实时热水增压循环系统设计

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　　[摘要]大面积的住宅中由于水系统管路复杂，管道阻力上升等原因，导致的末端用户流量不足，使用热水时需长时间等待，浪费了水资源和时间。本项目给出了一种经济适用的解决方案，采用水龙头启动方式，利用温度传感器、流量开关采集信号、单片机程序控制水泵和换向阀执行动作，解决常规系统中热水增压、循环独立配置，手动、定时或末端恒温等的热水循环的启动控制方式的配置复杂、浪费热量等缺点。
　　[关键词]循环水系统 实时增压
　　1.项目背景
　　如今在家庭水系统中，想要使用热水通常需要先放出一部分冷水，根据大量调查数据，91%的用户会选择将这些冷水浪费。同时还存在的一些问题：如使用太阳能热水器由于受室外受温度低、光照条件差等因素影响，导致热水温度变化较大不一定足够使用、管路长管道阻力大，在使用热水时需要等待较长时间热水才能从热源达到末端，热水经过长管路到达末端时水压也比较低。这样一来浪费了大量的水资源，到达末端的水热量也不满足日常使用需求。如今市场上现有的同类型产品存在不足：产品集成度不高，部分部件裸露在外需要现场安装，工艺质量受到现场施工人员的水平影响。
　　本项目基于以上原因，实现了实时增压、水循环等功能，可以提高用户用水体验，减少资源浪费，降低使用成本，利于建设资源型社会。本文对项目开发中面临的问题以及解决方案进行了详细的设计及合理的安排，根据单片机编程、三维造型技术对系统的各个功能进行了实现。
　　以太阳能热水器和电热水器为例，本系统在阴雨天太阳能热水器加热的水不能够达到设定温度时，系统将电热水器串联进入水系统，将太阳能加热过的水再次加热到设定的温度。而传统做法在太阳能热水器的出水温度达不到设定温度时，弃用所有太阳能已经加热过的水，转由电热水器重新抬高凉水温度到设定值，浪费了太阳能热水器加热的那部分能量。
　　实时热水增压循环系统具有热水循环、管道增压、提升能源利用率、节约运行成本等特点，可以通过流量开启、手动开启、定时开启、远程遥控和恒温控制等方式进行控制，具有操作灵活，功能性强，节约能源，快速出水等特点，具有广泛的应用价值。
　　2.系统设计
　　系统最终能达到的功能有水龙头打开后快速出热水，系统工作后，热水即开即用;增加管道壓力，增加出水量提高用户体验。
　　热水增压循环模块有出水口和入水口。铺设有热水管、回水管、和冷水管。户外供水管进入室内后通过补水三通接入室内水系统，将补水三通与回水管三通和冷水管连接，回水管三通与热水循环模块和回水管相连接，将热水循环模块出口与热水器入水口相连接，热水管出水口与回水管相连接（回水管中需要安装止回阀）。
　　机械部分硬件：水泵、管路连接件、箱体、密封件。
　　电控部分硬件：单片机、继电器、流量开关、温度传感器、显示器、按键。
　　使用温度传感器和流量开关采集数据，温度传感器为数字信号，流量开关为模拟量信号，输入单片机后判断控制逻辑，控制放大单元输出信号，驱动水泵执行动作。
　　当流量开关开启时，系统开始执行动作，将水泵开启。当系统关闭延时计时器到达设定值与温度传感器达到设定值，系统停止动作，将水泵关闭。
　　3.系统工作模式
　　（1）脉冲水流模式。开热水器任意一个热水水龙头开二到六秒后关掉，机器自动启动，机器默认两分钟后自动关机，停止后即是热水。
　　（2）温控模式。设定温度，当回水管温度低于设定温度时，机器自动启动，高于设定温度自动关机，保持热水管温度相对恒定。
　　（3）定时模式启动。可根据家庭用水习惯设置早、中、晚三个定时开、关时段。在设定的工作时间段内，机器自动开启。
　　（4）防垢防冻模式。利用物理防垢，电加热防冻保护功能。
　　4.系统的优势
　　本热水循环系统具有热水响应速度快，提高用户体验;系统增压，让出水更加顺畅，能够实现多热源联动。同时充分利用废弃能源，同时采用多种控制模式，灵活便捷适合多种场景使用。
　　5.结束语
　　实时热水增压循环系统作为一种新型的集水系统增压、水路循环、多热源联动功能于一体的系统，当需要使用多热源时只需要将补水管接入廉价热源，然后将廉价热源的出水口与回水三通相连接便可。本系统具有简洁、配置灵活、操作简便、热水响应快、节约热能、适用范围广等优点，具有广泛的推广应用价值。
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