實時熱水增壓循環系統設計

賀方昀 程宏佳

[摘要]大面積的住宅中由于水系統管路復雜，管道阻力上升等原因，導致的末端用戶流量不足，使用熱水時需長時間等待，浪費了水資源和時間。本項目給出了一種經濟適用的解決方案，采用水龍頭啟動方式，利用溫度傳感器、流量開關采集信號、單片機程序控制水泵和換向閥執行動作，解決常規系統中熱水增壓、循環獨立配置，手動、定時或末端恒溫等的熱水循環的啟動控制方式的配置復雜、浪費熱量等缺點。

[關鍵詞]循環水系統 實時增壓

1.項目背景

如今在家庭水系統中，想要使用熱水通常需要先放出一部分冷水，根據大量調查數據，91%的用戶會選擇將這些冷水浪費。同時還存在的一些問題：如使用太陽能熱水器由于受室外受溫度低、光照條件差等因素影響，導致熱水溫度變化較大不一定足夠使用、管路長管道阻力大，在使用熱水時需要等待較長時間熱水才能從熱源達到末端，熱水經過長管路到達末端時水壓也比較低。這樣一來浪費了大量的水資源，到達末端的水熱量也不滿足日常使用需求。如今市場上現有的同類型產品存在不足：產品集成度不高，部分部件裸露在外需要現場安裝，工藝質量受到現場施工人員的水平影響。

本項目基于以上原因，實現了實時增壓、水循環等功能，可以提高用戶用水體驗，減少資源浪費，降低使用成本，利于建設資源型社會。本文對項目開發中面臨的問題以及解決方案進行了詳細的設計及合理的安排，根據單片機編程、三維造型技術對系統的各個功能進行了實現。

以太陽能熱水器和電熱水器為例，本系統在陰雨天太陽能熱水器加熱的水不能夠達到設定溫度時，系統將電熱水器串聯進入水系統，將太陽能加熱過的水再次加熱到設定的溫度。而傳統做法在太陽能熱水器的出水溫度達不到設定溫度時，棄用所有太陽能已經加熱過的水，轉由電熱水器重新抬高涼水溫度到設定值，浪費了太陽能熱水器加熱的那部分能量。

實時熱水增壓循環系統具有熱水循環、管道增壓、提升能源利用率、節約運行成本等特點，可以通過流量開啟、手動開啟、定時開啟、遠程遙控和恒溫控制等方式進行控制，具有操作靈活，功能性強，節約能源，快速出水等特點，具有廣泛的應用價值。

2.系統設計

系統最終能達到的功能有水龍頭打開后快速出熱水，系統工作后，熱水即開即用;增加管道壓力，增加出水量提高用戶體驗。

熱水增壓循環模塊有出水口和入水口。鋪設有熱水管、回水管、和冷水管。戶外供水管進入室內后通過補水三通接入室內水系統，將補水三通與回水管三通和冷水管連接，回水管三通與熱水循環模塊和回水管相連接，將熱水循環模塊出口與熱水器入水口相連接，熱水管出水口與回水管相連接（回水管中需要安裝止回閥）。

機械部分硬件：水泵、管路連接件、箱體、密封件。

電控部分硬件：單片機、繼電器、流量開關、溫度傳感器、顯示器、按鍵。

使用溫度傳感器和流量開關采集數據，溫度傳感器為數字信號，流量開關為模擬量信號，輸入單片機后判斷控制邏輯，控制放大單元輸出信號，驅動水泵執行動作。

當流量開關開啟時，系統開始執行動作，將水泵開啟。當系統關閉延時計時器到達設定值與溫度傳感器達到設定值，系統停止動作，將水泵關閉。

3.系統工作模式

（1）脈沖水流模式。開熱水器任意一個熱水水龍頭開二到六秒后關掉，機器自動啟動，機器默認兩分鐘后自動關機，停止后即是熱水。

（2）溫控模式。設定溫度，當回水管溫度低于設定溫度時，機器自動啟動，高于設定溫度自動關機，保持熱水管溫度相對恒定。

（3）定時模式啟動?？筛鶕彝ビ盟晳T設置早、中、晚三個定時開、關時段。在設定的工作時間段內，機器自動開啟。

（4）防垢防凍模式。利用物理防垢，電加熱防凍保護功能。

4.系統的優勢

本熱水循環系統具有熱水響應速度快，提高用戶體驗;系統增壓，讓出水更加順暢，能夠實現多熱源聯動。同時充分利用廢棄能源，同時采用多種控制模式，靈活便捷適合多種場景使用。

5.結束語

實時熱水增壓循環系統作為一種新型的集水系統增壓、水路循環、多熱源聯動功能于一體的系統，當需要使用多熱源時只需要將補水管接入廉價熱源，然后將廉價熱源的出水口與回水三通相連接便可。本系統具有簡潔、配置靈活、操作簡便、熱水響應快、節約熱能、適用范圍廣等優點，具有廣泛的推廣應用價值。