摘 要

节能与环保是当今研究的热点问题，太阳能热水器因为节能环保也被广泛使用，但其中仍然存在两个主要问题值得研究探讨：一是从建筑屋顶到家里的热水器，管道将储存大量的冷水，洗澡前需要放水，所以这将会造成淡水资源的浪费；二是打开阀门时，水温有时候冷，有时候热，出水温度不合适，并且无法自动调节出水温度。因此进行《太阳能热水器节水系统设计与研究》具有重要的理论意义和实际工程应用价值。

本文主要完成了控温混水装置设计、节水装置设计与分析。其中控温混水装置设计部分主要针对太阳能热水器进行了控温混水方案的探讨与制定，以及装置主要组成部分的选择和设计原理的制定，目的是为了可以自动调整冷热水混合比例，这样人们在使用时就可以直接获得想要的出水温度。节水装置部分主要设计了该装置的工作原理，确定了装置的主要组成部分，目的是为了把管道内存有的冷水回流使用，避免造成淡水资源的浪费。并且对该装置的节水效果做出了理论分析。

关键词：太阳能热水器；节水；控温

Abstract

Energy saving and environmental protection is the hot issue of today's research, solar water heaters is also widely used because of energy saving and environmental protection, but there are still two main problems worthy of study: First,the pipeline from the roof to the home of the water heater will store a lot of cold water, if we want to take a bath, we need to drain, so this will result in waste of fresh water resources; the second is to open the valve, the water temperature is sometimes cold, sometimes hot, the water temperature is not appropriate, and can not automatically adjust the water temperature. Therefore, the "solar water heater water-saving system design and research" has important theoretical significance and practical engineering application value.

This paper mainly completed the design and analysis of water temperature control device. The design of the temperature control mixing device is mainly for the solar water heater for the temperature control program and the development of temperature control, as well as the installation of the main components of the design and design principles, the purpose is to be able to automatically adjust the hot and cold water mixing ratio, so People can use the direct access to the desired water temperature. The water-saving part of the main design of the device works, to determine the main components of the device, the purpose is to pipe the cold water back to use, to avoid the waste of fresh water resources. And the water saving effect of the device is analyzed theoretically.

Key words: Solar Water Heaters; Water Saving; Temperature Control

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 能源消费现状 1

1.1.2 对太阳能使用情况 2

1.1.3 热水器的主要类型 2

1.2 国内外研究现状 3

1.2.1 国外太阳能热水器发展现状 3

1.2.2 国内太阳能热水器发展现状 3

1.3 研究目的及意义 4

1.4 研究内容 4

第2章 控温混水装置设计 5

2.1 太阳能热水器控温混水 5

2.1.1 控温混水的意义 5

2.1.2 控温混水技术现状 6

2.2 控温混水装置方案 7

2.2.1 混水方案讨论 7

2.2.2 最终混水控制方案 8

2.3 控温混水装置主要模块 9

2.3.1 控制系统 9

2.3.2 主控单元 9

2.3.3 温度采集模块 11

2.3.4 步进电机驱动模块 13

2.3.5 混水装置主要阀门 13

2.3.6 时钟模块 14

2.3.7 人机接口模块 14

2.4 控温混水装置设计原理 14

2.4.1 装置工作原理 14

2.4.2 电气控制原理 15

第3章 节水装置设计与分析 17

3.1 节水装置工作原理 17

3.2 节水装置主要组成部分 17

3.2.1 液位采集模块 17

3.2.2 A/D转换模块 17

3.2.3 单向阀 18

3.2.4 冷水收集箱 18

3.3 节水分析 18

第4章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 22

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 能源消费现状

根据英国石油公司发布的《世界能源生产》报告，其中供应和消费统计报告中提供的世界能源统计数据，可以很明显的发现，全球石油消费总量年增长再次达到百万吨，同时还可以看出，中国不仅是全球能源消费最大的国家，也是世界上煤炭消费最大的国家。

大家都知道，能源与国家的发展、安全等各个方面密切相关，能源是人类和国家发展生存的重要基础。化石燃料的燃烧是人类生活中主要的能源来源，但是地球上的燃料资源不是无穷无尽的，地球上常规能源使用年限如图1.1所示。