家用太阳能节水控制阀设计

王幸运　王会　张钊

摘 要

针对日常生活中使用太阳能时对节水及便捷需求，本文设计一种家用太阳能节水控制阀，其可解决存留在太阳能热水管中冷水未被利用和手动调节水温时不稳定问题，为用户达到节约了水资源同时又方便快捷的目的。

【关键词】混水阀 节水控温装置 太阳能热水器

1 引言

随着生活水平的提高，太阳能热水器的使用已经走进了千家万户，随之带来了水资源浪费与控制复杂等问题。并且在智能家居飞速发展的今天，这些问题已经给人们的日常生活带来诸多不便。于是本文便设计了一种智能控制混合阀，可解决存留在储水箱到用户的管道中冷水的利用问题，并避免了手动调节水温带来的水浪费与不便等问题。

2 配套混水阀设计及其原理

混水阀结构模型如图1所示，其工作原理如图2所示。

2.1 混水阀结构设计

此装置较传统的混水阀相比，升级为四通两种模式的混水阀（模型见图1）。增加一个存水箱与混水阀接通，并利用单向阀可使水流向冷水管，并防止产生回流现象。在热水管和出水口分别安装一个温度传感器，并有89C52单片机进行数据采集，经过数据处理，再去控制混水阀上安装的步进电机，也将由89C52单片机对其进行控制。

2.2 工作原理

太阳能节水控制阀装置工作原理如图2所示。

（1）打开中间四通混水阀，由温度传感器可检测热水管水温，经过单片机对信号的处理，如果水温未达到设定温度时，此时混水阀由步进电机控制转动到图3所示位置，此时，热水管中存留的凉水流进存水箱。

（2）当热水管水温达到设定温度时，混水阀转动到图4所示位置，此时混水阀混入的凉水与热水由出水管流出。

（3）上述（2）以确保热水与冷水的混合，此时，出水口的温度传感器可以采集水温，再根据用户事前设定的温度，调节步进电机控制冷热水进水比例，直到流出的水溫保持在预设范围，确保出水口水温恒定。

（4）当使用稳定后，进入（2）后存水箱的水由控制系统打开单向阀并入冷水管，使存下的冷水混入自来水管中，确保水资源的合理利用。

3 配套混水阀电路及控制原理

太阳能节水控制阀装置电路控原理如图5所示。

（1）在工作状态下， 单片机 P2^7 和 P2^6 控制升温按钮和降温按钮，用户根据自己的需要通过升温按钮和降温按钮设定所需温度，并由12864液晶显示屏显示设定水温，而且也显示出温度传感器所采集的温度。

（2）单片机 P3^4，P3^5，P3^6，P3^7 端口的控制的步进电机。首先，根据热水管的温度的高低调节电磁阀的模式，控制水流向存水管或出水管。当热水管温度达到要求时，此时步进电机再根据出水口的温度传感器控制步进电机的左旋或右旋，调节热水冷水的比例进入比。

（3）P3^0的单向电磁阀控制存水箱的水并入冷水管。

4 结论

本设计产品与传统混水阀系统相比，不仅可以充分利用热水管中的冷水，同时它还能够解决平时困扰我们的热水器出水的忽冷忽热的问题，使水温更稳定，使用过程更安全；与当前市场上同类产品相比较，不仅智能化的产品设计可以得到消费者的广泛好评，并且该产品是在传统基础上进行的创新，所以成本较低、操作轻松、使用方便。所有这些，必将有利于本产品的使用和推广。

参考文献

[1]谢承，王秋娜.基于AT89S52单片机太阳能热水器控制系统的设计[J].信息系统工程，2012（04）.

[2]罗礼森.自力式恒温阀控温特性研究[D].广东工业大学 ，2008.

[3]刘斌勇.谈谈太阳能控制技术的发展趋势[J].太阳能，2009（02）.

作者单位

德州学院机电工程学院 山东省德州市 253023