CN101974312A - 一种用于空调系统的蓄冷介质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于空调系统的蓄冷介质及其制备方法，是在铵盐与氟代烃或铵盐与碳氢化合物的二元或多元混合物中加入膨胀石墨，在表面活性剂或表明活性剂和助表面活性剂作用下通过超声波或高速搅拌形成的乳化液，具体制备步骤为：步骤1)配制表面活性剂水溶液或表面活性剂和助表面活性剂的水溶液；步骤2)加入铵盐、膨胀石墨和氟代烃或铵盐、膨胀石墨和碳氢化合物；步骤3)对上述混合物液体进行搅拌或利用超声波进行乳化，形成蓄冷乳液。本发明提供了一种符合环保要求，具有与空调温度相适应、压力低的空调蓄冷介质，使水合物蓄冷过程快速而稳定的蓄冷介质。

Description

一种用于空调系统的蓄冷介质及其制备方法

技术领域

本发明涉及蓄冷应用领域，具体的涉及一种用于空调系统的蓄冷介质及其制备方法。

背景技术

目前我国电网的峰谷差越来越大，其中空调用电是造成电网峰谷差的主要因素之一：夏季空调用电占高峰用电负荷的比重在华东电网、南方电网和华中电网均已经超过30％。

用蓄冷空调，在用电低谷时把用户所需空调冷量制备并存储，在白天用电高峰时段，储存的冷量释放供给用户，减少高峰用电期空调的用电，蓄冷空调技术能有效实现电网移峰填谷，减少电力设施的投资，提高电力设施的有效利用率，增加空调系统的能量调节手段，降低社会总能耗。

目前空调蓄冷方式主要有冰蓄冷和水蓄冷，另外有少量的共晶盐蓄冷。水蓄冷是利用显热蓄冷，具有系统简单、技术要求低及维护费用少等特点，但水的蓄冷密度很低，系统占地面积大，相应的冷损耗也大，在土地利用率高的现代城市难以大规模推广。冰蓄冷是目前空调蓄冷的主要方式，它是相变蓄冷，蓄冷能力达水蓄冷的十几倍，但冰蓄冷要求制冷机组冷水(冷冻液)出口温度在0℃以下，故蒸发温度低，机组效率低。共晶盐是能在一定温度下凝固的无机盐或一些盐类混合物水溶液，其相变温度高，可以使用常规制冷机组，其相变热约为冰的30％，蓄冷密度不高。一般共晶盐都有一定的腐蚀性，多次使用容易老化失效，对蓄冷设备要求高，蓄/释冷过程换热效率低，所以推广使用共晶盐蓄冷受到限制。水合物蓄冷是利用制冷剂等物质在一定温度压力条件下与水作用发生相变形成固体的现象，制冷剂水合物的相变热与冰相当，而其相变温度高，是理想的空调蓄冷材料。通常情况下，制冷剂难溶于水，水合物蓄冷受制于制冷剂水合物形成难、可靠性低等因素的制约，要获得切实可行的水合物蓄冷技术必须从蓄冷材料入手，解决水合物形成引导时间长而随机、水合物生长速度慢的缺点。

基于以上原因，发明一种用于空调系统的蓄冷介质，以满足空调应用中对与空调温度相适应、压力低的空调蓄冷介质的需求已成为本技术领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提出一种用于空调系统的蓄冷介质及其制备方法，解决了制冷剂难溶于水，制冷剂水合物形成难、热质传递速度慢、水合结晶过冷度大、引导时间长、可靠性低的问题，提供一种符合环保要求，具有与空调冷冻水温度相适应、压力低的空调蓄冷介质，使水合物蓄冷过程快速而稳定。

为解决上述技术问题，达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于空调系统的蓄冷介质所述蓄冷介质是在铵盐与氟代烃或铵盐与碳氢化合物的二元或多元混合物中加入膨胀石墨，在表面活性剂或表明活性剂和助表面活性剂作用下通过超声波或高速搅拌形成的乳化液。

优选地，所述铵盐包括四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵和四丁基碘化铵中的一种或几种的混合物。

优选地，所述氟代烃包括1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F)、二氟乙烷(CH₃CHF₂)或一氟二氯乙烷(CCl₂FCH₃)中的一种或几种的混合物。

优选地，所述碳氢化合物包括丙烷(C₃H₈)、正丁烷(C₄H₁₀)、异丁烷(C₄H₁₀)或环戊烷(C₅H₁₀)中的一种或几种的混合物。

优选地，所述膨胀石墨为粒径小于10目的膨胀石墨。

优选地，所述表面活性剂包括由阳离子、阴离子、两性离子和非离子表面活性剂组成的单一表面活性剂或混合表面活性剂。

优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚山梨酯、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或卵磷脂一种或几种的混合物。

优选地，所述助表面活性剂包括乙醇、乙二醇、戊醇、异戊醇、己醇和正丁醇醇类，丙基三甲基氯化铵和正己胺胺类，磷酸三丁酯脂类中的一种或几种混合物。

一种制备上述用于空调系统的蓄冷介质的方法，具体步骤为：

步骤1)首先，配制表面活性剂水溶液或表面活性剂和助表面活性剂水溶液；

步骤2)然后，加入铵盐、膨胀石墨和氟代烃或铵盐、膨胀石墨和碳氢化合物；

步骤3)最后，对上述混合物液体进行搅拌或利用超声波进行乳化，形成蓄冷乳液。

与现有技术相比，本发明的用于空调系统的蓄冷介质，具有如下优点：

1.本发明中的蓄冷介质相变时形成半笼水合物和笼型水合物的混合物，通过形成水合物物质之间的优势互补，获得优良的水合物蓄冷热物理性能。水合物的相变温度在0.5～20℃、相变压力在0.02～0.5MPa。

2.本发明的蓄冷介质是通过在相变体系中增加溶于水的铵盐、膨胀石墨和表面活性剂形成乳化液，通过形成乳化液增加水合物成核数和接触面，强化相变热的传递，把水合物结晶引导时间控制在某一恰当的范围内，并提高水合物的生长速度，并提高了实际相变蓄冷温度。

下面结合具体实施方式对本专利作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1

水合物蓄冷体系为1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F)+四丁基氯化铵+膨胀石墨+水+十二烷基硫酸钠混合物液体。

首先配制质量浓度为8％十二烷基硫酸钠水溶液，然后加入四丁基氯化铵、粒径为50目的膨胀石墨和1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F)，其中膨胀石墨、1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F)、四丁基氯化铵在十二烷基硫酸钠水溶液质量百分比分别为8％、20％和10％。对上述混合物液体进行搅拌(转速8000rpm，搅拌时15min)，形成蓄冷乳液，在2-10℃可形成水合物。

实施例2

水合物蓄冷体系为环戊烷+四丁基溴化铵+膨胀石墨+聚山梨酯(Tween)85混合物液体。

首先配制质量浓度为5％的聚山梨酯(Tween)85水溶液，然后加入四丁基溴化铵、粒径为50目的膨胀石墨和环戊烷，其中膨胀石墨、环戊烷、四丁基溴化铵在聚山梨酯(Tween)85水溶液中质量百分比分别为10％、10％和20％。利用超声波对上述混合物液体进行乳化，形成蓄冷乳液，在5-12℃可形成水合物。

实施例3

水合物蓄冷体系为一氟二氯乙烷(CCl₂FCH₃)+四丁基溴化铵+膨胀石墨+失水山梨醇脂肪酸酯(Span)40+聚山梨酯(Tween)60+异戊醇混合物液体。

首先配制表面活性剂水溶液，失水山梨醇脂肪酸酯(Span)40、聚山梨酯(Tween)60和异戊醇的质量浓度分别为5％、10％和5％，然后加入四丁基溴化铵、粒径为100目的膨胀石墨和一氟二氯乙烷(CCl₂FCH₃)，其中一氟二氯乙烷(CCl₂FCH₃)、四丁基溴化铵和膨胀石墨在水溶液中的质量百分比分别为15％、30％和8％。对上述混合物液体进行搅拌(转速6000rpm，搅拌时间20min)，形成蓄冷乳液，在4-10℃可形成水合物。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述蓄冷介质是在铵盐与氟代烃或铵盐与碳氢化合物的二元或多元混合物中加入膨胀石墨，在表面活性剂或表明活性剂和助表面活性剂作用下通过超声波或高速搅拌形成的乳化液。

2.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述铵盐包含四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵和四丁基碘化铵中的一种或几种的混合物。

3.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述氟代烃包括1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F)、二氟乙烷(CH₃CHF₂)或一氟二氯乙烷(CCl₂FCH₃)中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述碳氢化合物包括丙烷(C₃H₈)、正丁烷(C₄H₁₀)、异丁烷(C₄H₁₀)或环戊烷(C₅H₁₀)中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述膨胀石墨为粒径小于10目的膨胀石墨。

6.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述表面活性剂包括由阳离子、阴离子、两性离子和非离子表面活性剂组成的单一表面活性剂或混合表面活性剂。

7.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚山梨酯、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或卵磷脂一种或几种的混合物。

8.如权利要求1所述的一种用于空调系统的蓄冷介质，其特征在于，所述助表面活性剂包括乙醇、乙二醇、戊醇、异戊醇、己醇和正丁醇醇类，丙基三甲基氯化铵和正己胺胺类，磷酸三丁酯脂类中的一种或几种混合物。

9.一种制备如权利要求1所述的用于空调系统的蓄冷介质的方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1)首先，配制表面活性剂水溶液或表明活性剂和助表面活性剂的水溶液；

步骤2)然后，加入铵盐、膨胀石墨和氟代烃或铵盐、膨胀石墨和碳氢化合物；

步骤3)最后，对上述混合物液体进行搅拌或利用超声波进行乳化，形成蓄冷乳液。