[教学]室内暖气温度控制器

[教学]室内暖气温度控制器

室内暖气温度控制器(类)

一、项目开发背景

1.1暖气的概述

暖气狭义上是指一种集中供暖设施。它由管道(即暖气管)将锅炉产生的蒸汽或热水输送到房间或车体内的散热器(即暖气片)，散出热量，使室温增高，然后流回锅炉重新加热、循环。有时也将“暖气片”称作“暖气”。

1.2暖气的使用现状

中国秦岭-淮河以北的城市，都建有全城规模的暖气管道网络，由政府或政府指定的公司运营，在冬季提供集中供暖服务，服务水平、收费标准和供暖起止日期，在各地各有不同。

秦岭-淮河以南的城市，一般没有全城规模的暖气网络，但存在较小规模(如一个住宅小区内、一个校园内、一个厂区内)的暖气网络。

集中供暖的好处较为明显，供暖效果好，资源利用率高，平均成本较低。缺点主要有:住户没有选择权，也无法调节温度高低;高层住户的供暖效果相对较差，收费却相同;部分住户欠费，但暖气却照常使用，有欠公平之嫌(针对此点，个别地区已经开始将管网设施改造为每户一阀，拒绝为欠费住户供暖)。

由于住户没有选择权，无法调节室内温度高低，造成室温过高，空气流通不好。长期如此居民出现皮肤发紧，口唇干燥、咽部发痒、咳嗽、流鼻血等“暖气病”。如果是居住在可自动调节室温的供暖小区，用户家庭就会出现频繁开关暖

气，室内温度变化较快的情况。这样不仅会增加能源消耗，也对健康不利。会危害到1、呼吸系统嘴唇干裂、鼻咽干燥、干咳声嘶，都是“暖气病”引起的上呼吸道症状2、心血管系统推动全身的血液循环，暖气过热“抢走”人体的水分，会导致血液黏稠度增高，引起血压下降及心绞痛等心血管疾病。屋里暖气过热，和室外温差太大，可能导致血压波动大、冠状动脉“不堪重负”，引发冠心病。同时，对肺心病、心功能不全患者而言，“暖气病”引发的呼吸道感染很容易导致心慌、胸闷等症状。3、泌尿系统来了暖气后屋内太干，体内水分丢失多，如果又经常忘了喝水，可要小心，你的尿量会越来越少。4、皮肤室内温度较高，更会加速皮肤水分流失，使皮肤纤维失去韧性而导致断裂，从而形成无法恢复的皱纹。老年人皮肤瘙痒，不当抓挠还会造成湿疹。

同时，由于室内暖气无法自动调节温度，持续供暖，致使室内温度过高引发了很多事故。例如，中新网3月18日电据台湾中广新闻报道，美国内华达州的一个实验室因为工作人员疏忽，修理暖气之后忘了关机，暖气开了一个早上，活活烤死了30只猴子，还有两只被

热到半死的猴子，不得不安乐死。

居民无法调节室内温度不仅是造成了“暖气病”，引发了一些事故，同时也造成了极大的能源浪费。我国北方地区供热能耗很大，东北地区将近6个月，北京等地区的供暖期也有4个月左右。而我们在生活中对热能的需求主要来源于燃煤，我国是以煤炭为主的能源消费大国，燃煤占世界煤炭消费量的27%。而我国煤炭消费的主要方式是直接燃烧，这种能源消费结构导致能源利用效率低下、环境污染严重等问题。我国燃煤工业锅炉平均运行效率65%左右，小吨位的燃煤锅炉运行效率甚至不到60%，且效率很难提升，造成能源浪费严重。众所周知，煤炭燃烧产生的二氧化碳、二氧化硫是温室气体的主分。由于北方绝大部分采用集中供暖，无论是否

需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使

宝贵的能源白白浪费。

2011年02月25日山东商报报道，济南中小学寒假未关闭暖气，每年浪费200万元。根据实地调查，省城济南各中小学、某些机关及事业单位的冬季供暖是采用市政集中供暖的方式。但是各中小学在寒假期间并没有终止暖气供应，某些机关及事业单位在年假期间也是如此。这样造成了资源和人力物力的极大浪费。

据了解，济南市(这里指的是四区:历下、槐荫、市中和天桥区)共有中小学200所左右。平均来说，每所学校按25个教室，每座教室60平米，60平米×25=1500

1.3未来暖气的发展

市场经济的发展和人民生活水平的提高，使消费者的需求更高。未来暖气肯定是要更符合居民的要求。居民可以自行设定室内温度，未来暖气装置可以及时、精确调节室内温度，不会高或低，改善室内

居民人体的舒适度。不会因温度过高的而引发事故和“暖气病”。能源方

面，未来暖气装置由于可控室内温度可以减少不必要的热能散耗，节约煤炭资源，减少废气排放，符合节能减排、低碳生活的理念。经济方面，由于不会造成不必要的热能散耗从而减少消费者不必要的支出;

暖气装置将在各个方面更加人性化，自动化。以人为本。

二、产品及产品创新性介绍

2.1产品介绍

本产品由温度检测器(温度传感器、运算放大器、/D转换器)、单片机、电磁阀三部分组成。通过检测室内温度的变化，控制暖气管道内水(气)流量，以达到智能控制室内温度的效果。

2.2产品具体构件

(1)温度传感器: 利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的将温度转换为标准电流信号输出。

(2)电磁阀:接受电信号开关后带动主阀动作自动控制时的最大或最小流量。

(3)单片机:根据程序设定自动完成相应指令，根据不同电

信号的输入，调节电磁阀，以达到控制流量的效果。

2.3产品工作原理及流程

原理图

实物图

如图所示，室内温度采用水暖或者气暖加热，电磁阀的阀门开度可以控制暖气的进出，温度传感器测出室内温度，经过运算放大器与/D转换器，将采集信号输入单片机。单片机将设定的温度值与检测到的室内实际温度进行比较，并调节运算后，发出控制信号，控制电磁阀阀门开度，进而控制室内暖气管道进水(气)量，从而控制室内

温度在一定范围内。

在整个温控系统中，单片机具有温度设定、显示、给出采样温度发馈值、输入温度控制量以及调节器运算等功能。

温度传感器可以准确的测得室内温度，并通过放大电路将信号传输到单片机上，实现对温度的检测。

电磁阀具有阀门开度可以调节的功能，从而可以实现在控制信号的控制下，使阀门开度达到既定要求，来控制室内进水(气)量，实现了控制室内温度的要求。

2.4创新性介绍

本作品首次提出对水暖、气暖进行智能控制，创新性强，在市场上没有同类产品竞争，市场前景好。以往的产品中只有对电暖的温控装置，由于家庭用户及事业、企业单位采用的绝大部分为水暖和气暖，故此产品竞争力强。老式室内暖气管道控制器可控性差，其控制的滞后性易造成室内温度过高、舒适度降低，甚至引发健康问题，同时由于长时间的室内高温易造成能源浪费。而本作品室内温度控制器具有智能控制、减少耗能等优点，因此能很好的占有市场，具有很好的应用前景。该装置推广应用后能提高人体舒适度、减少碳排放和环境污染，具有很好的经济、环境和社会效益。

三、产品技术可行性分析

本产品由温度检测器、单片机、电磁阀三部分组成。

从技术上看，本作品涉及的原理比较简单，制作容易，较易实现。作品中涉及的各种装置都是一些基础元件，且都已工业化生产，成本较低。其中，温度传感器以用于各种温控装置;单片机也已广泛的用

于各项智能仪表之中;而电磁阀也已经大量用于液体和气体管路的开关控制。所以，本装置的制作在技术上是完全可行的。

此外，此装置可以设置不同的控温范围，以满足不同的需求，具有很强的灵活性。此装置可直接安装在暖气管道的接口处，安装过程操作简单，对暖气管道不会造成任何伤害。

所以，此装置无论在制作技术还是安装应用方面都具有十分很强的可行性。