值大於臨界壓力值，則控制元件控制有機朗肯循環以一穿臨界運轉模式運轉。若工作流體之實際壓力值小於臨界壓力值，則控制元件控制有機朗肯循環以一次臨界運轉模式運轉。
根據上述本提案所揭露的有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，係透過壓力條件來切換有機朗肯循環系統的運轉模式，使得工作流體的條件變動時，有機朗肯循環系統能夠持續調整至合適運轉模式，以求能夠提升有機朗肯循環系統的可操作範圍和使用率而增加其累積發電量，進而提升有機朗肯循環系統的經濟效益。
以上關於本提案內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本提案的原理，並且提供本提案的專利申請範圍更進一步的解釋。
10‧‧‧有機朗肯循環系統
100‧‧‧熱源熱交換器
200‧‧‧膨脹機
300‧‧‧冷凝器
400‧‧‧泵浦
510‧‧‧壓力感測器
520‧‧‧溫度感測器
600‧‧‧發電機
700‧‧‧控制元件
第1圖為根據本提案一實施例的有機朗肯循環系統的系統示意圖。
第2圖為第1圖之有機朗肯循環系統於穿臨界運轉模式下的溫度-熵性能示意圖。
第3圖為第1圖之有機朗肯循環系統於次臨界運轉模式下的溫度-熵性能示意圖。
第4圖為第1圖之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法的流程圖。
第5圖為第1圖之有機朗肯循環系統於穿臨界運轉模式的操作流程圖。
第6圖與第7圖為第1圖之供應有機朗肯循環系統之熱源溫度變動的溫度-熵性能示意圖。
第8圖為第1圖之有機朗肯循環系統於次臨界運轉模式的操作流程圖。
請參照第1圖至第3圖。第1圖為根據本提案一實施例的 有機朗肯循環系統的系統示意圖。第2圖為第1圖之有機朗肯循環系統於穿臨界運轉模式下的溫度-熵性能示意圖。第3圖為第1圖之有機朗肯循環系統於次臨界運轉模式下的溫度-熵性能示意圖。
如第1圖所示，本實施例之可操作於次臨界和穿臨界狀態 的有機朗肯循環系統10包含一熱源熱交換器100、一膨脹機200、一冷凝器300、一泵浦400、一壓力感測器510、一溫度感測器520、一發電機600及一控制元件700。
熱源熱交換器100用以供一外界熱源流入。熱源與有機朗 肯循環系統10進行熱交換，以提供有機朗肯循環系統10熱能。熱源例如為中低溫廢熱、地熱、溫泉、太陽熱能等。膨脹機200用以釋放流體壓力。 冷凝器300用以供一外界冷源流入，冷源與有機朗肯循環系統10進行熱交換，將有機朗肯循環系統10之熱能帶走。冷源例如為水冷式冷卻水塔、氣冷式冷卻器、河水、海水、或其他低溫流體。泵浦400用以驅動有機朗肯循環系統10之工作流體流動，並用以調整工作流體壓力。
熱源熱交換器100、膨脹機200、冷凝器300及泵浦400間 藉由管路彼此相連，且泵浦400用以驅動一工作流體由泵浦400依序流過熱源熱交換器100、膨脹機200及冷凝器300而構成一有機朗肯循環，以將熱能轉換成機械能。工作流體具有一臨界壓力值PC(如第2圖與第3圖所示)。 若工作流體流過熱源熱交換器100後進入膨脹機200入口前的實際壓力值大於臨界壓力值PC，則代表工作流體在單一時間點僅具有單相。若工作流體流過熱源熱交換器100後進入膨脹機200入口前的實際壓力值低於臨界壓力 值PC，則代表工作流體在單一時間點具有雙相以上。工作流體為一有機冷媒。本實施例係以R-134a有機冷媒為例，但並不以此為限，有機冷媒也可以為選自由HFCs[如四氟乙烷(R134a)、五氟丙烷(R245fa)、二氟甲烷(R32)、三氟甲烷冷媒(R23)、甲基氟(R41)、五氟乙烷(R125)、二氟乙烷(R152a)或六氟丙烷(R236fa)]、混合冷媒[如R404A(44±2%之五氟乙烷、52±1%之三氟乙烷與4±2%之四氟乙烷的混合)、R407C(23±2%二氟甲烷、25±2%五氟乙烷與52±2%四氟乙烷之混合)、R507A(50%之五氟乙烷與50%之三氟乙烷之混合)、R410A(50%之二氟甲烷與50%之五氟乙烷之混合)]、HCs[如六氟乙烷(R116)、八氟丙烷(R218)、八氟環丁烷(RC318)或n-pentane]、FCs[如正丁烷(butane)、異丁烷(isobutene)、丙烷(propane)或甲烷(methane)]所構成之群組的其中之一。此外，泵浦400為變流量泵浦或定流量泵浦搭配變頻馬達。膨脹機200為渦輪機、螺旋式膨脹機200、渦卷式膨脹機200、容積式膨脹機200或往復式膨脹機200等。
在本實施例中，泵浦100為定流量泵浦。控制元件700透過一變頻裝置800來改變泵浦100的輸出頻率值或輸出流量值。然此變頻裝置800非必要元件，在泵浦100選用變流量泵浦的實施例，則無需設置此變頻裝置800。
壓力感測器510用以偵測工作流體流過熱源熱交換器100後且進入膨脹機200入口前之一實際壓力值Pr。
溫度感測器520用以偵測工作流體流過熱源熱交換器100後且進入膨脹機200入口前之一實際溫度值Tr。
發電機600與膨脹機200相連。膨脹機200用以驅動發電機 600運作而將機械能轉換成電能。
控制元件700，用以判斷工作流體之實際壓力值Pr與臨界壓力值PC間之關係，若工作流體之實際壓力值Pr大於臨界壓力值PC，則控制元件700控制有機朗肯循環系統10以一穿臨界運轉模式運轉(穿臨界運轉模式下之有機朗肯循環系統10的溫度-熵性能示意圖為如第2圖所示)。若工作流體之實際壓力值Pr小於臨界壓力值PC，則控制元件700控制有機朗肯循環系統10以一次臨界運轉模式運轉(次臨界運轉模式下之有機朗肯循環系統10的溫度-熵性能示意圖為如第3圖所示)。
有機朗肯循環系統10在裝設時，可先依據熱源歷史資料和溫度/流量變異情形以及有機朗肯循環系統10的運轉參數來決定有機朗肯循環系統10在穿臨界運轉模式運轉時每一壓力值所對應的操作溫度範圍及在次臨界運轉模式運轉時預設適合的過熱度範圍，並將上述資訊紀錄於控制元件700之一超臨界工作流體壓力溫度資料庫及一過熱度計算模組，以令控制元件700能夠藉由超臨界工作流體壓力溫度資料庫及過熱度計算模組來自動調整泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值。
超臨界工作流體壓力溫度資料庫具有有機朗肯循環系統10於次臨界運轉模式運轉下之多組壓力與工作溫度範圍數據，每一組壓力與工作溫度範圍數據具有一個壓力值與對應的一個工作溫度範圍。
請參閱第4圖至第5圖。第4圖為第1圖之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法的流程圖。第5圖為第1圖之有機朗肯循環系統於穿臨界運轉模式的操作流程圖。
如第4圖所示。首先，控制元件700會判斷有機朗肯循環系 統10之工作流體通過熱源熱交換器100後進入膨脹機200入口前的實際壓力值Pr是否大於等於工作流體之一臨界壓力值PC(如步驟S100所示)。
若是，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10以一穿臨界運轉模式運轉(如步驟S200所示)。
若否，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10以一次臨界運轉模式運轉(如步驟S300所示)。
如第5圖所示，穿臨界運轉模式的操作模式，首先，控制元件700會查找一超臨界工作流體壓力溫度資料庫，以獲得實際壓力值Pr所對應的一工作溫度範圍(如步驟S210所示)。
接著，控制元件700會判斷工作流體通過熱源熱交換器100後進入膨脹機200入口前的一實際溫度值Tr與工作溫度範圍TR之關係(如步驟S220所示)。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際溫度值Tr低於工作溫度範圍之下限值TR,MIN，則控制元件700會調降泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S230所示)。若壓力感測器510測得膨脹機200入口前之工作流體的實際壓力值Pr低於臨界壓力值PC時，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10的運轉模式由穿臨界運轉模式切換至次臨界運轉模式(如步驟S260所示)，以令有機朗肯循環系統10能夠持續發電而提高累積發電量。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際溫度值Tr落於工作溫度範圍內，則維持驅動工作流體之一泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S240所示)。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際溫度值Tr高於工作溫度範圍之上限值TR,MAX，則控制元件700會調升泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S250所示)。若壓力感測器510測得進入膨脹機200入口前之工作流體的實際壓力值Pr高於有機朗肯循環系統10之容許最大壓力值PA,MAX時，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10停止運轉(如步驟S270所示)，以避免有機朗肯循環系統10毀損。
以下舉例說明有機朗肯循環系統10於穿臨界模式下的操作狀況。請參閱第6圖與第7圖。第6圖與第7圖為第1圖之供應有機朗肯循環系統之熱源溫度變動的溫度-熵性能示意圖。
假設在一穩定熱源(溫度Ts1、流量Ms1)與冷源條件下，有機朗肯循環系統10在穿臨界運轉模式下穩定運轉。工作流體在進入膨脹機200前，工作流體的壓力、溫度及質量流率分別為第一壓力值P1、第一溫度值T1及第一質量流率M1(與泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值成正比)。當冷源固定、熱源流量固定、但溫度升高時，熱交換後的工作流體的第一溫度值T1會升高至第一暫態溫度值T1-1。此時，控制元件700可緩步調升泵浦400之輸出頻率值或輸出流量值，進而將工作流體之壓力由第一壓力值P1增加至第二壓力值P2(工作流體之質量流率亦會對應從第一質量流率M2增加至第二質量流率M2)。由於工作流體質量流率增加(M2>M1)，而外界熱源有限，將使進入膨脹機200入口前之工作流體的溫度由第一暫態溫度值T1-1下降至第二溫度值T2。此時，控制元件700會判斷此第二溫度值T2是否落於此第二壓力值P2的工作溫度範圍內，若不符合則繼續調變泵浦400之輸出頻率值或輸出流量值，直至工作流體之溫度值落於工作 溫度範圍內。此外，假設調整後的工作流體的第二壓力值P2高於系統容許最大操作壓力值PA,MAX，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10停機。
假設在一穩定熱源(溫度Ts1、流量Ms1)與冷源條件下，有機朗肯循環系統10在穿臨界運轉模式下穩定運轉。工作流體在進入膨脹機200前，工作流體的壓力、溫度及質量流率分別為第一壓力值P1、第一溫度值T1及第一質量流率M1(與泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值成正比)。當冷源固定、熱源流量固定、但溫度降低時，熱交換後的工作流體的第一溫度值T1會降低至第二暫態溫度值T1-2。此時，控制元件700可緩步調降泵浦400之輸出頻率值或輸出流量值，進而將工作流體之壓力由第一壓力值P1降低至第三壓力值P3(工作流體之質量流率亦會對應從第一質量流率M2減少至第三質量流率M3)。由於工作流體質量流率減少(M3<M1)，而外界熱源有限，將使進入膨脹機200入口前之工作流體的溫度由第二暫態溫度值T1-2上升至第三溫度值T3。此時，控制元件700會判斷此第三溫度值T3是否落於此第三壓力值P3的工作溫度範圍內，若不符合則繼續調變泵浦400之輸出頻率值或輸出流量值，直至工作流體之溫度值落於工作溫度範圍內。此外，假設調整後的工作流體的第三壓力值P3低於工作流體之臨界壓力值PC，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10的運轉模式由穿臨界運轉模式切換至次臨界運轉模式。假設調整後的工作流體的第三壓力值P3低於系統容許最低操作壓力值PA,MIN，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10停機。
此外，若熱源溫度固定而換成流量變動時，則有機朗肯循環系統10之操作程序亦與上述相同，故不再贅述。
上述，控制元件700調變泵浦400之輸出頻率值或輸出流量值的方法可透過PID控制設定。
請參閱第8圖。第8圖為第1圖之有機朗肯循環系統於次臨界運轉模式的操作流程圖。
如第8圖所示，次臨界運轉模式的操作模式，首先，控制元件700之過熱度計算模組會依據工作流體進入膨脹機200入口前的實際壓力值Pr及實際溫度值Tr，計算出一實際過熱度值OSr(如步驟S310所示)。
接著，控制元件700會判斷進入膨脹機200入口前之工作流體的實際過熱度值OSr與一預設過熱度範圍OSR之關係(如步驟S320所示)。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際過熱度值OSr小於預設過熱度範圍之下限值OSR,MIN，則控制元件700會調降泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S330所示)。若壓力感測器510測得進入膨脹機200入口前之實際壓力值Pr低於有機朗肯循環系統10之容許最小壓力值PA,MIN時，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10停止運轉(如步驟S360所示)，以避免有機朗肯循環系統10毀損。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際溫度值Tr落於工作溫度範圍TR內，則維持驅動工作流體之一泵浦400的一輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S340所示)。
若溫度感測器520測得進入膨脹機200入口前之工作流體之若實際過熱度值OSr大於預設過熱度範圍之上限值OSR,MAX，則控制元件700會調升泵浦400的輸出頻率值或輸出流量值(如步驟S350所示)。若壓力感測器510測得進入膨脹機200入口前之工作流體之實際壓力值Pr高於臨界壓 力值PC時，則控制元件700會令有機朗肯循環系統10的運轉模式由次臨界運轉模式切換至穿臨界運轉模式(如步驟S370所示)，以求獲得較佳之發電效率。
根據上述本提案所揭露的有機朗肯循環系統及其次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，除透過壓力條件外，更透過工作溫度範圍條件與過熱度條件來切換有機朗肯循環系統的運轉模式，使得外界冷熱源的條件變動時，有機朗肯循環系統能夠持續調整至合適運轉模式，以求能夠提升有機朗肯循環系統的可操作範圍和使用率而增加其累積發電量，進而提升有機朗肯循環系統的經濟效益。
雖然本提案的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本提案，任何熟習相關技藝者，在不脫離本提案的精神和範圍內，舉凡依本提案申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本提案的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，包含下列步驟：判斷一有機朗肯循環系統之一工作流體進入一膨脹機入口前的一實際壓力值是否大於等於該工作流體之一臨界壓力值：若是，則令該有機朗肯循環系統以一穿臨界運轉模式運轉；以及若否，則令該有機朗肯循環系統以一次臨界運轉模式運轉。
  2. 如請求項1所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該穿臨界運轉模式的操作流程包含下列步驟：查找一超臨界工作流體壓力溫度資料庫，以獲得該實際壓力值所對應的一工作溫度範圍；以及判斷該工作流體進入該膨脹機入口前的一實際溫度值與該工作溫度範圍之關係：若該實際溫度值低於該工作溫度範圍之下限值，則調降驅動該工作流體之一泵浦的一輸出頻率值或一輸出流量值；若該實際溫度值落於該工作溫度範圍內，則維持該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值；以及若該實際溫度值高於該工作溫度範圍之上限值，則調升該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值。
  3. 如請求項2所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中於若該實際溫度值低於該工作溫度範圍之下限 值，則調降該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值的步驟後，更包含若進入該膨脹機入口前之該實際壓力值低於該臨界壓力值時，則令該有機朗肯循環系統的運轉模式由該穿臨界運轉模式切換至該次臨界運轉模式。
  4. 如請求項2所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該穿臨界運轉模式的操作流程中，於若該實際溫度值高於該工作溫度範圍之上限值，則調升該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值的步驟後，更包含若進入該膨脹機入口前之該實際壓力值高於該有機朗肯循環系統之容許最大壓力值時，則令該有機朗肯循環系統停止運轉。
  5. 如請求項2所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該穿臨界運轉模式的操作流程中，該超臨界工作流體壓力溫度資料庫具有多組壓力與工作溫度範圍數據，每一組壓力與工作溫度範圍數據具有一個壓力值與對應的一個工作溫度範圍。
  6. 請求項1所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該次臨界運轉模式的操作流程包含下列步驟：依據該實際壓力值與該實際溫度值計算出該工作流體之一實際過熱度值；以及判斷該工作流體進入該膨脹機入口前的該實際過熱度值與一預設過熱度範圍之關係：若該實際過熱度值小於該預設過熱度範圍之下限值，則調降該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值； 若該實際過熱度值落於該預設過熱度範圍內，則維持驅動該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值；以及若該實際過熱度值大於該預設過熱度範圍之上限值，則調升該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值。
  7. 如請求項6所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該次臨界運轉模式的操作流程中，於若該實際過熱度值小於該預設過熱度範圍之下限值，則調降該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值的步驟後，更包含若進入該膨脹機入口前之該實際壓力值低於該有機朗肯循環系統之容許最小壓力值時，則令該有機朗肯循環系統停止運轉。
  8. 如請求項6所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中於若該實際過熱度值大於該預設過熱度範圍之上限值，則調升該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值的步驟後，更包含若進入該膨脹機入口前之該實際壓力值高於該臨界壓力值時，則令該有機朗肯循環系統的運轉模式由該次臨界運轉模式切換至該穿臨界運轉模式。
  9. 如請求項1所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該泵浦為變流量泵浦或定流量泵浦搭配變頻馬達。
  10. 如請求項1所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中該膨脹機為渦輪機、螺旋式膨脹機、渦卷式膨脹機、容積式膨脹機或往復式膨脹機。
  11. 如請求項1所述之有機朗肯循環系統的次臨界運轉模式和穿臨界運轉模式的切換方法，其中供應該有機朗肯循環系統之一熱源或一冷源的溫度或流量變動時，若該有機朗肯循環系統於該穿臨界運轉模式下，則執行判斷該工作流體進入該膨脹機入口前的一實際溫度值是否落於一工作溫度範圍內的步驟，若該有機朗肯循環系統於該次臨界運轉模式下，則執行判斷該工作流體進入該膨脹機入口前的一實際過熱度值是否落於一預設過熱度範圍內的步驟。
  12. 一種可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，包含：一熱源熱交換器；一膨脹機，藉由管路與該熱源熱交換器相連；一冷凝器，藉由管路與該膨脹機相連；一泵浦，藉由管路與該冷凝器和該熱源熱交換器相連，該泵浦用以驅動一工作流體由該泵浦依序流過該熱源熱交換器、該膨脹機及該冷凝器而構成一有機朗肯循環，該工作流體具有一臨界壓力值；一壓力感測器，用以偵測該工作流體進入膨脹機入口前之一實際壓力值；一溫度感測器，用以偵測該工作流體進入膨脹機入口前之一實際溫度值；以及一控制元件，該控制元件內存有一超臨界工作流體壓力溫度資料庫，該超臨界工作流體壓力溫度資料庫具有多組壓力與工作溫度範圍數據，每一組壓力與工作溫度範圍數據具有一壓力值及對應的一工作溫度範圍，該控制元件用以判斷運作中的該工作流體之該實際壓力值與該臨 界壓力值間之關係，若該工作流體之該實際壓力值大於該臨界壓力值，則該控制元件控制該有機朗肯循環系統以一穿臨界運轉模式運轉，若該工作流體之該實際壓力值小於該臨界壓力值，則該控制元件控制該有機朗肯循環系統以一次臨界運轉模式運轉。
  13. 如請求項12所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中該有機朗肯循環系統於該穿臨界運轉模式下時，若該實際溫度值大於該工作溫度範圍的上限值，則該控制元件提高該泵浦的一輸出頻率值或一輸出流量值，若實際溫度值小於該工作溫度範圍的下限值，則該控制元件降低該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值。
  14. 如請求項13所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中於該穿臨界運轉模式下，若該實際壓力值大於該有機朗肯循環系統之容許最大壓力值，則該控制元件令該有機朗肯循環系統停止運轉，若該實際壓力值小於該臨界壓力值，則該控制元件令該有機朗肯循環系統由該穿臨界運轉模式切換至該次臨界運轉模式。
  15. 如請求項13所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中該控制元件內存有一過熱度計算模組，該控制元件之該過熱度計算模組依據該實際壓力值與該實際溫度值計算出該工作流體之一實際過熱度值，該有機朗肯循環於該次臨界運轉模式下時，若該實際過熱度值小於一預設過熱度範圍之下限值，則調降該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值，若該實際過熱度值大於一預設過熱度範圍之上限值，則調高該泵浦的該輸出頻率值或該輸出流量值。
  16. 如請求項15所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系 統，其中於該次臨界運轉模式下，若該實際壓力值小於該有機朗肯循環系統之容許最小壓力值，則該控制元件令該有機朗肯循環系統停止運轉，若該實際壓力值大於該臨界壓力值，則該控制元件令該有機朗肯循環系統由該次臨界運轉模式切換至該穿臨界運轉模式。
  17. 如請求項12所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中該工作流體為一有機冷媒，該有機冷媒為選自由HFCs[如四氟乙烷(R134a)、五氟丙烷(R245fa)、二氟甲烷(R32)、三氟甲烷冷媒(R23)、甲基氟(R41)、五氟乙烷(R125)、二氟乙烷(R152a)或六氟丙烷(R236fa)]、混合冷媒[如R404A(44±2%之五氟乙烷、52±1%之三氟乙烷與4±2%之四氟乙烷的混合)、R407C(23±2%二氟甲烷、25±2%五氟乙烷與52±2%四氟乙烷之混合)、R507A(50%之五氟乙烷與50%之三氟乙烷之混合)、R410A(50%之二氟甲烷與50%之五氟乙烷之混合)]、HCs[如六氟乙烷(R116)、八氟丙烷(R218)、八氟環丁烷(RC318)或n-pentane]、FCs[如正丁烷(butane)、異丁烷(isobutene)、丙烷(propane)或甲烷(methane)]所構成之群組的其中之一。
  18. 如請求項12所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中該泵浦為變流量泵浦或定流量泵浦搭配變頻馬達。
  19. 如請求項12所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，其中該膨脹機為渦輪機、螺旋式膨脹機、渦卷式膨脹機、容積式膨脹機或往復式膨脹機。
  20. 如請求項12所述之可操作於次臨界和穿臨界狀態的有機朗肯循環系統，更包含一發電機，與該膨脹機相連，將該膨脹機之旋轉動能轉換為 電能輸出。
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