标签: 水温调节

  大家都用过热水器去洗澡，有一个小问题可能大家也都遇到过，就是如何调节水温。当到了冬天以后，光着屁股调节适宜的水温实在是一件很痛苦的事情，一会冷了一会热了，洗澡大半的时间可能都在与水温作斗争。 究其原因，一方面是喷头喷出的水和阀门有一定距离，喷头水温变化要比阀门滞后，这是个需要PID的过程；另一方面由于冷热水水压的原因，掀手开合的大小也会导致水温不同，掀手开合越小，水温越高，开合越大，水温越低，变化大小取决于水压、管道阻力等综合因素，本文不作讨论。 水温调节的精度与冷热水的温差也至关重要，这也影响了舒适度。掀手的旋转角度不同，冷热水的出水比例不同，因此水温就不同。当两端温差较大时，通过掀手的调节精度就会变差，旋转一个角度时水温变化较大，舒适度会有明显差异。 例如：在仅考虑体积比的条件下可以计算得出以下数据。 热水75℃，冷水5℃，掀手总行程0~120°，起始0°为热水。当居于中间位置60°时，冷热水等量，出水温度40℃；50°时，出水温度为34℃；70°时，出水温度为45.8℃。温差12℃。（10°是为了方便计算，考虑人手动调节掀手时能感觉到明显变化的一个角度，过小可能觉不出有偏转） 热水55℃，冷水25℃，掀手总行程0~120°，起始0°为热水。当居于中间位置60°时，出水温度40℃；50°时，出水温度为37.5℃；70°时，出水温度为42.5℃。温差5℃ 从上面数据可以看出，同样是偏转10°的情况下，当冷热水温度相差较大时，水温变化较大，但人体通常洗热水澡舒适的温度范围也就是在40℃左右。很显然第二组数据中出水温度变化较小，调节更方便更舒适。因此到了冬天大家洗澡就会发现温度很难调节，稍微变动一下掀手位置，温度就大变样，洗个头关了阀门再开又要重新调节。 那么如何缓解或者优化这样的不便？速热水龙头会是一个选择，但是对电网负担较大，对家里的布线要求也高。我最初的想法是在掀手出水口挂上一个数显温度计，但是这与我的一贯思路不符，而且也并不能根本解决。 最后我设计了以下方案——二级混水阀。   如图所示，增加一个混水腔，首先冷热水经过固定的比例进入混水腔，形成一个缓冲带，混好的温水再进入阀门进行最后温度的调节。 热水75℃，冷水5℃，混水腔比例为2:1，掀手总行程0~120°，起始0°为热水。因此混水腔的温度会在51.6℃左右，当掀手中间位置60°时，出水温度28℃；90°时，出水温度为40℃；80°时，出水温度为36℃；100°时，出水温度为43.8℃。温差8℃。 可见增加了一个混水腔以后可以降低冷热水的温差，改善舒适度。不过从计算结果上看并不太理想，因此可能需要两个混水腔，如下图：   热水75℃，冷水5℃，掀手总行程0~120°，起始0°为热水。混水腔1比例为2:1，因此混水腔的温度会在51.6℃左右，混水腔2比例为1:2，出水温度为28.3℃。这样温差更小，调节起来更方便，温度变化更小，更舒适。   不过这个设计有些异想天开，数据计算没有考虑开启角度时两个混水腔之间水压的变化，而且这个设计会增加很大的结构复杂度。不过可以将这个结构压缩到一个腔体内，在内部结构上形成两个分开的混水腔，外部表现是一个接口，这样方便装配，但是成本会增加不少。 值得肯定的是，这样做可以带来更好的水温调节体验，希望能够给真正的业内人士一些灵感。