摘 要：每逢進(jìn)入冬季，我國北方大部分城鎮(zhèn)均采用統(tǒng)一的供熱管道進(jìn)行供暖，其中大部分居民小區(qū)及企事業(yè)單位仍采用水暖。在此過程中，消耗了大量的不可再生能源，由于不同居民或單位對室溫需求不同，但用戶不能自行控制供暖溫度，所以在溫度過高情況下，只能通過開窗等方式降低室溫，造成不必要的浪費。目前，市面上對于水暖供暖的控制僅停留在機械化和半智能化的水平，沒有達(dá)到智能化。本裝置的研究立足于實現(xiàn)供暖控制的智能化，用戶可根據(jù)需要自行調(diào)整室溫，終端設(shè)備將根據(jù)采集信息自動進(jìn)行處理，從而既方便了用戶又節(jié)省了資源。

關(guān)鍵詞：自動控制節(jié)能電磁閥紅外 不可再生能源 設(shè)備

中圖分類號：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0001-02

目前，關(guān)于可調(diào)溫式暖氣管的研究還比較少見，主要有三種—— 分別是通過刷卡、紅外遙控或紅外監(jiān)測裝置控制供暖閥門開關(guān)。其中，第一種是通過刷卡來控制暖氣的開和關(guān)—— 刷卡便打開暖氣閥門，不刷卡便關(guān)閉暖氣閥門；第二種是通過類似于電視遙控器的紅外遙控裝置控制暖氣設(shè)備的開和關(guān)；第三種是通過紅外檢測裝置在室內(nèi)一定范圍內(nèi)檢測是否有人活動，如果有，則打開供暖閥門，否則關(guān)閉。上述前兩種裝置并不能根據(jù)用戶的需要和實際的室溫，實現(xiàn)供熱管道內(nèi)溫度的調(diào)控，也達(dá)不到節(jié)能減排的目的，第三種裝置在一定程度上實現(xiàn)了減少供熱系統(tǒng)能量浪費的目的，但是并不能調(diào)節(jié)室內(nèi)供熱管道內(nèi)的水溫。整體來看，以上三種供暖控制方式均沒有實現(xiàn)智能調(diào)溫的功能，也沒有真正達(dá)到人機互動。

本文所設(shè)計裝置立足實現(xiàn)由用戶根據(jù)自身喜好和實際需要，在供熱系統(tǒng)允許的溫度范圍內(nèi)，通過紅外遙控設(shè)定溫度，系統(tǒng)根據(jù)所設(shè)置的溫度，自動調(diào)節(jié)裝置中閥門的開與閉，以使得室溫穩(wěn)定在所設(shè)定的溫度附近—— 不僅能夠滿足用戶自身的需求，也可以在不引起居民生活不適的前提下盡可能的避免能源的浪費。

1 技術(shù)方案

1.1 可控溫暖氣管裝置模塊組成及各自作用

系統(tǒng)由三大模塊組成（如圖1所示），分別為電源模塊、mcu模塊、電磁閥及其驅(qū)動電路模塊。電源模塊包括5 V穩(wěn)壓模塊、24 V直流電源模塊。其中24 V直流電源模塊直接由24 V低壓電源提供，并向兩個電磁閥供電；5 V穩(wěn)壓模塊由24 V直流電源接入LM2940穩(wěn)壓電路實現(xiàn)，并向單片機最小系統(tǒng)供電。mcu模塊組成設(shè)備有：ats89c52單片機最小系、DS18B20數(shù)字溫度傳感器、12864液晶顯示器、紅外控制設(shè)備。其中ds18b20為一款精度高、功能強大的數(shù)字溫度傳感器，在本系統(tǒng)中其主要作用為實時采集室內(nèi)溫度t1，并將數(shù)據(jù)傳送至單片機系統(tǒng)進(jìn)行處理；紅外控制設(shè)備接收用戶設(shè)定的溫度值t2，并將接收數(shù)據(jù)傳送至單片機；ats89c51單片機最小系統(tǒng)主要包括時鐘電路和復(fù)位電路，在本系統(tǒng)中的主要作用為接收并處理溫度信息，通過對比t1與t2的值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序流程產(chǎn)生相應(yīng)動作，從而控制電磁閥的開啟與關(guān)；12864液晶顯示器為一款帶有漢字字庫的液晶顯示器，主要用來顯示室內(nèi)溫度信息，實現(xiàn)人機交流。電磁閥及其驅(qū)動電路模塊由兩個常開型電磁閥及其驅(qū)動電路組成，用于響應(yīng)相應(yīng)指令，控制暖氣片中水流的通斷。

1.2 設(shè)備工作流程

用戶根據(jù)12864液晶顯示屏所示室內(nèi)溫度信息及自身感覺冷暖情況，通過紅外遙控器設(shè)定所需室溫，單片機接收到溫度信息后與數(shù)字溫度傳感器傳輸?shù)臏囟刃畔⑦M(jìn)行對比，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，輸出相應(yīng)指令控制電磁閥的通斷。單片機程序流程圖如圖2所示。

1.3 用戶操作使用方法

利用溫度傳感器實時測取室內(nèi)溫度，人們通過液晶顯示屏實時看到室內(nèi)溫度，若室內(nèi)溫度不合適，可使用紅外遙控設(shè)置自己偏好的室溫。紅外線接收器先接收遙控發(fā)出的紅外信號，紅外信號接著被傳送到單片機控制模塊，經(jīng)過單片機的處理之后，將決定暖氣片的進(jìn)水端電磁閥與出水端電磁閥的開與閉。室內(nèi)溫度高于所設(shè)置的溫度時，進(jìn)、出水端電磁閥均自行關(guān)閉，暖氣管中的水將通過三通接頭改變流動方向，繞過暖氣片流動。待到室內(nèi)溫度低于設(shè)定溫度一定值時進(jìn)、出水端電磁閥再一同打開，從而實現(xiàn)了暖氣管實時控溫的智能化。

2 實用性論述

經(jīng)查閱相關(guān)資料[5]，對于一間長4 m，寬4 m，高3 m的臥室，其通過長200 cm，高150 cm的窗戶和寬80 cm，高230 cm的門以及墻面向外散熱功率為1850 W。假設(shè)暖氣片散熱功率為2000 w，室溫維持在25 ℃，可知此時室內(nèi)空氣密度為1.1691 kg/m3，空氣比熱容為Cv=0.71125 kJ/（kggk）。將高溫水對電磁閥氧化等因素考慮在內(nèi)，經(jīng)計算得：電磁閥在無故障情況下可連續(xù)使用2～3年。根據(jù)實際，每年暖氣使用時間一般為4個月，因此得電磁閥使用年限為4～5年。

經(jīng)分析得：電磁閥在一定程度上在此具有實用性。其可以在使用期間節(jié)省大量不必要的能源，而購買這部分能源的費用遠(yuǎn)超電磁閥本身。

3 結(jié)語

通過對本裝置仿真實驗，其可以達(dá)到預(yù)期的效果，溫度控制精度為1 ℃。與其他相關(guān)裝置相比，在滿足用戶需求的同時，還能節(jié)省能源，提高能源的利用效率，具有一定實用性。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇嶺，柳泉冰，汪映，等.脈寬調(diào)制保持電磁閥驅(qū)動參數(shù)的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2005（7）.

[2]楊丙聰，許忠仁，劉曉峰.基于AT89S52單片機的智能溫度控制器的設(shè)計[J].測控技術(shù)，2007（10）.

[3]楊萬超.51單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2009（29）.

[4]李廣榮，鄭萍.利用單片機改進(jìn)電磁閥驅(qū)動[J].電子產(chǎn)品世界，2003（22）.

[5]景江紅，蘭中秋.淺談水暖暖氣片的設(shè)計[J].山西建筑，2009，35（1）.