本发明涉及钻井泥浆,具体涉及一种地埋管地源热泵系统。
背景技术:
1、地源热泵技术是一种利用浅层和深层的大地能量,包括土壤、地下水、地表,是一种利用可再生能源供暖的新型中央空调系统。目前,水等天然能源作为冬季热源,然后再由热泵机组向建筑物供热的系统地源热泵技术已在北方的得到大面积推广,地源热泵技术的工作原理为利用地埋管中的水获取土壤中的热量,通常地源热泵的能量转化比为消耗1kwh的能量,用户可以得到4.4kwh以上的热量。为了能够使地埋管内的水从土壤中获得更多的热量,需将地埋管设置得越长越好。
2、地源热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。它通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭的地下埋管中流动,实现系统与大地之间的传热;现有的地源热泵系统采用石蜡作为相变材料,同时采用现有的原料最为换热介质,通过组配,系统换热、储能效率降低,基于此,本发明对其进一步的改进处理。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种地埋管地源热泵系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、本发明解决技术问题采用如下技术方案:
3、一种地埋管地源热泵系统,包括地埋管系统、热泵机组和空调末端系统;
4、地埋管系统采用换热模块构成,换热模块采用改性的纳米流体剂流通的地埋管、填充低温相变材料的蓄释热单元构成;
5、其中改性的纳米流体剂的换热介质,用于纳米流体增强换热性能,低温相变材料用于通过低温相变材料实现夜间的换热储能。
6、优选地,所述改性的纳米流体剂制备方法为:
7、将石墨烯送入到150-170℃下热处理10-15min,然后于2-5℃/min的速率冷却至45℃,然后送入到改性液中搅拌改性处理,处理结束,得到改性石墨烯体;
8、改性石墨烯体、碳纳米管液按照重量比4:1混合球磨处理,球磨结束,得到复配改性剂,将复配改性剂、乙醇按照重量比1:8混合,得到改性的纳米流体剂。
9、优选地,所述改性液中搅拌改性处理的具体操作步骤为:
10、将质量分数5%的硝酸钇溶液按照重量比1:5加入到海藻酸钠水溶液中先分散均匀,随后再加入硝酸钇溶液总重量2-5%的十二烷基苯磺酸钠、硝酸钇溶液总重量2-5%的磷酸缓冲溶液以及硝酸钇溶液总重量1-3%的六偏磷酸钠,搅拌充分,得到改性液;
11、将石墨烯、改性液按照重量比2:7搅拌处理,搅拌结束,水洗、干燥,即可。
12、优选地,所述磷酸缓冲溶液的ph值为5.0-6.0;海藻酸钠水溶液的质量分数为8-12%。
13、优选地,所述搅拌处理的条件为45-48℃下搅拌1-2h,搅拌转速为550-650r/min。
14、优选地,所述碳纳米管液的制备方法为:
15、将碳纳米管、质量分数2%的盐酸溶液按照重量比1:5搅拌混匀,然后加入碳纳米管总量2-5%的木质素磺酸钠、1-3%的壳聚糖溶液,搅拌充分,得到碳纳米管液。
16、本发明的发明人发现改性的纳米流体剂中未采用改性液处理、改性的纳米流体剂制备中未加入碳纳米管液、碳纳米管液采用碳纳米管代替、改性液中未加入十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、改性石墨烯体采用石墨烯代替,产品的性能均有变差趋势,只有采用本发明的方法制备的改性的纳米流体剂,产品的性能效果最为显著。
17、优选地,所述壳聚糖溶液的质量分数为5-10%。
18、优选地,所述低温相变材料的制备方法为:
19、将膨润土置于210-220℃下热处理10-20min,然后空冷至室温;
20、再向处理的膨润土中加入处理的膨润土总重量5-10%的钛酸四丁酯、处理的膨润土总重量1-5%的酒石酸钠,混匀,得到膨润土剂;
21、最后将膨润土剂按照重量比1:3加入到质量分数5%的硝酸镧溶液中搅拌均匀,最后水洗、干燥,得到膨润土改性剂;
22、将膨润土改性剂、石蜡按照重量比1:5混匀,得到低温相变材料。
23、优选地,所述硝酸镧溶液的质量分数为5-8%。
24、优选地,所述硝酸镧溶液的质量分数为6%。
25、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
26、本发明地埋管地源热泵系统采用地埋管系统、热泵机组和空调末端系统构成,通过对改性的纳米流体剂、低温相变材料进行改进处理,优化体系的换热储能效率,通过石墨烯在热处理、冷却条件下,优化其活性度,通过改性液搅拌,进一步的改进其分散度,便于与碳纳米管更好的配合,提高原料之间的界面性效果;通过碳纳米管、盐酸溶液、木质素磺酸钠、壳聚糖溶液之间的调和配合,原料之间共同协效,制备的改性的纳米流体剂能够更好的进行增强换热性效果,通过膨润土经过热处理、空冷,优化其片层层间距,通过钛酸四丁酯、酒石酸钠与硝酸镧溶液之间的分级改进,改进的膨润土在石蜡中提高石蜡的蓄热储能效率,同时优化石蜡体系的稳定性,提高其长久、持续的换热储能,通过改性的纳米流体剂的换热介质、低温相变材料用于通过低温相变材料实现夜间的换热储能之间相互搭配,共同作用,体系系统的换热储能效率得到进一步的增强。
1.一种地埋管地源热泵系统,其特征在于,包括地埋管系统、热泵机组和空调末端系统;
2.根据权利要求1所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述改性的纳米流体剂制备方法为:
3.根据权利要求1所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述改性液中搅拌改性处理的具体操作步骤为:
4.根据权利要求3所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述磷酸缓冲溶液的ph值为5.0-6.0;海藻酸钠水溶液的质量分数为8-12%。
5.根据权利要求3所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述搅拌处理的条件为45-48℃下搅拌1-2h,搅拌转速为550-650r/min。
6.根据权利要求2所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述碳纳米管液的制备方法为:
7.根据权利要求6所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述壳聚糖溶液的质量分数为5-10%。
8.根据权利要求1所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述低温相变材料的制备方法为:
9.根据权利要求8所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述硝酸镧溶液的质量分数为5-8%。
10.根据权利要求9所述的地埋管地源热泵系统,其特征在于,所述硝酸镧溶液的质量分数为6%。