开源节流太阳能热水器节水循环装置结构设计毕业设计报告定稿

长沙民政职业技术学院毕业设计说明书题目：“开源节流”太阳能热水器节水循环装置结构设计产品设计工艺设计方案设计√类型：指导老师：系别：电子信息工程学院班级：机电1331班学号：姓名：2015年12月12日

摘要本文简要介绍了节水装置的概念，组成，分类，特点，PLC控制的特点及国内的发展状况。

本文对太阳能热水器节水装置进行总体方案设计，确定了节水装置工作原理，制作初衷，同时，设计了节水装置的产品结构，计算出了每次节约的水费已经节省的时间，设计了四合一结构。设计出了增压循环一体化技术和双延时技术，大大提高了节约水的多少以及等待来水时间。利用可编程序控制程序对循环装置进行控制，选取了合适的单片机型号，安装时，根据热水管路长度设定好第一个延时时长，当需要使用热水时,启动节水装置开关，由水流开关发出电信号指令让循环泵将热水管中的冷水循环到水箱中，等过了设定的延时时长，打开水龙头就有热水。因第二个延时开关的作用，热水器出热水后，循环装置自动停止工作，热水器正常运行。关键词循环泵；延时开关；单片机；循环水泵和温度传感器

目录

TOC\o"1-3"\h\u1.绪论 52太阳能热水器节水装置概述 62.1节水装置原理 62.2

节水装置组成和分类 62.2.1节水装置的组成 62.2.2

市场上的同类品牌各自优劣 72.3技术水平 72.3.1增压循环一体化技术的使用 72.3.2双延时技术的独家运用 72.3.3手机APP平台控制wifi开关和单片机控制技术的完美结合运用 82.3.4耐高温、耐干磨设计。 82.3.5自动检测功能 82.4新颖性和独特性 82.4.1个性化设置。 82.4.2适用性广。 82.4.3智能化遥控。 82.4.4使用范围广。 82.5用途和应用范围 92.5.1用途： 92.5.2应用范围： 93．经济寿命和所处阶段 103.1经济寿命 103.2所处阶段 104．市场保护措施 114.1对于产品核心技术 114.2在市场经营方面 114.3商标、品牌保护方面 115.项目研发计划 126.项目作品生产计划 137．结论 14参考文献 14致谢 15附录委托加工合同意向书 15

1.绪论本文简要介绍了节水装置的概念，组成，分类，特点，PLC控制的特点及国内的发展状况。

本文对太阳能热水器节水装置进行总体方案设计，确定了节水装置工作原理，制作初衷，同时，设计了节水装置的产品结构，计算出了每次节约的水费已经节省的时间，设计了四合一结构。设计出了增压循环一体化技术和双延时技术，大大提高了节约水的多少以及等待来水时间。利用可编程序控制程序对循环装置进行控制，选取了合适的单片机型号，安装时，根据热水管路长度设定好第一个延时时长，当需要使用热水时,启动节水装置开关，由水流开关发出电信号指令让循环泵将热水管中的冷水循环到水箱中，等过了设定的延时时长，打开水龙头就有热水。因第二个延时开关的作用，热水器出热水后，循环装置自动停止工作，热水器正常运行。

2太阳能热水器节水装置概述

2.1节水装置原理太阳能热水器刚启动时，由于热水管路较长，要将热水管中的冷水排完才有热水，每次冷水排放时间长达1-4分钟，造成了极大的浪费和不方便。为解决这个问题，我们成功研发了“太阳能热水器双延时控制自动热水循环装置”安装时，根据热水管路长度设定好第一个延时时长，当需要使用热水时,启动节水装置开关，由水流开关发出电信号指令让循环泵将热水管中的冷水循环到水箱中，等过了设定的延时时长，打开水龙头就有热水。因第二个延时开关的作用，热水器出热水后，循环装置自动停止工作，热水器正常运行。简单地说，装上节水循环装置后，需要用热水时,提前几十秒启动一下节水装置,即可实现“一开即见热水”2.2

节水装置组成和分类

2.2.1节水装置的组成

该装置由遥控开关、按键开关、水流开关、单片机、循环水泵和温度传感器组成,并通过电子技术完美结合而成，是一款实用新型产品。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示。节水装置组成方框图:Water-savingdevicecompositionblockdiagram（一)执行机构

包括延时开关，循环泵，单片机等

1、延时开关

凭借此技术获得了实用新型发明专利。该技术可根据用户热水管实际长度设定循环泵自动开关时间，控制循环装置，个性化定制的同时将能耗降到最低点。2、循环泵循环泵可加速水循环的速度，减少等待热水的时间，还可增强水压，解决了农村因水压不够无法使用热水器的问题3、单片机可实现节水装置的智能遥控操作，让距离不再是问题，可在房间任意位置控制节水装置开关

(二)控制系统

安装时，根据热水管路长度设定好第一个延时时长，当需要使用热水时,启动节水装置开关，由水流开关发出电信号指令让循环泵将热水管中的冷水循环到水箱中，等过了设定的延时时长，打开水龙头就有热水。因第二个延时开关的作用，热水器出热水后，循环装置自动停止工作，热水器正常运行。

(三)水温检测装置

通过温度传感器，直接可以从外部看出温度的大小，在我们的升级换代产品中，可以实现手机app和智能远程控制。2.2.2

市场上的同类品牌各自优劣品牌有海盐开畅电子东日太阳能制造厂芬尼、威乐、好特、宝源、其中海盐和东日生产太阳能热水管排空阀，与节水装置不一样，且他们的主要业务为太阳能热水器，排空阀仅仅是拓展芬尼的节水装置，针对的是大工程项目系统，且售价较高和威乐、好特、宝源三个品牌比较，这三个品牌市场覆盖面不是很广，湖南的实体店市场是空缺。相比较，我们的优势在于，掌握双延时技术专利，很好地控制了成本，具备价格优势我们的劣势在于，产品过于单一，针对同类产品的竞争，当然，我们要不断升级换代，进行技术更新和研发，实现产品的多元化。2.3技术水平2.3.1增压循环一体化技术的使用可谓国内领先，极大提高了太阳能热水器使用的舒适性，解决了农村家庭、别墅等因水压不足，无法使用热水器的问题；2.3.2双延时技术的独家运用为国内首创，可以根据客户家热水管长度和使用热水的时长，个性化设置两个延时时长，省去了手动操作的麻烦，实现了节水装置的全自动运行。2.3.3手机APP平台控制wifi开关和单片机控制技术的完美结合运用可实现节水装置的智能遥控操作，让距离不再是问题，可在房间任意位置遥控循环装置开关。2.3.4耐高温、耐干磨设计。循环装置可用于100摄氏度高温，使用寿命长；2.3.5自动检测功能循环装置主板具有自动检测功能，随时检测装置运行情况，出现故障及时报警。2.4新颖性和独特性2.4.1个性化设置。双延时技术的使用，可以个性化设置循环装置的运行时间，既节能又能提升热水器使用的舒适度；2.4.2适用性广。该装置与现有的太阳能热水器的仪表控制不冲突，不需要改变太阳能热水器的安装线路，已安装的太阳能热水器可使用、更换热水器品牌对循环装置功能发挥不造成影响；2.4.3智能化遥控。单片机控制技术和手机APP平台的运用，可以智能化遥控节水装置的开关。2.4.4使用范围广。相比较海盐开畅、东日等品牌的排空阀，针对的是热水管道排空防冻裂的北方市场，芬尼循环系统针对的大型工程市场，太阳能热水器双延时控制自动热水循环装置体积小巧、安装方便，可安装于热水器与水龙头之间的任意位置，南北通用、城乡兼顾。2.5用途和应用范围2.5.1用途：第一，用于太阳能、空气能热水器等设备的热水循环，使用热水前，循环装置先将热水管中的冷水循环至水箱，即可实现龙头一开、热水即来，这样，节省了时间，无需等待；节约了水资源，实现了冷水循环利用；第二，用于农村家庭、别墅等区域的生活用水增压。第三，用于北方家庭冬天水管防冻裂，能将水管中储存的水排空。2.5.2应用范围：第一，普通家庭、学校、企业、酒店、公共卫浴澡堂等第二，太阳能一体化建筑第三，太阳能热水器、空气能热水器升级换代过程中的技术运用等。

3．经济寿命和所处阶段3.1经济寿命太阳能热水器的经济寿命。作为国家新能源产业的发展重点，宏观政策和消费趋势都为太阳能热水器行业的发展创造了良好的市场环境，2009年太阳能热水器“下乡”，标志着太阳能热水器得到国家认可，中国太阳能热水器行业已迈入新的时代。未来5-10年中国太阳能热水器市场保有量仍将保持20%以上的增长率。项目的经济寿命。太阳能热水器的巨大市场前景和不可估量的经济寿命，告诉我们，作为它的必备的配备装置，太阳能热水器节水循环装置也有着巨大的市场容量有待挖掘。从循环装置本身来说，一直以来都是作为太阳能热水器生产厂家的附带产品进行生产销售，作为一个行业的良性运作来说，还刚刚起步，有着巨大潜力的同时，也面临市场主体参差不齐、行业技术标准不完善、企业技术研发实力弱等诸多问题，这是太阳能热水循环系统这一项目经济寿命中的不确定因素。如何规避这些问题，我们将在风险应对中详细阐述。3.2所处阶段太阳能热水器节水循环装置行业处于逐步成熟稳定阶段，市场上已有芬妮、威乐、好特等品牌，与之比较，我们的优势体现在技术的综合利用和使用范围更广方面，我们的产品还针对农村家庭这一空白市场。项目所处阶段：已经投入生产，并已运营一年，实现盈利3万余元；已经顺利入住长沙民政学院创业孵化基地，并获得5万元创业资助补贴；已经初步形成自己的融资方式和营销模式；已经签订代加工生产合同；已经组建精诚合作的团队；已经开辟网络销售平台；已经着手建立自己的门店

4．市场保护措施为了让项目实现良性循环，项目团队已经开始着手对项目进行合理的保护：4.1对于产品核心技术已获得一项国家专利（专利号：ZL201320438027.X）对已研发成功的传感器运用的智能遥控技术和手机APP客户端正着手申请国家专利；4.2在市场经营方面“太阳能热水器双延时控制自动热水循环装置”创业项目已经取得了取得合法工商登记。并积极筹划扩大经营，正申请注册公司；4.3商标、品牌保护方面产品正积极申请商标和相关品牌知识产权保护；从这3方面可以看到对于产品，我进行了较好的市场保护，有效的确保项目在一定时期内在市场上拥有创新性和核心竞争力。

5.项目研发计划第一代产品“太阳能热水器双延时控制自动热水循环装置”已经研发成功，获得国家专利，并投入生产，开始运营；第二代产品“智能遥控热水循环装置”已研发成功，通过试生产试运行，正申请国家专利，预计2015年8月获得国家专利证书；第三代产品“物联网应用的手机APP平台控制的热水循环装置”也已研发成功，正在进一步调试阶段，预计将于2015年7月递交专利申请。

6.项目作品生产计划第一步，已从2014年开始小批量生产300台，现已全部销售完毕第二步，由于经营范围的进一步扩大，为满足正在筹备的入驻长沙门店的市场需求，我们已与长沙龙马暖通有限公司签订代加工协议，并形成三年生产规划，计