CN111718693A - 一种换能液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换能液，涉及制冷技术领域，该换能液包括有杀菌防腐剂、防冻剂和水。在本发明中，杀菌防腐剂起到高强度灭杀细菌及微生物的作用，由于锈蚀的主要原因是水中有大量的细菌和微生物，会对金属管道表面进行侵蚀，因此采用杀菌防腐剂能够避免细菌腐蚀，起到防腐作用；防冻剂能够降低换能液的冰点，使换能液在低温下也能够保持液体状态，流动性好，通过杀菌防腐剂、防冻剂以及水的组合使用，能够避免对空调系统产生侵蚀，延长空调系统的使用寿命，而且冰点低，流动性好，能够更好的传递热能，产生冷冻效果。

Description

一种换能液
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种用于地源热泵中央空调系统的换能液。
背景技术
地源热泵中央空调系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为空调系统制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。
如发明人在先申请的CN201721172553.0闭循环地热中央空调系统，其包括换能管、储能箱、冷媒液、中央空调机组和中央空调内机；所述换能管埋设于地面下的混凝土层中；所述冷媒液存储于所述储能箱中，并且所述储能箱与所述换能管相连通；所述中央空调机组与所述储能箱相连接；所述中央空调内机与所述中央空调机组相连接。
上述闭循环地热中央空调系统，通过将换能管浇筑在地面以下的建筑基础混凝土内，将其与用于盛装冷媒液体的储能箱连接，再将中央空调机组与储能箱连接、中央空调机组与中央空调内机连接；冷媒液体置于储能箱内，使得冷媒液体在换能管、储能箱和中央空调机组组成的自闭循环系统内循环。
冷媒液即换能液，冷媒在冷冻空调系统中，用以传递热能，产生冷冻效果。冷媒是在制冷过程中的一种中间物质，它先接受制冷剂的冷量而降温，然后再去冷却其他的被冷却物质，我们称该中间物质为冷媒，又可称载冷剂。
传统的换能液有水、盐水等，又称水机组，虽然水的成本低，但是具有很多缺陷，如会对金属成分产生腐蚀，使空调系统使用寿命短；而且零度会结冰，影响使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种换能液，通过杀菌防腐剂、防冻剂以及水的组合使用，能够避免对空调系统产生侵蚀，延长空调系统的使用寿命，而且冰点低，流动性好，能够更好的传递热能，产生冷冻效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种换能液，包括有杀菌防腐剂、防冻剂和水；其中，该换能液中，杀菌防腐剂所占重量百分比为0.05-0.2％，防冻剂所占重量百分比为10-70％，余量为水。在本发明中，杀菌防腐剂起到高强度灭杀细菌及微生物的作用，由于锈蚀的主要原因是水中有大量的细菌和微生物，会对金属管道表面进行侵蚀，因此采用杀菌防腐剂能够避免细菌腐蚀，起到防腐作用；防冻剂能够降低换能液的冰点，使换能液在低温下也能够保持液体状态，流动性好，通过杀菌防腐剂、防冻剂以及水的组合使用，能够避免对空调系统产生侵蚀，延长空调系统的使用寿命，而且冰点低，流动性好，能够更好的传递热能，产生冷冻效果。
进一步地，所述杀菌防腐剂为苯扎溴铵、戊二醛中的任意一种。在本发明中，苯扎溴铵性质稳定，耐光，耐热，无挥发性，可长期存放；具有洁净、杀菌消毒和灭藻作用；戊二醛同样具有杀菌消毒的作用。
进一步地，所述防冻剂为乙二醇、乙醇、丙二醇中的任意一种。在本发明中，乙二醇能够降低溶液冰点，随着乙二醇浓度的升高，其冰点呈上升趋势，粘度也会随着浓度的升高而升高；乙醇和丙二醇在本发明中，同样起到降低溶液冰点的作用。
进一步地，该换能液包括有乙二醇、苯扎溴铵和水。在本发明中，采用上述配方制得的换能液使用效果较好。
进一步地，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水。在本发明中，通过上述配方含量制得的换能液冰点低，防腐蚀性能好，粘度低，流动性较好。
进一步地，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为30％，余量为水。在本发明中，通过上述配方含量制得的换能液冰点低，防腐蚀性能好。
进一步地，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为50％，余量为水。在本发明中，通过上述配方含量制得的换能液冰点低，防腐蚀性能好。
进一步地，该换能液包括有乙醇、苯扎溴铵和水。
进一步地，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙醇所占重量百分比为50％，余量为水。在本发明中，通过上述配方含量制得的换能液冰点低，防腐蚀性能好，粘度低，流动性较好。
进一步地，该换能液包括有丙二醇、苯扎溴铵和水。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供一种换能液，包括有杀菌防腐剂、防冻剂和水。在本发明中，杀菌防腐剂起到高强度灭杀细菌及微生物的作用，由于锈蚀的主要原因是水中有大量的细菌和微生物，会对金属管道表面进行侵蚀，因此采用杀菌防腐剂能够避免细菌腐蚀，起到防腐作用；防冻剂能够降低换能液的冰点，使换能液在低温下也能够保持液体状态，流动性好，通过杀菌防腐剂、防冻剂以及水的组合使用，能够避免对空调系统产生侵蚀，延长空调系统的使用寿命，而且冰点低，流动性好，能够更好的传递热能，产生冷冻效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种换能液，包括有杀菌防腐剂、防冻剂和水。在本发明中，杀菌防腐剂起到高强度灭杀细菌及微生物的作用，由于锈蚀的主要原因是水中有大量的细菌和微生物，会对金属管道表面进行侵蚀，因此采用杀菌防腐剂能够避免细菌腐蚀，起到防腐作用；防冻剂能够降低换能液的冰点，使换能液在低温下也能够保持液体状态，流动性好，通过杀菌防腐剂、防冻剂以及水的组合使用，能够避免对空调系统产生侵蚀，延长空调系统的使用寿命，而且冰点低，流动性好，能够更好的传递热能，产生冷冻效果。
在本实施例中，该换能液中，杀菌防腐剂所占重量百分比为0.05-0.2％，防冻剂所占重量百分比为10-70％，余量为水。在本发明中，杀菌防腐剂的含量不能过多，经发明人长时间的研究发现，杀菌防腐剂所占重量百分比限制在0.05-0.2的范围内，就能够产生很好的防腐蚀效果，通过流动性、比热容以及成分的多方面考量，将防冻剂所占重量百分比限制在10-70％的范围内使用效果较好。
在本实施例中，杀菌防腐剂为苯扎溴铵、戊二醛中的任意一种。在本发明中，杀菌防腐剂优选为苯扎溴铵。
在本实施例中，防冻剂为乙二醇、乙醇、丙二醇中的任意一种。在本发明中，防冻剂优选为乙二醇。
在本实施例中，换能液采用乙二醇、苯扎溴铵和水组合为最优实施例。
具体地，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水，为最优实施例。
在实际运用中，换能液的性能要求如下：
1、成本性要求：空调系统中为了增加换热量，换能液的用量较大，所以成本性要求较高。
2、流动性要求：换能液是在水泵的驱动下流动，粘性越高，耗能越大，因此需要粘性小，流动性大。
3、热容比要求：热容比越高，效率越高，耗能越低。
4、温度适应性要求：换能液是需要在一定温度范围(-10℃—70℃)内保持液体状态的，不能结冰。
5、无腐蚀性要求：地埋盘管是百年大计工程，所以要求对金属管无腐蚀、寿命才会长。
在本发明中，采用苯扎溴铵、乙二醇配合水形成的换能液，使苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水，这样的配比能够实现热容比高、流动性好、冰点低，防腐蚀性能好的同时，能够保持较低的成本，易于广泛推广。
以下将结合具体实施例对本发明的换能液进行具体说明。
实施例1
一种换能液，包括乙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例2
一种换能液，包括乙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为30％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例3
一种换能液，包括乙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为50％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例4
一种换能液，包括乙醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为50％，余量为水，将上述配方量的乙醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实验证明:
一、将传统的液体冷媒与本发明的实施例3-4的换能液的性能进行对比，对比例1采用水(100％纯净水(过滤所得))，对比例2采用盐+水(50％盐+50％纯净水混合)，对比结果如表1所示：
表1为实施例3-4的换能液与对比例1-2的性能测试对比结果
Figure BDA0002565162670000061
具体地，表2中所列的几种液体的热容比未达5％以上的相差值，可以视为基本相同。
其中，上述实施例3-4与对比例1-2的试验时间为3个月，可以看出对比例1-2就已经有轻微的腐蚀性差别明显，此项实验对于几种液体的初略筛选方案适用。
实验时，将表2中的四种液体均装入1000毫升的玻璃瓶中，再装入铜、铁、铝三种5cm长的直径1cm金属管后密封。
以上4个玻璃瓶均在避光隔绝空气的条件下放入相同的环境中存放3个月。
筛选结果：根据发明人在先研发的申请号为CN201721172553.0的闭循环地热能空调系统的对换能液的应用及工作原理的具体要求，综合以上几个指标的考核认为采用乙二醇的方案为本实验后的优选方案，进而进入下个阶段的长期腐蚀性实验。
通过上述检测结果可知，本发明所实施的换能液，相比于现有技术，能够实现冰点低，防腐蚀性能好的效果。
二、将上述实施例1-3的采用乙二醇的换能液进行长期腐蚀性实验。
①实验目的：优选乙二醇混合液为发明人在先研发的申请号为CN201721172553.0的闭循环地热能空调系统的换能液，具体是应用在地热能盘管和泵、传送管道(PPR材料)，以及地面上的换能风机盘管及其它换能盘管中的循环液体，所以要进行长期的(50年以上寿命)腐蚀性程度实验。
②时间性(寿命推算)：时间越长，实验结果推算出的系统使用寿命估算就越准确。
③成本性(比例实验)：混合乙二醇的比例不同，直接反应的成本就不同，且差异明显。
④物理性(稳定性)：混合液体的化学性(长期性实验获得)，物理性代表着该混合液体的温度条件可通过实验装置快速获得，也可目测其形状。
⑤实验结果如表2所示：
表2为实施例1-3的换能液的性能测试结果
Figure BDA0002565162670000071
Figure BDA0002565162670000081
具体地，表1与表2中所列成本核算未计入纯水的成本，乙二醇的热容比为1.3(系数)水的热容比系数为“1”为基础的参照系数。乙二醇市场批发价3400元/吨
实验结论：本发明采用乙二醇的换能液能够实现能够满足流动性、含热量、温度适应性和无腐蚀性的要求，综合成本来看，优选为20％乙二醇混合液，完全符合空调系统的全面要求。
经过13年的实验证明，本发明的换能液能够做到零下十几度不结冰，且对于铜、铝、铁这三样金属的绝对无腐蚀，在电子显微镜下没有达到万分之一的腐蚀程度，因此可以推算出采用该换能液的空调系统具有很长很长的寿命，至少可以延长至50年以上的使用寿命，然而现有的水机组，只需10-15年左右就能够完全腐蚀，虽然可以采用除锈的方式清洗之后勉强使用，但是会严重影响其使用寿命，而且有些金属薄点的地方会直接绣穿报废；因此使用本发明的换能液能够克服现有的技术缺陷，延长空调系统使用寿命，使用效果好。
本发明的其他实施例如下：
实施例5
一种换能液，包括乙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.05％，乙二醇所占重量百分比为10％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例6
一种换能液，包括乙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.2％，乙二醇所占重量百分比为70％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例7
一种换能液，包括丙二醇、苯扎溴铵和水，其中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水，将上述配方量的丙二醇、苯扎溴铵和水混合制得。
实施例8
一种换能液，包括乙二醇、戊二醛和水，其中，戊二醛所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水，将上述配方量的乙二醇、戊二醛和水混合制得。
以上仅为本发明的几个较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换能液，其特征在于，该换能液包括有杀菌防腐剂、防冻剂和水；
其中，杀菌防腐剂所占重量百分比为0.05-0.2％，防冻剂所占重量百分比为10-70％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的换能液，其特征在于，所述杀菌防腐剂为苯扎溴铵、戊二醛中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的换能液，其特征在于，所述防冻剂为乙二醇、乙醇、丙二醇中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的换能液，其特征在于，该换能液包括有乙二醇、苯扎溴铵和水。
5.根据权利要求4所述的换能液，其特征在于，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为20％，余量为水。
6.根据权利要求4所述的换能液，其特征在于，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为30％，余量为水。
7.根据权利要求4所述的换能液，其特征在于，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙二醇所占重量百分比为50％，余量为水。
8.根据权利要求3所述的换能液，其特征在于，该换能液包括有乙醇、苯扎溴铵和水。
9.根据权利要求8所述的换能液，其特征在于，该换能液中，苯扎溴铵所占重量百分比为0.1％，乙醇所占重量百分比为50％，余量为水。
10.根据权利要求3所述的换能液，其特征在于，该换能液包括有丙二醇、苯扎溴铵和水。
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