随着资源和环境问题的不断加重,以清洁且永不枯竭的太阳能为能源的太阳能热水器得到了很大的发展。然而,在工程实践过程中,太阳能热水器的核心部件集热管裸露而缺乏必要的保护、热水器出水温度波动较大且无法实现即开即热、水资源浪费等问题正在逐步呈现。本文围绕着安全用水、恒温用水、节约用水的三大设计目标,开发了一套太阳能热水器智能控制系统。首先,本文设计了一套太阳能热水器集热管智能保护装置。该保护装置使用一个特别设计的半圆形保护罩对集热管进行保护,保护罩套装于集热管外部且能绕其旋转,半圆部分内表面涂覆反光涂层。正常集热时,保护罩的半圆表面旋转至集热管下方时,反光涂层能增强集热管的集热效率；夜间、阴雨天及水温已经达到规定限额时,保护罩的半圆表面旋转至集热管上方时,遮挡太阳光对集热管的照射以防止水温过度升高,并防止沙尘、冰雹等对集热管的击打造成破损。其智能控制系统主要包括：1)自动控制部分,以温度传感器、光线传感器为敏感器件实现水温超限保护和夜间或阴雨天的低光照自动保护；2)手动控制部分,提供用户一定的人工控制手段,可在家中长期无人状态下手动设置热水器进入持续保护状态,防止集热管空晒爆管,以及热水器长期蓄积热水造成材料老化等问题。集热管智能保护装置具有成本低、实用性强和智能化程度高的特点。其次,针对温度系统大滞后、非线性的特点,为了提高太阳能热水器恒温混水的控制精度,本文以步进电机为执行元件设计了一套太阳能热水器恒温混水装置,并提出了一种基于泛布尔代数的逻辑规则控制算法。该方法无需建立精确的数学模型,根据偏差及其变化率的不同,对系统控制策略做出决策。仿真结果表明该系统大大提高了混水的精度,同时缩短了混水时间,具有恒温系统控制算法简单、易操作等特点。第三,本文在不改变原太阳能热水器上下水路结构的前提下,采用一种专用双层管替代单层管,研发了一款太阳能热水器即热出水节水装置。该装置利用单片机控制循环水泵实现水路的定时循环和手动循环,达到即热出水和节水的目的。