[發明專利]一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710224769.5
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106866081B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉巧玲;邵琪;賈立群;朱科;方肇洪
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明提供一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法，利用工業尾礦配制出一種高性能的地埋管換熱器回填材料，使其具有較高的熱傳導性能，同時具有較好的流動性、保水性、微膨脹和較強的抗滲能力。由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0?0.3份、鋼渣微粉0.1?0.3份、消泡劑0?0.01份、膨脹劑0.05?0.15份、膨潤土0.05?0.15份、減水劑0.002?0.020份、鋼渣細骨料1.0?3.0份，水0.27?0.60份。獲得的較優的經濟、社會和環境效益顯著。步驟簡單、操作方便、實用性強。

技術領域

本發明屬于地源熱泵領域，特別涉及一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法。

背景技術

地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量交換的采暖空調系統。地熱資源是量大面廣，是一種清潔的可再生能源。研究者們都普遍認為，在目前和將來，地源熱泵空調系統是最有前途的節能裝置和系統，是地熱利用的重要形式。回填是地埋管換熱器施工過程中的重要的環節，即在鉆孔完畢、下完U型管后，向鉆孔中注入回填材料。它介于地埋管換熱器的埋管與鉆孔壁之間，用來增強埋管和周圍巖土的換熱；回填材料的選擇以及正確的回填施工對于保證地埋管換熱器的性能有重要的意義。

地源熱泵需要在地層中鉆孔，孔徑一般在102mm到152mm之間，孔深在60m到100m。置于鉆孔內的一個高密度聚乙烯U型管用來作為集熱流體的流通管道，最后鉆孔用可泵性的漿體回填。回填材料是熱交換器與周圍地層之間的熱傳輸媒質。在地層情況一定的情況下，要求的鉆孔的深度以及由此帶來的初安裝費用就取決于回填材料的熱傳導特性。

回填材料除了在熱傳導方面的要求外，還必須是現實可用的，環境友好的以及較低的成本，由于地埋管換熱器的鉆孔直徑較小，且布有U型管有的還是雙U型管，給回填材料的泵送帶來了極大的挑戰，這就要求其具有較好的流動性和保水性。水泥基材料會發生化學收縮和干燥收縮，導致回填材料與地層巖土之間，與U形管之間產生縫隙，這會造成這些接觸面之間的接觸熱阻加大，影響傳熱效果，這就要求回填材料應該具備微膨脹及很好的與U型管及周圍地層粘結，最大程度的減小接觸熱阻。回填材料不僅是熱傳導的媒質，同時還是封孔材料，要求其具備較低的滲透性，避免地表水對地下水的污染以及地下不同含水層之間的交叉污染。本項目研究的目的就是利用工業尾礦配制出一種高性能的地埋管換熱器回填材料，使其具有較高的熱傳導性能，同時具有較好的流動性、保水性、微膨脹和較強的抗滲能力。

回填材料是熱交換器與周圍地層之間的熱傳輸媒質。在地層情況一定的情況下，要求的鉆孔的深度以及由此帶來的初安裝費用就取決于回填材料的熱傳導特性。但現有的回填材料熱導率需要進一步提高，且成本較高。

發明內容

為了克服上述不足，本發明提供一種地源熱泵鉆孔回填材料的制備方法。有效利用了鋼渣磨成微粉具有活性，成本低且導熱系數高的特點，通過配合比的合理設計及大量實驗，制備出了導熱系數可以達2.49W/m·K，同時具有優良施工性能、微膨脹、抗滲性優良的回填材料。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種地源熱泵鉆孔回填材料，由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0-0.3份、鋼渣微粉0.1-0.3份、消泡劑0-0.01份、膨脹劑0.05-0.15份、膨潤土0.05-0.15份、減水劑0.002-0.020份、鋼渣細骨料1.0-3.0份，水0.27-0.60份。

優選的，由以下重量份的原料組成：硅酸鹽水泥1.0份、粉煤灰0-0.15份、鋼渣微粉0.1-0.2份、消泡劑0-0.005份、膨脹劑0.05-0.10份、膨潤土0.05-0.10份、減水劑0.002-0.010份、鋼渣細骨料1.0-2.0份，水0.27-0.45份。