家用健康节能饮水机创新设计

赵聪　罗健　史延枫

【摘 要】为了节约能源和避免饮水机的开水反复烧开的危害、冷热水混合、容器结垢、频繁拆卸清洗水罐等问题，该设计在饮水装置原有一个加热罐的基础上增添了一个保温罐，采用继电器对饮水装置进行控制和利用永磁防垢装置对水进行磁化。

【关键词】节能；健康；饮水机

0.引言

针对传统家用饮水机中，久煮产生“千滚水”，冷水与开水混合、不能根据需要快速地取得鲜开水、不能立即得到温开水、有较严重的结垢现象等问题。本饮水装置在结构和功能上进行了改进，采用继电技术和永磁防垢原理，保证了饮水健康、节约电能。

1.设计方案

本设计在传统的饮水机上增添了一个保温罐和永磁防垢，在控制方面引用继电技术，通过他们的配合达到节约电能，饮水健康的目的。

1.1结构组成与设计

机械部分设计主要由加热罐，保温罐，液位探头管，电子温度计，电路系统，温控开关，按钮，电磁阀，永磁防垢装置及滤网等部分组成。

1.2电控设计

电控部分主要由液位继电器、中间继电器、显示屏和电路等组成。

2.工作原理

2.1功能需求

（1）根据需要快速地取得鲜开水。

（2）避免饮水机的水被反复加热易形成“千滚水”。

（3）能快速得到温开水。

（4）避免饮水机在使用一段时间后，水罐中有较严重的结垢现象，加热效率降低，浪费电能。

2.2工作原理

（1）饮水机中的两个水罐，分别上下放置；上水罐为加热罐，一加热棒固定在加热罐内侧壁，用于冷水的加热，下水罐为双层抽真空保温水罐，用于储存开水并起保温作用。通过电子温度计显示保温罐内的水温，在保温罐内侧壁上安装另一加热棒，手动加热按钮和手动停止按钮安装在前面板上，控制保温罐加热棒。热水开时，温控开关自动断开，保温罐加热棒停止工作，从而快速地取得鲜开水，缩短了加热时间，节约电能。

（2）保温罐液位继电器通过中间继电器控制加热罐液位继电器，进而控制冷水进水管上的电磁阀，同时液位探头管内的探头检测水位，到一定水位时，加热灌加热棒工作，水开时常闭温控开关断开，加热罐加热棒停止工作，同时常开温控开关控制加热罐与保温罐之间的开水进水管上的电磁阀，以使开水进入保温罐。这样可以自动控制进水，加热，储水，防止水的反复加热，同时也有防止加热罐加热棒干烧的功能；保温罐中的水只有在一半以上时，保温罐加热棒才能工作，有防止保温罐加热棒干烧的作用；保温罐中水位下降到一半以下时，保温罐液位继电器重复上述工作过程，以至于能够立即得到温开水。

（3）保温灌上的电子温度计显示温开水的温度，使用者可根据需要点动手动加热按钮加热保温罐中的热水，从而快速地取得鲜开水，缩短加热时间，在此加热过程中，可點动手动停止按钮停止对保温罐中热水的加热，得到当前温度的温开水，可防止水被反复加热。

（4）两个永磁防垢装置，一个安装在冷水进水管上，另一个安装在两水罐之间的开水进水管上，可将水磁化，同时破坏水的结垢条件，达到防垢的目的；两个滤网，一个安装在开水进水管上，另一个安装在温开水出水口上，过滤加热后水中的杂质，方便拆卸、清洗，避免频繁拆卸、清洗水罐。

3.理论设计计算

目前市场上单热式饮水机占据行业总销量的50%，下面以单热式饮水机HW-5T台式温热饮水机为实验对象。

针对单热式饮水机（HW-5T台式温热饮水机）进行实验，得出如下实验数据：

（设饮水机功率为0.55kw，工作时间为6：00-22：00，按标准，一个人一天平均的饮水量2000mL，分8次取水，每次取水250mL）

根据：Q=Cm△t

W=

两类饮水机用电量对比：

HW-5T台式温热饮水机平均一天的耗电量约为：

W=×8=1.5kw.h

本设计的节能健康饮水机一天的耗电量约为：

W=+4×=0.29kw.h

市场上饮水机耗电量是该节能健康饮水的=5.17倍。平均一个人的用电情况：按市场电价0.55元/kw.h，现市场上饮水机，一个月大约用电45kw.h，合人民币24.75元；该节能健康饮水机，一个月大约用电8.7kw.h，合人民币4.79元，每月一台饮水机即可节约19.96元，一年节约239.52元，据有关数据显示，目前中国大概有一亿人使用饮水机，推广本设计，国家一年便可节约电量435.6亿kw.h，折合人民币239.52亿元。在减排方面的贡献：可节约1742.4万吨煤，减少污染排放1184.832万吨碳粉尘、4342.932万吨二氧化碳。（根据专家统计：每节约1kw.h电，就相应节约了0.4kg标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物）。

4.结论

与传统的饮水机相比，本设计解决了饮用水冷热混合以及反复加热的问题，还解决了加热棒干烧问题，不仅有利于身体健康，而且破坏水结垢条件，加快了加热效率，节约电能。 [科]

【参考文献】

[1]齐国艳，赵桂艳，王金等.桶装饮用纯净水在饮水机中二次污染情况调查[J].中国卫生工程学，2009，18（11）：61-62.

[2]E.Dalas.PGKoutaoukos《The effect of magnetie fields on calcium carbonatcacalc formation》[J].Joumal of Crowth，1989，96：802-806.

[3]刘有昌，孙晓君.磁化水抑垢机理的研究[J].哈尔滨工业大学自然科学学报，2000.32：86-94.