[發明專利]一種地源熱泵用地埋管回填材料

在審

• 申請號: 201710475351.1
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107298559A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 白莉莉
• 申請（專利權）人: 合肥嘉仕誠能源科技有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/02;C04B28/08
• 代理公司: 合肥道正企智知識產權代理有限公司34130
• 代理人: 吳瓊

技術領域

本發明屬于地源熱泵領域，具體涉及一種地源熱泵用地埋管回填材料。

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。

目前現有技術中采用石英砂為骨料，通過骨料級配控制，外加劑等技術手段，制備地埋管回填材料，但制備成本較高，并且現有的地埋管回填材料是通過添加金屬廢棄物來提高其傳熱性能，這樣埋于地下會對環境造成二次污染，所以現有地埋管回填材料的綜合性能尚需進一步提高。

發明內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種地源熱泵用地埋管回填材料，傳熱性能好，不會對環境產生污染。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種地源熱泵用地埋管回填材料，按照重量份包括以下原料：硅酸鹽水泥20~40份、粉煤灰10~15份、聚乳酸10~22份、氧化鎂8~15份、消泡劑3~18份、膨脹劑2~4份、改性膨潤土20~30份、減水劑3~15份、骨料20~50份和水；

優選地，所述硅酸鹽水泥為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥中至少一種。

優選地，所述硅酸鹽水泥的強度等級為大于等于42.5。

優選地，所述骨料由石英砂尾礦和花崗巖碎屑組成或者由花崗巖碎屑組成。

優選地，所述改性膨潤土為天然膨潤土粘土進行提純、熱改性之后的產物加水得到的混合物。

優選地，所述改性膨潤土的制備方法為：取天然膨潤土進行粉碎過300目篩，加入膨潤土質量10~20倍的水，攪拌形成懸浮泥漿，取上層懸濁液于2000~3000轉/min的離心機中離心處理5~10min，真空抽濾，并清洗濾餅，干燥，將干燥后的膨潤土粘土置于馬弗爐中，程序升溫至800℃~900℃，然后恒溫焙燒3~5h，冷卻后加水混合均勻，制備得到含水量為40%~50%的改性膨潤土。

優選地，所述膨脹劑在水中7d的限制膨脹率為0.015~0.025。

優選地，所述消泡劑選自有機硅聚合物、二氧化硅中的一種或者它們的組合物。

優選地，所述減水劑為奈系或聚羧酸減水劑，減水率為10~15%。

優選地，所述氧化鎂的最大粒徑為1.36~2.36mm。

本發明的有益效果在于：本發明提供的一種地源熱泵用地埋管回填材料，可以使鉆孔熱阻減少20%～35%，有效提高節能效果，在達到相同節能效果的情況下，可使系統得初投資及運行費用有效降低，具有顯著的經濟效益。原料利用了工業尾礦，減少固體廢棄物的排放， 并且加入外加劑技術，進一步提高材料的施工性能，導熱性能、抗滲性能，并降低生產成本，提高其性價比。所用的材料容易獲取，成本較低，不會對環境產生污染。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。

實施例1