内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
1.2太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析
目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断的提高。现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性，且排放二氧化碳污染大气，北方用煤气取暖造成城市空气环境污染，这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。太阳能热水器 克服了上述缺点，他是绿色环保产品。它使用简单、方便。太阳能热水器顺呼时代发展的要求，满足人们对环保绿色产品的需求。在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。应该注意到，集体单位对太阳能热水器的用量很大。新建商住楼安装热水器，已是房屋开发公司计划之内的事，配套热水器的商品房销势更好此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势。
2001年到2006年太阳能热利用产业快速发展。2006年销售额近300亿元，提供就业机会60多万个。中国太阳热水器2005年安装量为世界的77%。真空管型约占世界总产量的90%以上，硼硅玻璃3.3年产量约占世界70%，吸气剂约占世界95%以上，年约1.9亿支真空集热管用，年约0.9亿支显像管用。
据国家经贸委资源与综合利用司提供的消息，目前，我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产和使用国。2000年，我国太阳能热水器年销售量达600万平方米，实现产值60亿元，上缴税金2.5亿元。2000年底全国太阳能热水器拥有量达2600万平方米，年替代常规能源能力400万吨标准煤，居世界第一位。太阳能热水器已成为与燃气热水器、电热水器并列的三大热水器之一。
热效率高,可以连续不断的供应热水,出水量大,使用十分方便，随着\禁直推强\、国家\西气东输\重点发展燃气的能源政策实行，为燃气热水器提供了广阔的市场空间。有关调查显示，燃气热水器在今后三五年内将保持10%以上的增长率。
太阳能热水器因其安全、节能、经济、环保等优点为消费者接受。我国太阳能热水器市场年增长率20%～30%，年销售量400万平方米，整个太阳能热水器行业产值已超过35亿元，当前它在我国热水器市场份额中约占5%。
2
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
综评
一般太阳能热水器容积为70L～260L，全年70%以上的热水由太阳辐射加热完成，在安装辅助能源装置的情况下，可以实现全天候24小时供热水。
太阳能热水器可用于不同的建筑结构，如平顶房、尖顶房、高层建筑阳台。 太阳能热水器由微承压向承压发展，结构设计更趋合理、美观，使用更便捷。 真空管太阳能热水器全年适应性强，安装防冻等辅助装置，系统运行更趋可靠。 太阳能热水器＋辅助能源设备是实现家庭热水中心的最佳途径。 太阳能热水器无污染、节能、环保、安全、零使用费用，经济效益显著。 太阳能热水器有国家政策支持，市场远未饱和，发展前景大。
在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。但是目前市场还有待规范，消费群体还有待培育，技术还有尚须改进，因而对于企业来说还有较大的成长空间。
中国的太阳能热利用技术研究开发始于20世纪70年代末，其重点置于简单，价廉的低温热利用的适用技术，如太阳能温室，太阳灶，被动太阳房，太阳热水器，和太阳干燥器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农民生活起了积极的作用，并收到了实效。20世纪80年代太阳能热水器列入国家“六五”和“七五”科技攻关项目。主要的研发项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在90年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力——形成自行设计和配套的集热管生产线是科技攻关的最杰出的成果。
2007年，中国太阳能热水器产量的增长速度约为30%，年产量达2340万㎡（16380MWth），总保有量约为10800万㎡（75600MWth）（太阳能热水器寿命按10年计算，1997年前的保有量作废）。2007年，太阳能热水器市场销售额约为320亿元人民币，产值亿元人民币以上的企业有20多家；2007年，太阳能热水器的出口额增长约为28%，6500万美元左右，产品出口欧洲、美洲、非洲、东南亚等50多个国家和地区。
3
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场，并仍在以每年20％-30％的速度递增。但是中国太阳能热水器的生产企业有5000多家，除桑乐、皇明、清华阳光、华扬、太阳雨、力诺瑞特等10个全国性品牌因质量、售后服务过硬而市场知名度较高外，行业中存在着大量纷繁芜杂的杂牌企业，这种状况不利于行业的长远发展，这就要求政府部门进行规范，加强监管引导。尽管市场现状不如人意，但市场前景仍看好。随着国民经济和人民生活水平的不断提高，居民对家庭室内热水的需求越来越强烈，中国太阳能热水器市场潜力巨大，
市场预测：
据中国五金制品协会统计，目前中国城市家庭中，57.4%拥有燃气热水器,31.3%拥有电热水器,拥有的太阳能热水器只有7.6%。但在城市家庭的购买预期调查中,三者的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%,太阳能热水器的比例将大幅增长,一种融合三者之长的家庭热水中心也将占据9.5%的比例。
据国家信息中心经济预测部所做的全国消费者家用电器消费意向调查结果显示，99年城镇家庭热水器的购买量为8.84台/百户，销售总量比98年增长11%左右，传统的燃气热水器产业实现升级换代，迎来安全时代，电热水器持续升温，逐渐成为市场较活跃的家电商品之一，作为热水器市场的新秀，太阳能热水器开始崭露头角。
据预测，到2015年，我国太阳能热水器普及率将达到20%～30%，约2.32亿平方米的市场拥有量，年产值438亿元。
众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池）。因而尚未被人们大规模的使用。
4
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品， 同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。 首先，应用太阳能热水器不消耗任何常规能源，而是利用取之不尽、用之不竭的太阳能。太阳每时每刻都在进行核聚变反应，其功率达3.9×10的23次方kW，地球表面大约能接收到其中的8.5×10的13次方kW，相当于全世界发电量的几十万倍。太阳中反应堆氢的储量，足够维持600亿年。
其次，应用太阳能热水器安全可靠，没有爆炸、漏电、漏气等会造成人身伤害的危险，且自动运行，操作简单，基本无维修工作量。
再次，太阳能热水器没有固、液、气体排污，对环境无任何不利影响。太阳能热水器若有辅助加热，可充分发挥其功能，即使夜间或阴雨天以及太阳被云层遮蔽时，也能全天候使用。
目前，我国太阳能热水器的推广普及十分迅速，1997年销售面积近300万平方米，数量居世界首位；全国从事太阳能热水器研制、生产、销售和安装的企业达1000余家，年产值20亿元。
太阳能热水器智能控制器的应用及意义
太阳能热水器虽然有诸多的好处，但对用户而言，可能存在以下几方面疑虑:一：水箱上水的问题，很多家庭可能采用手动上水，就是在适当的时间去扳动水阀，直至水箱满了，溢流管有水流下来，提醒用户去关闭水阀。同时还要避开中午日照比较强烈的时段，防止冷热交换过于强烈，炸裂箱内水管。这样做无可厚非，可是很不方便，首先每天早上或晚上洗完澡后都要记得去扳动水阀，否则第二天洗澡的时候可能就没水了。还有时候水上满了却忘记去关水阀了，这样家里可能也要发大水了，存在很多避免不了的麻烦。二：水箱内水量的问题：很多人也有这样的经历，正在洗澡时候发现水快没了，可是又不能马上上水，否则这样热水也变成冷水了，若是洗到一半没水了更是尴尬。可是洗澡之前又看不到水箱里还剩多少水，只能在合适的时间多上几次水，这样给用户也带来了很大的麻烦。三：存在干烧的问题：用户外出一两天没用热水器，没能每天按时上水，水箱内液位已经过低。日照强烈时，箱内水温很高，可能这样短期不会出现什么问题，可是时间长了热水器的寿命就大大缩减了，成本还没收回就要更换新的热水器了，这样就很不值得了。四：水温的问题，南方的太阳能用户经常会有这样的经历，夏天每
5
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
天都要洗热水澡，有时一天还要洗好几次，可是又经常碰见下雨，阴天，光照很弱的天气。
这时候普通的太阳能热水器恐怕就不能胜任了。晚上用水的时候发现水温很低，只能洗冷水澡了，冬天的时候要想洗个热水澡更是不可能的了。诸多的疑虑，的确给用户带来了很大的麻烦。但要是在洗澡间里配套给热水器安装个智能控制器，所有的问题就能迎刃而解了。究竟什么是太阳能热水器智能控制器，每个人眼里有不同的看法，通俗来讲它就像一个人一直帮你观察着热水器的各种情况，你洗澡的时候帮你调好水温 ，没有水的时候帮你把水上满等等。有了它可以不再让你不必因以上的几点麻烦而对太阳能存有很多疑虑了，可以无忧无虑的使用太阳能。“人性化”与否也一直是设计这类控制器的必要前提，也是是否能得到用户认可得关键性因素。所以智能控制器的设计也需要紧紧围绕这个目标展开。只有考虑到真正的“智能”，“人性化”，设计出的控制器也才能被用户所接受，市场前景也更为广阔。目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。与之配套的智能控制器也层出不穷，各式各样。但它们不是过于简易，就是价格太高，不适合普通的家庭用户。这些控制器大多是采用51系列的单片机为核心，加上8255，温度传感器，时钟芯片等作为扩展电路，温度值和水的档位用数码管或LED灯加以显示，和LED灯作为声光报警，就组成了比较传统的智能控制器。这样还算比较优秀，很多商家直接连温度显示也省了，只简单辅助了一个自动上水功能，就称之为太阳能智能控制器。这样的控制器并不能给用户带来多大的方便，比如阴雨天想洗热水澡的愿望都实现不了。这样的控制器当然更称不上人性化。
由此可见给太阳能热水器配备真正的智能控制器是非常有必要的，也很有意义。本文也将围绕这个主题，在“智能”，“人性化 ”的前提下详细探讨该智能控制器的设计思想，设计方案，整体硬件设计，主要芯片和单片机的接口电路以及如何用软件设计并调试成功的方法。
6