一种简易型管中管地热循环系统的制作方法

本发明属于地热循环系统技术领域，特指一种简易型管中管地热循环系统。

背景技术：

在地暖系统技术领域，地暖系统按照供热方式的不同主要分为低温热水地面辐射供暖水地暖和发热电缆地面辐射供暖电地暖。低温热水地面辐射供暖是以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式。

目前，在现有的水地热循环存在如下几点弊端：

1.因为进水管和回水管都是单独分开的，因此地暖管路特别多,布局困难，若异形的房间,双根管特别难绕，而且安装空间比较大。例如：打个比方若有六间房子,就需要12根管子。

2.管路受热不均，刚进入地板那端管路就比较热,管路回水端就不热了,相邻的管温差比较大,舒适感就打了折扣。另外,这会导致地面变形,甚至开裂。

3.有些热源比较热,特别是城市管网的供热的热源，就需要加增一个混水阀，增加安装成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单，成本低，安装方便，受热均匀的简易型管中管地热循环系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种简易型管中管地热循环系统，包括依次连接的热水器、循环泵、起始接头以及地热管路，

所述热水器的输出端连接循环泵，循环泵的输出端连通起始接头；

所述起始接头包括起始接头主体，所述接头主体上分别设置有连接循环泵输出端的起始接头进液端、连接地热管路的起始接头连接端和连接热水器进液端的起始接头出液端，所述起始接头主体由起始接头内管和起始接头外管组成，所述起始接头进液端和起始接头连接端之间设置有起始接头内管，所述起始接头出液端连通起始接头外管内腔；

所述地热管路由地热管中管构成，所述地热管中管包括具有导热功能的地热外管和具有隔热功能的地热内管，所述地热内管通过至少一条加强筋c同轴设置在地热外管内，所述地热内管内设置有热水流道，所述地热外管内设置有回水流道，所述热水流道截面积等于回水流道截面积，并通过地热内管可将热水流道内的温度传导至回水流道内，平衡回水流道的温度。

优选地，所述地热外管和地热内管的材料均为pert或者pb，在地热内管的材料中加入空心玻璃微珠或者塑料发泡剂，使得其导热系数控制在0.1w/mk-0.44w/mk，所述管路长度和导热系数成正比。

优选地，所述起始接头和地热管路之间设置有主管路，所述主管路有热水管中管头构成，所述热水管中管头包括具有隔热功能的热水外管和热水内管，所述热水内管通过至少一条加强筋a同轴设置在热水外管内，所述热水内管内设置有热水流道，所述热水外管内设置有回水流道。

优选地，所述热水外管和热水内管的材料均为ppr或者pb，所述在热水内管的材料中加入空心玻璃微珠或者塑料发泡剂，使得其导热系数控制在0.05w/mk-0.4w/mk。

优选地，所述地热管路的进液端设置有微型水泵和控制接头，所述控制接头包括连接主管路的控制接头进液端、连接地热管路的控制接头出液端以及连接微型水泵的控制接头固定端构成，所述控制接头进液端和控制接头出液端之间设置有控制接头内管，所述控制接头内管外壁设置有隔离筋，所述隔离筋把控制接头的回流腔分成两个、并通过微型水泵相互连通；所述地热管路的末端通过堵头连接，所述堵头连通地热管中管的热水流道和回水流道。

优选地，所述微型水泵的进液端设置有回流止回阀。

优选地，所述地热管路的末端通过管接头连接控制阀，控制阀控制热水流道的开合。

优选地，所述控制阀为电热截止阀或者电磁截止阀或者手动截止阀。

优选地，所述主管路和地热管路上设置有管接头，所述管接头包括中空的接头主体，所述接头主体至少包括两个外管连接端，所述外管连接端成型有螺纹部或者热熔部或者卡接部；所述接头主体内部通过加强筋b设置有连接内管，所述连接内管端部均设置有内管连接位。

优选地，所述地热管路包括一级地热管路和二级地热管路，所述一级地热管路通过管接头分接有若干二级地热管路，所述二级地热管路通过管接头分别平行设置有若干地热管中管。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、本发明适合于南方小户型的用户，其结构简单，管路少，方便南方不常用地暖的房间布局。

2、本发明设计了用于地暖循环系统的管中管，其外管散热，内管保温，所述热水流道截面积等于回水流道截面积，使进液量和出液量保持一致，减少管路的波动。因为地热内管不是绝对保温的，并通过地热内管可将热水流道内的温度传导至回水流道内，地热内管的进液端温度t1>地热内管的出液端温度t2>地热外管进液端温度t3>地热外管的出液端温度t4，对于管中管管路来说，地热内管的进液端温度t1和同位置的地热外管的出液端温度t4可进行热传导，因为温差越大，传导的热量越多,所以地热内管的进液端在单位面积内传导的热量比较多，热传导之后能保证t4的温度约等于t3的温度，地热外管的其他地方也同理，达到平衡回水流道温度的作用。通过这样的自平衡，代替了传统地暖系统中混水阀的作用，保证房间每个地方的温度就是相等的，使得整个房间的温度能够控制的一定范围内。避免了在传统地热循环系统中出现局部热、局部冷的情况因为回水管和进水管是交叉循环布局的，回水管所在的地板温度比较低，进水管所在的地板温度相对比较很高，因为出现了局部热、局部冷的情况，大大增加了人们的舒适感。

3、本发明的管材优选pert、ppr以及pb，因为pert管材的导热系数比ppr高，越高越容易导热，因此pert更适用于地热系统，ppr更适合于热水系统。在关键的加工过程中加入空心玻璃微珠或者塑料发泡剂，有利于降低管材的导热系数，增加保温性能。传统的方式是加入塑料发泡剂，使得成型之后增加空气小孔来降低导热系数，但是，其生产出来的管材存在硬度强度不高的问题，因此，经过不断的研究改进，增加空心玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性差。其减轻了管件的重量、增加了管件的强度和隔热效果。

4、本发明设计了主管路为热水管中管，即内外保温管，因为内管的口径比较小，刚开始内部的冷水量较少，节约水资源，同时能实现快速出热水的功能；保温材料制成的内外管可以增加保温性，内管散失的热量可以被外管内的热水吸收，并循环到加热器中，节约能量；单管管中管，容易设计管路的分布，方便安装，大大节约了人工成本。

附图说明

图1是本发明管路布局的第一种实施例的结构示意图。

图2是本发明管路布局的第一种实施例中首端微型水泵控制的剖视图；

图3是本发明管路布局的第二种实施例的结构示意图。

图4是本发明管路布局的第二种实施例中尾端控制阀控制的剖视图；

图5是本发明管路布局的第三种实施例的结构示意图。

图6是本发明管路布局的第四种实施例的结构示意图。

图7是本发明起始阀的第一种实施例的结构示意图。

图8是本发明起始阀的第一种实施例的使用状态示意图。

图9是本发明起始阀的第二种实施例的结构示意图。

图10是本发明起始阀的第三种实施例的结构示意图。

图11是本发明热水管中管的第一个实施例的结构示意图。

图12是本发明热水管中管的第二个实施例的结构示意图。

图13是本发明热水管中管的第三个实施例的结构示意图。

图14是本发明地热管中管的一根加强筋的结构示意图。

图15是本发明地热管中管的二根加强筋的结构示意图。

图16是本发明热熔部连接的平面三通接头的剖视图。

图17是本发明热熔部连接的平面四通接头的剖视图。

图18是本发明一端螺纹部、一端热熔部连接的两通直管接头的剖视图。

图19是本发明热熔部连接的两通直角接头的剖视图。

图20是本发明热熔部连接的空间三通直角接头的剖视图。

图21是本发明热熔部连接的平面半角二通接头的剖视图。

图22是本发明热熔部连接的二通接头的剖视图。

图23是本发明一端卡接部、一端热熔部连接的二通接头的剖视图之一。

图24是本发明一端卡接部、一端热熔部连接的二通接头的剖视图之二。

图25是本发明管路布局的第五种实施例的结构示意图。

图中标号所表示的含义：

1-主管路；2-循环泵；3-起始接头；4-地热管路；5-堵头；6-热水器；7-管接头；8-微型水泵；9-控制接头；

10-热水管中管；11-热水外管；11a-内套管；11b-保温内套；11c-外套管；

12-热水内管；12a-内基管；12b-第一保温层；

13-加强筋a；15-第二保温层；

21-接头主体；22-外管连接端；23-加强筋b；24-内管连接位；24a-引导部；24b-限位部；25-连接内管；26-控制阀；

30-地热管中管；31-地热外管；32-地热内管；33-加强筋c；

301-起始接头主体；302-起始接头进液端；303-起始接头连接端；304-起始接头出液端；305-起始接头内管；306-起始接头外管；307-环形密封槽；308-喇叭形开口a；309-连接部；310-普通接头；311-管中管接头；312-环形密封圈。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

如图1-2所示，一种简易型管中管地热循环系统，包括依次连接的热水器6、循环泵2、起始接头3、主管路1以及地热管路4，

所述热水器6的输出端连接循环泵2，循环泵2的输出端连通起始接头。

【起始接头】

如图7-8所示，所述起始接头3包括起始接头主体301，所述接头主体301上分别设置有连接循环泵2输出端的起始接头进液端302、连接主管路1的起始接头连接端303和连接热水器6进液端的起始接头出液端304，所述起始接头主体301由起始接头内管305和起始接头外管306组成，所述起始接头进液端302和起始接头连接端303之间设置有起始接头内管305，所述起始接头出液端304连通起始接头外管306内腔。

优选地，所述起始接头内管305和起始接头外管306一体成型，方便加工。

优选地，所述起始接头进液端302、起始接头连接端303和起始接头出液端304上分别成型有内螺纹或者外螺纹。

优选地，所述起始接头进液端302成型有内螺纹，所述起始接头连接端303和起始接头出液端304上成型有外螺纹。

优选地，所述起始接头连接端303的起始接头外管306端面上设置有安装密封圈的密封槽307，增加连接处的密封性。

优选地，所述起始接头内管305进液端设置有喇叭形开口a308，喇叭形开口a308有利于增加内管液体的流量，减少管路变小而产生的液体压力损失，方便进液；所述起始接头内管305出液端的内壁上设置有倾斜的连接部309，方便和管中管的内管或者管中管接头的内管连接，增加密封效果，也方便安装。

优选地，所述起始接头进液端302和起始接头连接端303同轴设置在起始接头主体301上，所述起始接头出液端304设置在起始接头主体301的侧壁上并连通起始接头外管306内腔。本实施例更加方便开模加工，有利于降低生产成本。

所述起始阀还存在以下形式：

1、如图9所示，所述起始接头进液端302和起始接头出液端304同轴设置在起始接头主体301上，所述起始接头连接端303设置在起始接头主体301的侧壁上，所述起始接头进液端302和起始接头连接端303之间弯折设置有起始接头内管305。

2、如图10所示，所述起始接头连接端303和起始接头出液端304同轴设置在起始接头主体301上，所述起始接头进液端302设置在起始接头主体301的侧壁上，所述起始接头进液端302和起始接头连接端303之间弯折设置有起始接头内管305。

【地热管中管】

如图14-15所示，所述主管路1上设置有至少一条地热管路4，所述地热管路4由地热管中管30构成，所述地热管中管的管径有6分管和4分管，一般比主管路的管径小一号，所述地热管中管30包括具有导热功能的地热外管31和具有隔热功能的地热内管32，所述地热内管32通过至少一条加强筋c33同轴设置在地热外管31内，所述地热内管32内设置有热水流道，所述地热外管31内设置有回水流道，所述热水流道截面积等于回水流道截面积，并通过地热内管32可将热水流道内的温度传导至回水流道内，平衡回水流道的温度。本发明的加强筋c33不易过多，因为地热循环系统中，管路是要盘旋的，加强筋c33越多强度越大，越不容易安装，因此数量一般为1或2根。

优选地，所述地热外管31和地热内管32的材料均为pert或者pb，在地热内管32的材料中加入空心玻璃微珠或者塑料发泡剂，使得其导热系数控制在0.1w/mk-0.44w/mk，所述管路长度和导热系数成正比。

本发明设计了用于地暖循环系统的管中管，其外管散热，内管保温，所述热水流道截面积等于回水流道截面积，使进液量和出液量保持一致，减少管路的波动。因为地热内管不是绝对保温的，并通过地热内管可将热水流道内的温度传导至回水流道内，地热内管的进液端温度t1>地热内管的出液端温度t2>地热外管进液端温度t3>地热外管的出液端温度t4，对于管中管管路来说，地热内管的进液端温度t1和同位置的地热外管的出液端温度t4可进行热传导，因为温差越大，传导的热量越多,所以地热内管的进液端在单位面积内传导的热量比较多，热传导之后能保证t4的温度约等于t3的温度，地热外管的其他地方也同理，达到平衡回水流道温度的作用。通过这样的自平衡，代替了传统地暖系统中混水阀的作用，保证房间每个地方的温度就是相等的，使得整个房间的温度能够控制的一定范围内。避免了在传统地热循环系统中出现局部热、局部冷的情况因为回水管和进水管是交叉循环布局的，回水管所在的地板温度比较低，进水管所在的地板温度相对比较很高，因为出现了局部热、局部冷的情况，大大增加了人们的舒适感。

【热水管中管】

如图11所示，所述主管路1有热水管中管头10以及管接头7构成，热水管中管即保温管，且为6分管或者1寸管。所述热水管中管头10包括具有隔热功能的热水外管11和热水内管12，所述热水内管12通过至少一条加强筋a13同轴设置在热水外管11内，所述热水内管12内设置有热水流道，所述热水外管11内设置有回水流道。加强筋a13的数量越多，管的强度越大，越不容易弯折。

优选地，所述热水流道的截面积与回水流道的截面积的比例为1:1。

优选地，所述热水外管11和热水内管12之间设置若干中心对称或轴对称的加强筋a13。

优选地，所述热水外管11和热水内管12的材料均为ppr或者pb，在制造过程中，所述在热水内管12的材料中加入空心玻璃微珠或者小苏打等无毒的塑料发泡剂，使得其导热系数控制在0.05w/mk-0.4w/mk，把热传导率降低到材料原先热传导率的20％-70％。

空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，它是上个世纪五、六十年代发展起来的一种微米级新型轻质材料，其主要成分是硼硅酸盐，一般粒度为10～250μm,壁厚为1～2μm；空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，它被誉为21世纪的“空间时代材料”。空心玻璃微珠具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和再加工性能，被广泛地使用在玻璃钢、人造大理石、人造玛瑙等复合材料以及石油工业、航空航天、新型高速列车、汽车轮船、隔热涂料等领域，有力地促进了我国科技事业的发展。

本发明设计了用于热水循环系统的管中管，因为内管的口径比较小，刚开始内部的冷水量较少，节约水资源，同时能实现快速出热水的功能；保温材料制成的内外管可以增加保温性，内管散失的热量可以被外管内的热水吸收，并循环到加热器中，节约能量；单管管中管，容易设计管路的分布，方便安装，大大节约了人工成本。

所述热水管中管还有以下形式：

1、如图12所示：所述热水外管11内壁成型有第二保温层15，所述第二保温层15、加强筋a13和热水内管12由相同的保温材料一体成型。所述保温材料就是在ppr材料的加工过程中加入了空心玻璃微珠或者塑料发泡剂。

2、如图13所示：所述热水内管12由内基管12a和设置在内基管12a内的第一保温层12b构成，所述内基管12a、加强筋a13和热水外管11由相同的材料一体成型。

优选地，所述热水外管11由内套管11a、保温内套11b以及外套管11c构成，所述保温内套11b的内外壁分别设置有内套管11a和外套管11c，所述内套管11a、加强筋a13以及内基管12a由相同的材料一体成型。

材料介绍：

pprpolypropylenerandom：又叫无规共聚聚丙烯，其产品韧性好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗蠕变性能好，并具有无规共聚聚丙烯特有的高透明性优点，可广泛用于管材、片材、日用品、包装材料、家用电器部件以及各种薄膜的生产。

pert：它是一种采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种中密度聚乙烯，它采用乙烯和辛烯共聚的方法，通过控制侧链的数量和分布得到独特的分子结构，来提高pe管的耐热性，pe管的耐热最高温度为60°。由于辛烯短支链的存在使pe的大分子不能结晶在一个片状晶体中，而是贯穿在几个晶体中，形成了晶体之间的联结，它保留了pe管的良好的柔韧性，高热传导性和惰性，同时使之耐压性更好，可长期用于60℃以下热水输送。其保留了pe的良好柔韧性、惰性，同时耐低温-40℃、抗冲击性好、耐压性更好，无毒、无味、无污染，绿色环保，可回收。pe-rt管可热熔连接,安装维修方便。

pb：一种高分子惰性聚合物，诞生20世纪70年代。它具有很高的耐温性、持久性、化学稳定性和可塑性，无味、无臭、无毒，是目前世界上最尖端的化学材料之一，有“塑料黄金”的美誉。该材料重量轻；柔韧性好；耐腐蚀，用于压力管道时耐高温特性尤为突出，可在95℃下长期使用，最高使用温度可达110℃。管材表面粗糙度为0.007，不结垢，无需作保温，保护水质，使用效果很好。

本发明的管材优选pert和ppr，因为pert管材的导热系数比ppr高，越高越容易导热，因此pert更适用于地热系统，ppr更适合于热水系统。在关键的加工过程中加入空心玻璃微珠或者塑料发泡剂，有利于降低管材的导热系数，增加保温性能。传统的方式是加入塑料发泡剂，使得成型之后增加空气小孔来降低导热系数，但是，其生产出来的管材存在硬度强度不高的问题，因此，经过不断的研究改进，增加空心玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性差。其减轻了管件的重量、增加了管件的强度和隔热效果。

【控制接头】

如图2所示，优选地，所述地热管路4的进液端设置有微型水泵8和控制接头9，所述控制接头9包括连接主管路1的控制接头进液端、连接地热管路4的控制接头出液端以及连接微型水泵8的控制接头固定端构成，所述控制接头进液端和控制接头出液端之间设置有控制接头内管，所述控制接头内管外壁设置有隔离筋，所述隔离筋把控制接头的回流腔分成两个、并通过微型水泵8相互连通；所述地热管路4的末端通过堵头5连接，所述堵头5连通地热管中管30的热水流道和回水流道。

优选地，所述微型水泵8的进液端设置有回流止回阀。

【管接头】

如图16-24所示，管接头包括中空的接头主体21，所述接头主体21至少包括两个外管连接端22，所述外管连接端22成型有螺纹部或者热熔部或者卡接部；所述卡接部即设置有卡接凸环，然后通过螺母固定。

所述接头主体21内部通过加强筋b23设置有连接内管25，所述连接内管25端部均设置有内管连接位24，所述连接位包括一引导部24a和限位部24b，引导部24a方便管中管内管的引导连接，所述限位部24b用于管中管内管限位。本发明的管材优选pert和ppr。

优选地，所述接头主体21为两通管或者三通管或者四通管。

实施例二：

【模块式地热管路】

如图5所示，本实施例与实施例一基本相同，其不同点在于控制开关的位置不同：

优选地，所述地热管路4包括一级地热管路和二级地热管路，所述一级地热管路通过管接头7分接有若干二级地热管路，所述二级地热管路通过管接头7分别平行设置有若干地热管中管30。遇到房间圆角、拐角等情况时，模块式地热管路可直接裁剪地热管中管30的长短对应不同房间形状，操作简单，只需一个工人就可以进行施工，大大减少节约人工成本。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，其不同点在于控制开关的位置不同：

如图3-4所示，所述地热管路4的末端通过管接头7连接控制阀26，控制阀26控制热水流道的开合。

优选地，所述控制阀26为电热截止阀或者电磁截止阀或者手动截止阀或者电热阀。

实施例四：

如图6所示，本实施例与实施例一基本相同，其不同点在于：本发明也已经采用毛细管，该毛细管的结构和地热管中管一模一样，只不过口径比地热管中管小，大约在4.3mm左右。相比较传统的毛细管的复杂布局，本发明更加方便，大大降低了安装的局限性。

同时，毛细管的内壁压力比较小，布局可以比地热管更加密，使得传导温度更加稳定，使人感觉更加舒适。

另外，所述体积小巧的毛细管主要布局在墙壁以及房顶内，更加实用方便。

实施例五：

如图25所示，一种简易型管中管地热循环系统，包括依次连接的热水器6、循环泵2、起始接头3和地热管路4，

所述热水器6的输出端连接循环泵2，循环泵2的输出端连通起始接头；

所述起始接头3包括起始接头主体301，所述接头主体301上分别设置有连接循环泵2输出端的起始接头进液端302、连接主管路1的起始接头连接端303和连接热水器6进液端的起始接头出液端304，所述起始接头主体301由起始接头内管305和起始接头外管306组成，所述起始接头进液端302和起始接头连接端303之间设置有起始接头内管305，所述起始接头出液端304连通起始接头外管306内腔；

所述地热管路4由地热管中管30构成，所述地热管中管30包括具有导热功能的地热外管31和具有隔热功能的地热内管32，所述地热内管32通过至少一条加强筋c33同轴设置在地热外管31内，所述地热内管32内设置有热水流道，所述地热外管31内设置有回水流道，所述热水流道截面积等于回水流道截面积，并通过地热内管32可将热水流道内的温度传导至回水流道内，平衡回水流道的温度

原理：

如图1或25所示：

其起始接头进液端302通过普通接头连接循环泵2，循环泵2连接热水器；其接头连接端303通过管中管接头311连接管中管，若干个管中管形成地暖的加热管路。循环泵2抽取热水通过起始接头进入管中管内管，在管中管的端部热水流动至外管内并加热房间，冷却的热水从起始接头出液端304回流至热水器并重新加热。本发明的作用就是用于连接循环泵2并将热水运送至地暖管路，然后收集冷却的水，使之回流至热水器中。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。