[发明专利]地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种回填换热剂，特别是涉及一种地源热泵系统地下竖直换热器(即地藕管)埋设中用于填充换热器与地层之间提高换热效率的换热剂。

背景技术

传统的地源热泵地下竖直换热器与地层之间回填，是用水泥、细沙、膨润土加水调制或用钻孔出来的料原浆沉积回填,或用注浆泵注浆回填，即使再多次地沉积多次地补填也不能保证回填料在钻孔中失水后产生空鼓，导致的密实度不够换热效率低，从而降低了机组的效率，增加了电耗，致使浪费了能源提高了运行成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂，其在地源热泵系统地下竖直换热器埋设中用于填充换热器与地层之间，可以提高换热效率。

一种地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂，由如下重量百分比的原料组成：鞍山式铁尾矿58％、低钙粉煤灰30％、钠质膨润土10％，聚羧酸缓凝剂2％。

本发明所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂，其中所述鞍山式铁尾矿由如下重量份的原料组成：SiO268.20-83.00份、CaO0.50-3.70份、Al2O30.58-2.51份、Fe2O33.54-12.59份、TFe6.23-12.56份、MgO0.11-3.93份、S0.06-0.22份；其中，TFe指总铁或全铁的含量；

所述低钙粉煤灰由如下重量份的原料组成：CaO2.00-5.00份、Al2O313.00-40.00份、Fe2O32.00-12.00份、SiO235.00-60.00份；

所述钠质膨润土由如下重量份的原料组成：SiO250.95份、CaO2.26份、Al2O316.54份、FeO0.26份、Fe2O31.36份、K2O0.47份、MgO4.65份。

本发明所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂，其中将其与水以重量比1:1混合形成混合液后，24小时内所述地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂融化，所述混合液的体积膨胀为原体积的3-5倍。

本发明所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂，其中所述地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂为直径1mm的球型颗粒。

本发明所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一：分别将铁尾矿、粉煤灰、膨润土进行晾晒干燥，使含水量不大于10％，分别送入原料库、分别将原料进行化验记录；

步骤二、分别将合格原料按去除水分后的量秤取，进行配料；

步骤三、将搅拌均匀的配料，添加粉状聚羧酸缓凝剂，二次搅拌均匀，送入球磨机，进行破碎均化，破碎后的出料粒度为0.074-0.4mm；

步骤四、将粉碎细化好的配料，送入颗粒机，制成直径1mm的球型颗粒；

步骤五、将球形颗粒送入烘干机烘干，完全脱水制成成品；

步骤六、将干燥后的成品，进行防潮包装入库。

一种所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂进行沙土孔回填的方法，其包括如下步骤：将所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂与原浆以体积比1:1的比例混合配制回填浆，采用注浆回填或沉积回填的方法一次注满孔径，其中，所述原浆由体积比1:1的泥沙和水组成，其中，所述原浆为钻孔时产生的泥浆，由体积比1:1的泥沙和水组成。

一种采用所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂进行岩石孔回填的方法，其特征在于：包括如下步骤：将所述的地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂、石粉、水泥和水以30:20:10:40的质量比配制回填浆，采用注浆回填或沉积回填的方法一次注满孔径，其中，所述石粉为潜孔钻机钻孔产生的废料。

本发明所述地源热泵竖直地藕管高效回填换热剂的反应机理：

高效回填换热剂与工地现场钻孔产生的石粉、水泥、水按30:20:10:40的质量比配制回填浆，水化的基本过程如下：首先是水泥里的水泥熟料主要为(硅酸三钙C₃S，硅酸二钙C₂S，铝酸三钙C₃A以及铁铝酸钙C₄AF)与水反应，生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙、水化铁酸钙和氢氧化钙。其化学反应如下：

C₃S:C₃S+nH→C-S-H+(3-x)CH

C₂S:C₂S+mH→C-S-H+(2-x)CH