基于热水器水资源浪费的思考及对策

　　[摘 要]随着经济的不断发展，人们对淡水的需求不断增加。据联合国公布的统计数据，全球目前有11亿人生活缺水，26亿人缺乏基本的卫生设施，而我们平时洗浴用水时，却往往遇到热水不能及时供应的情况，这就造成了水资源浪费。本文通过对“智能节水控温调节器”的研究，探索解决这一问题的方法。 　　[关键词]节水 智能 温度 　　中图分类号：G216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-00271-01 　　世界各国和地区由于地理环境不同，拥有水资源的数量差别很大。如果按水资源总量考虑，水资源总量居世界第六位，但是我国人口众多，若按人均水资源量计算，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位。我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家，已经被联合国列为13个贫水国家之一。 　　随着社会的进步、科技的发展，我们的生活中越来越多节水装置出现，而这些装置的出现，恰恰反映出平日里，我们的用水细节上还存在浪费现象。而我们的智能节水控温调节器也正是建立在对某个具体问题的分析上得出的。 　　譬如在寒冷的冬天，洗热水澡是一件必不可少的事，因此家家都会备上一台热水器，以此来满足对热水的需要。 　　一、洗浴水资源浪费现象及分析 　　（一）热水器热水供应不及时 　　我们发现，市面上的热水器普遍存在一个问题：当我们打开热水龙头的时候，花洒中并非立刻出来热水，回想一下我们洗澡的片段：打开热水龙头，放掉一段水，几十秒后，看到放出来的水有热气冒出来，然后调温，而真正使用前的小段水就会白白被浪费。 　　大量事实证明，我们所使用的热水器与水龙头之间相连的热水管管道内蓄存着冷水，我们称其为“使用前无效出水量”。这些“无效热水”在人们沐浴、盥洗时被白白排掉。我们大致测算，如果热水器水箱距离水龙头的管线长5米，夏天洗一次澡，要排掉3升至4升无效热水；冬天洗一次澡，则要排掉7升至8升无效热水。 　　（二）现有热水器循环装置不经济 　　“无效出水量”无法利用的现象造成了人们生活中节水的一个难题。虽然有少部分人已经会把部分“无效热水”通过人工方式装储起来使用，但效果明显不佳，效率也极其低下。 据能源专业评估公司测算，全国每年从家庭热水器中浪费的“无效出水量”至少达100多万吨，相当于5个中型自来水厂全年生产的水量。随着使用热水器用户的逐渐增多，浪费用水的现象将会越来越严重。 　　为解决热水器节水问题，一些厂商推出太阳能热水管排空阀、热水管循环装置等产品，用来消除或减少太阳能热水器“使用前无效出水量”，然而由于这些产品采用电动或遥控装置，存在功耗大、不易安装、易损坏、要维修、不够安全、使用不方便等缺点，所以无法被广泛推广使用。 　　二、智能节水控温调节器的研究与探析 　　（一）智能节水控温调节器的基本结构 　　我们研究的智能节水控温调节器简图如图1所示。其主要实现在用户使用热水时，收集热水管中的预留冷水，达到所需温度后出水的功能。 　　图a、图b为产品的局部剖视示意图，其中A为入水口，接热水器水管；B为冷水出口，接蓄水池；C为热水出口，接花洒、水龙头。 　　当温度（水温）低于某一设定的温度值时，B导通，C关闭，水管中的水将会被导入一个特定的蓄水池中，如图a所示。 　　当温度超过设定的温度时，C导通，B关闭，调节器才会将水从水龙头中放出，如图b所示。 　　（二）智能节水控温调节器的主要功能 　　本装置可以实现以下几个功能： 　　1.冷水储蓄： 　　最大程度地将原本浪费的水利用起来，无需在洗热水澡时再用容器把冷水接起来，而收集起来的水可用于日常所需； 　　2.智能控温： 　　概述中所提的温度设定值，该值由用户自由设定，通过控制器输入用户所需的水温温度命令，由单片机进行判断，电磁阀执行开关，改变管道中水流的路径，从而实现控温功能。下图为实验时单片机样机工作时的两种工作状态。 　　（三）智能节水控温调节器的技术原理 　　当测温传感器测得水的温度后并将其转化为电信号传输给温度控制器（单片机），控制器利用已编好的程序判断水流的温度是否到达设定温度，假定设置温度为25℃，当水流温度未达到25℃，也就是热水器启动第一阶段时，水流温度并未达到测温传感器触发的温度，所以未达到设定温度的冷水，将被导出，进入特定蓄水装置。当水流温度达到或高于25℃时，测温传感器接收信号，转化为电信号反映给控制器，控制器再将判断结果转化为信号传达给电磁换向阀开启，由此控制水流流向热水管道出口。 　　（四）装置优势 　　节约水资源，提高资源利用率，改善人们的卫浴体验。在家庭供水系统中加入本产品有很大的实用性，并且符合当下建设资源节约型、环境友好型社会的发展趋势。值得一提的是，目前此领域还未得到广泛开发，在卫浴系统中使用本产品，具有很大的市场前景和价值。 　　本装置的优势表现在以下几点： 　　1.整套装置配备价格实惠，性价比高； 　　2.自动化程度高，系统运行稳定可靠； 　　3.具有强大的兼容性，适合各种水管系统； 　　4.节约能源，保护环境。 　　三、结束语 　　基于对洗浴用水水资源浪费问题，我们致力于开发智能节水控温调节器装置，运用已学到的知识如二维制图、三维制图、渲染、单片机等，从温度、及自动化方面着手，不仅解决了洗浴用水中无效出水量的浪费问题，并且还使水温保持在人体最适宜的25～40℃之间，把“节约型”与“舒适型”结合在一起，在节约资源可持续发展的同时还兼顾工作稳定及使用方便的优点。产品的设计也符合当下构建“节约型”社会的大潮流，积极向可持续性发展的观念靠拢。