武汉理工大学毕业设计（论文）南方家庭供暖系统DIY学院（系）： 机电工程学院 专业班级：机械工程及自动化专业0803班学生姓名： 张 杰指导教师： 罗 丹学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日目 录摘 要 (1)Abstract (2)1 绪论 (3)2方案设计 (4)2.1总体方案构想 (4)2.2方案介绍 (6)2.3方案详细设计 (12)3 详细设计及选型 (15)3.1 数字温度传感器 (15)3.2遥控器模块 (17)3.3 LCD显示模块 (17)3.4 控制芯片（单片机）选型 (18)3.5理论计算及热水器选择 (19)3.6暖气方式选择及参数 (22)3.7分流器 (26)3.8电磁阀 (26)3.9小水泵 (27)3.10地暖管材料 (27)3.11暖气片材料 (28)4简易DIY设计 (29)4.1 硬件的选型 (29)4.2单片机编程 (30)4.3 DIY回路的电、液回路 (32)4.4经费表格 (33)5总结与展望 (34)参考文献 (35)附 录 (36)致 谢 (49)摘 要本文首先基于南方的天气特性，进行了暖气需求必要性和暖气应有特点的分析，并设计了几个版本的方案，供读者选择。
本文中所设计的方案都是基于单片机的编程实现的，另外还包括暖气管道的设计、电路控制的设计以及程序的流程图。
文中针对南方冬季寒冷和夏季炎热的特点进行了冷暖气的双重设计，通过程序和电路的控制，实现设计的功能。
文章在最后描述了在DIY过程中所涉及到的器件选型、电路、液流回路及经费使用情况。
本文的设计结果可以运用在南方家庭当中，但是要实现预想的结果还需要经过一些实验测试，这个条件是笔者不具备的。
本设计的特色在于：方案中的冷暖双供的设计可以很好的满足南方人民冬天需要暖气，夏天需要冷气的特点，而且都可以通过自家的热水器和自来水管供水，区别于北方的统一供暖，在工作时间上有很大的柔性，而且主要费用支出为电费。
关键词：南方家庭；暖气；温度控制系统AbstractThis paper first analyze the necessity of the need of heating system and the feature that a heating system ought to have on the base of the feature of weather in southern china, and in this paper there are some versions of design for readers to choose. All versions in this paper are based on programs of single-chip microcomputer, what’s more, the designs of pipeline and circuit-control and the flowchart of program are described in this paper. For the cold-winter and hot-summer features of weather in southern china, this paper gave a design of heating-cooling system, it can make the designed functions come true by the control of programs and circuits. This paper described the choices of devices, circuit, the fluid loop and usage of research budget in the process of DIY in the end.The results of this paper can be applied to houses in southern china, however, it’s necessary to do some tests if you want to see the result had already been reckoned to be, and I can’t do this.This paper is unique for those conditions: the design of heating-cooling system can meet the needs of heating system in winter and cooling system in summer in southern china, and people in southern china can get water from their own home, which differs from houses in northern china, the working-time is flexible, and the main expense is electricity bill.Keywords: houses in southern china; heating system; temperature-control system1 绪论华尔街日报3月14日发表文章指出，在中国，供暖系统仍然停留在计划经济时代。
20世纪50年代，政府制定政策，规定中国北方必须供暖，而为了节省，南方则不必供暖。
结果，数十年来，北方人冬天在室内热得出汗，而南方人依然在严冬中冷的直哆嗦。
现在，越来越多的中国南方人民开始对现状表示不满。
报纸上随处可见读者关于冬季供暖的抱怨信。
一些知识分子发表文章认为，供暖政策体现了社会资源的不公平分配。
在中国，无论南方和北方，许多酒店和为外国人、政府机构并不受现行供暖政策的制约，拥有他们自己的供暖系统。
从上述的描述来看，中国南方的暖气系统已经是势在必行。
在南方，需要用到暖气的时间不长，一般都在冬天的两到三个月里。
因此，可以利用南方家庭普遍使用的热水器来改造暖气系统。
通过这样一个暖气控制系统的研究制作，就将热水器的功能极尽发挥，不但可以满足日常家用热水，还可以在冬季为家庭提供暖气。
鉴于目前市场上已经出现“水空调”这样的商品，所以可以采取“水空调”的取水方式，这样一来，暖气设施就可以加入冷气功能。
针对我国南方的气候特点，这样的暖气系统如果可以应用到家庭中去，无论是对于人类还是环境来说，都是一个很好的选择。
有条件的家庭可以采用地暖式的管道铺设方式，在客厅和卧室分别设置热水管道，而且不同房间的热水供应分别控制，这样可惜选择性的为房间供热同时最大程度地节省热水。
管道系统统一由控制器件实现控制，利用温度传感器来获得温度信号，从而辅助控制器件实现各个房间的热水供应（即温度控制）。
2 方案设计2.1 总体方案构想2.1.1 总体方案的示意图如图2-1所示，热水器安装在卫生间里，出水管道通过分流器分为三向出水，分别供应三个房间的暖气。
热水通过暖气管后降温，又返回到热水器中，重复利用。
其中，在分流器后安装一个压力水泵，确保水压供应稳定，在分流器后的三个管道上都装上继电器控制的开关，分别用来控制三个房间的供暖。
继电器开关由单片机来控制。
图2-1 房间管道示意图为了适应南方家庭的居住特点，在本设计中有必要加入降温系统。
对于一个南方家庭来说，不仅冬天需要暖气，在进入夏天以后，热浪来袭也是一种煎熬。
所以在暖气设计的同时，可以在夏季的时候将自来水供入暖气管道，为室内散热。
但是，用来降温的暖气管道要与普通的暖气管道区分开来，也可以将水管嵌入墙壁当中，这样通过水的流动，可以帮助散发室内的热量。
当夏季来临时，自来水通入暖气管道降温并不实际，如何获得温度较低的水源是一个难题。
目前市场上有一种叫做“水空调”的设备，采取地下水为冷水源，通入暖气管道，实现室内降温，为了不造成水源浪费，用完的水还要送入地下。
这种采水方式的规模较大，而且如果只是单个家庭是不切实际的，所以可以在每个小区开一口冷水井，为小区的住户统一供水。
2.1.2 总体方案的原理图如图2-2所示，整个控制系统要有数字温度传感器、LCD显示屏、继电器、遥控器以及单片机芯片组成，根据测得的室内温度来控制继电器的断开或闭合，从而控制电磁阀和水泵的开关。
图2-2 控制系统构成2.1.3 方案的详细介绍假设这个系统是用于一个两室一厅的南方家庭中，并假设需要供暖的房间是两个卧室和一个客厅，为了详细描述，标号为A、B、C三个房间。
这三个房间的供暖是各自独立的，简单的说就是一个房间内的冷暖不会对其他房间有任何直接的影响。
在冬季，假如A房间的室内温度到达了16℃以下，而其他两个房间在16℃以上，而这时系统处于工作状态，A房间内的传感器会监测到A房间的室内温度已经低于16℃了，因为传感器一直不断的向单片机发射数字温度信号，所以单片机接到低于16℃的信号以后，会将这个温度显示在LCD 显示器和LED数码管上，并且将连接A房间电磁阀和水泵的继电器打开，这样控制A房间热水管道供水的电磁阀和水泵就会进入工作状态，热水进入A房间的散热器，A房间的温度开始升高，当单片机通过A房间内的温度传感器监测到A房间的室内温度高于24℃时，就会向连接A房间电磁阀和水泵的继电器关闭，这样控制A房间热水管道供水的电磁阀和水泵就会停止工作，从而在室外低温的作用下A房间的室内温度逐渐降低，当温度低于16℃时，系统将进行上述的同样地工作，总之，简单的说，系统的作用就是要维持室内温度在16-24℃之间。
每个房间热水管道的控制跟上面所讲的控制方式相同，不做赘述，每个房间都有独立的热水管道、水泵、电磁阀和继电器，但都由单片机统一编程控制，所以说整个系统是“同一控制，独立执行”。