本实用新型属于能源循环利用技术领域，尤其涉及一种基于循环系统的节水出水装置。
背景技术：
当前国内外各类热水器主要分为燃气式和电热式两大类，现有燃气式和电热式热水器主要以节能与恒温出水为研究目标。例如：电热式热水器采用变频方式，既节能又高效地对流经热水器里的冷水进行快速加热，从而保证出水时间短并且水温保持在预设温度。即热式电热水器是当前研究人员的主要研究对象。即热式电热水器又称为快速式或快热式电热水器，是一种通过电子加热元器件来快速加热冷水，并且能通过电路控制水温、流速、功率等，使水温达到适合人体洗浴的温度的热水器。其特点在于：冷水过热水出，即开即热，无须等待，通常在数秒内可以启动加热。即热式电热水器采用直接传导的加热方式进行加热，由于电热元件置于槽板的槽中，当冷水流经蛇形水槽时便能直接流经电热元件表面而被加热。虽然即热式电热水器在技术上的发展已经成熟，然而仍存在如下所述的缺陷：其一，即热式电热水器功率比较大，损耗较大；其二，线路要求高。即热式电热水器需要4平方毫米以上的铜芯线或者40A的电表。其三，针对热水需求中冷水浪费的问题，主要集中在即热式电热水器。由于用户在安装热水器位置与热水龙头之间往往还有一段较长的流水管，而这段水管中的水流不在热水器的加热范围之内，且不被用户需要，由此造成了残留在热水管中的冷水浪费问题。目前燃气式和电热式热水器均未考虑水管中的残余冷水节约，随着全民节水意识以及对用水质量要求的提高，研究方向已开始逐渐向节约残留在热水管中的冷水延伸。
技术实现要素：
针对上述问题，为了实现热水需求中的冷水节约，本实用新型提出一种基于循环系统的节水出水装置，包括：顺序连接的常开电磁阀、热水箱、常闭电磁阀1、回水箱和常闭电磁阀2；所述回水箱的安装高度高于热水箱的安装高度，并在回水箱处安装水位传感器，热水箱上方的水管为进水口，通过常开电磁阀与自来水管相连，热水箱下方的水管为出水口，经安装有温度传感器的水龙头输出供用户使用，所述回水箱底部设置一出水口，通过常闭电磁阀2连接到热水箱的进水口，构成一个闭合的节水循环系统。
所述回水箱用于储存临时回流的冷水。
所述常闭电磁阀用于控制水流进入或流出回水箱。
所述温度传感器用于实时探测水龙头处的水流温度。
所述水位传感器用于实时监测回水箱的水位，防止水位过高或过低。
所述温度传感器的型号为DS18B20，采用单线接口实现微处理器与温度传感器的双向通讯。
所述水位传感器的工作电压为DC5V，采用模拟量信号输出或数字量信号输出。
所述常开/常闭电磁阀的工作电压为AC220V，使用流体为空气、水、油三种流体中的任一种。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提出的一种基于循环系统的节水出水装置，考虑了残留在热水管中的冷水浪费问题，将水管中的残余冷水加以循环利用，实现了热水需求中的冷水节约。
附图说明
附图1为基于循环系统的节水出水装置结构示意图；
附图2为本实用新型的循环流程图；
附图3a为本实用新型在正常供水阶段的供水过程示意图；
附图3b为本实用新型在回流阶段阶段的供水过程示意图；
附图3c为本实用新型在回水箱供水阶段的供水过程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
基于简单实用和高普适性的原则，本实用新型在热水器外加装一套回流装置，构成一个节水循环系统，如图1所示的基于循环系统的节水出水装置结构示意图，包括：顺序连接的常开电磁阀、热水箱、常闭电磁阀1、回水箱和常闭电磁阀2；所述回水箱用于储存临时回流的冷水，其安装高度高于热水箱的安装高度，并在回水箱处安装水位传感器，热水箱上方的水管为进水口，通过常开电磁阀与自来水管相连，热水箱下方的水管为出水口，经安装有温度传感器的水龙头输出供用户使用，在热水箱下方的水龙头与回水箱之间连接一段回水管，并在回水管上安装常闭电磁阀1，所述回水箱底部设置一出水口，通过常闭电磁阀2连接到热水箱的进水口，构成一个闭合的节水循环系统。其中，常闭电磁阀用于控制水流进入或流出回水箱；温度传感器用于实时探测水龙头处的水流温度；水位传感器用于实时监测回水箱的水位，防止水位过高或过低。
附图2为本实用新型的循环流程图，如图2所示，该循环系统分为三个阶段，分别为正常供水阶段、回流阶段和回水箱供水阶段；
在正常供水阶段，供水过程如图3a所示，所有电磁阀均断电，由自来水管向热水器供水，经热水器加热后供用户使用。
在回流阶段，供水过程如图3b所示，用户按下回水开关，温度传感器探测当前水流温度，若水温未达到设定要求，则启动常闭电磁阀1，使常闭电磁阀1导通，此时在单片机控制下，管中冷水将由回水管流入回水箱，热水器中的热水流入水管，当温度传感器检测到热水温度上升为设定值，或者水位传感器检测回水箱的水位上升为设定值时停止回流，装置提示用户可以用水，此时进入回水箱供水阶段。在实际应用中需根据用户实际情况合理选择回水箱容量。
在回水箱供水阶段，供水过程如图3c所示，常闭电磁阀1关闭，常闭电磁阀2和常开电磁阀接通，使常闭电磁阀2处于导通状态，常开电磁阀处于闭合状态，此时存储在回水箱的冷水流入热水箱，而自来水管水被常开电磁阀隔离，无法进入热水箱，即由回水箱中保存的水代替自来水管中的水供水，当回水箱中的水位传感器检测到水位低于设定值时，将停止回水箱供水，进入正常供水阶段，由自来水管供水。
实施例1
由于水流速不同，同时水管中冷热水混合效果也不同，本实施例在不同使用条件下(例如水管长度，冷热水温度差，水流速等)对本实用新型进行测试实验，为了模拟家用环境，同时考虑节约成本，本实施例对用户原有热水箱进行了简化，在实验过程中向热水箱中直接通入热水以代替热水箱加热功能。此外，为了探测水管中温度，本实施例优选的采用密封的温度传感器DS18B20，模型中的温度传感器以及常开/常闭电磁阀、水位传感器的技术参数如下所述：
1.DS18B20温度传感器
(1)电压范围：3.0～5.5V；适应电压范围更宽，在寄生电源方式下可由数据线供电；
(2)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；
(3)DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；
(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；
(5)温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；
(6)可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；
(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；
(8)测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；
(9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
2、常开/常闭电磁阀
(1)阀体材质：黄铜
(2)使用流体：空气、水、油
(3)型式：常闭式(即:通电打开,断电关闭；)
(4)电压：AC220V
(5)管孔径：1/2″(即:4分)
(6)流量孔径：16mm
(7)油封材质：NBR
(8)压力：0～1.0mpa
(9)流体温度：-5～80℃
(10)功率:4W
3、水位传感器
(1)工作电压：DC5V(或12V/24V)
(2)工作电流：<10MA
(3)输出方式一：模拟输出0-4.5V
(4)输出方式二：高/低电平信号输出
(5)响应时间：<500ms
(6)绝缘电阻：100MΩ
(7)工作温度：-30～80℃
(8)工作湿度：0-100％RH
(9)防水特性：全密封防水设计
(10)安装方式：M15*12圆孔
(11)引线长度：0.5米
(12)重量：30g
(13)尺寸：30mm*20mm*12mm
实验步骤如下所述：
步骤1：排空水箱和水管中的水，以排除原有残余水对实验结果的影响。
步骤2：向水箱中依次倒入1L、1.5L冷水。冷水温度即室温下水管中的温度；依次预设回流结束水温为33℃、35℃。
步骤3：打开回流装置，向进水口通入恒定60℃热水，模拟实际热水箱出水。并记录开始回流至回流结束时排入回水箱的体积和回流所需时间。
步骤4：将步骤1-步骤3的过程重复5次，取平均值作为实验结果。
实验结果如表1和表2所示：
表1出水时间统计(单位：秒)
表2节水体积统计(单位：毫升)
实验结果表明，本实用新型提出的一种基于循环系统的节水出水装置，充分利用了水管中的残余冷水加以循环利用，实现了热水需求中的冷水节约。
此实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。