家用健康節(jié)能飲水機創(chuàng)新設(shè)計

趙聰　羅健　史延楓

【摘 要】為了節(jié)約能源和避免飲水機的開水反復(fù)燒開的危害、冷熱水混合、容器結(jié)垢、頻繁拆卸清洗水罐等問題，該設(shè)計在飲水裝置原有一個加熱罐的基礎(chǔ)上增添了一個保溫罐，采用繼電器對飲水裝置進行控制和利用永磁防垢裝置對水進行磁化。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；健康；飲水機

0.引言

針對傳統(tǒng)家用飲水機中，久煮產(chǎn)生“千滾水”，冷水與開水混合、不能根據(jù)需要快速地取得鮮開水、不能立即得到溫開水、有較嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象等問題。本飲水裝置在結(jié)構(gòu)和功能上進行了改進，采用繼電技術(shù)和永磁防垢原理，保證了飲水健康、節(jié)約電能。

1.設(shè)計方案

本設(shè)計在傳統(tǒng)的飲水機上增添了一個保溫罐和永磁防垢，在控制方面引用繼電技術(shù)，通過他們的配合達到節(jié)約電能，飲水健康的目的。

1.1結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計

機械部分設(shè)計主要由加熱罐，保溫罐，液位探頭管，電子溫度計，電路系統(tǒng)，溫控開關(guān)，按鈕，電磁閥，永磁防垢裝置及濾網(wǎng)等部分組成。

1.2電控設(shè)計

電控部分主要由液位繼電器、中間繼電器、顯示屏和電路等組成。

2.工作原理

2.1功能需求

（1）根據(jù)需要快速地取得鮮開水。

（2）避免飲水機的水被反復(fù)加熱易形成“千滾水”。

（3）能快速得到溫開水。

（4）避免飲水機在使用一段時間后，水罐中有較嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，加熱效率降低，浪費電能。

2.2工作原理

（1）飲水機中的兩個水罐，分別上下放置；上水罐為加熱罐，一加熱棒固定在加熱罐內(nèi)側(cè)壁，用于冷水的加熱，下水罐為雙層抽真空保溫水罐，用于儲存開水并起保溫作用。通過電子溫度計顯示保溫罐內(nèi)的水溫，在保溫罐內(nèi)側(cè)壁上安裝另一加熱棒，手動加熱按鈕和手動停止按鈕安裝在前面板上，控制保溫罐加熱棒。熱水開時，溫控開關(guān)自動斷開，保溫罐加熱棒停止工作，從而快速地取得鮮開水，縮短了加熱時間，節(jié)約電能。

（2）保溫罐液位繼電器通過中間繼電器控制加熱罐液位繼電器，進而控制冷水進水管上的電磁閥，同時液位探頭管內(nèi)的探頭檢測水位，到一定水位時，加熱灌加熱棒工作，水開時常閉溫控開關(guān)斷開，加熱罐加熱棒停止工作，同時常開溫控開關(guān)控制加熱罐與保溫罐之間的開水進水管上的電磁閥，以使開水進入保溫罐。這樣可以自動控制進水，加熱，儲水，防止水的反復(fù)加熱，同時也有防止加熱罐加熱棒干燒的功能；保溫罐中的水只有在一半以上時，保溫罐加熱棒才能工作，有防止保溫罐加熱棒干燒的作用；保溫罐中水位下降到一半以下時，保溫罐液位繼電器重復(fù)上述工作過程，以至于能夠立即得到溫開水。

（3）保溫灌上的電子溫度計顯示溫開水的溫度，使用者可根據(jù)需要點動手動加熱按鈕加熱保溫罐中的熱水，從而快速地取得鮮開水，縮短加熱時間，在此加熱過程中，可點動手動停止按鈕停止對保溫罐中熱水的加熱，得到當(dāng)前溫度的溫開水，可防止水被反復(fù)加熱。

（4）兩個永磁防垢裝置，一個安裝在冷水進水管上，另一個安裝在兩水罐之間的開水進水管上，可將水磁化，同時破壞水的結(jié)垢條件，達到防垢的目的；兩個濾網(wǎng)，一個安裝在開水進水管上，另一個安裝在溫開水出水口上，過濾加熱后水中的雜質(zhì)，方便拆卸、清洗，避免頻繁拆卸、清洗水罐。

3.理論設(shè)計計算

目前市場上單熱式飲水機占據(jù)行業(yè)總銷量的50%，下面以單熱式飲水機HW-5T臺式溫?zé)犸嬎畽C為實驗對象。

針對單熱式飲水機（HW-5T臺式溫?zé)犸嬎畽C）進行實驗，得出如下實驗數(shù)據(jù)：

（設(shè)飲水機功率為0.55kw，工作時間為6：00-22：00，按標準，一個人一天平均的飲水量2000mL，分8次取水，每次取水250mL）

根據(jù)：Q=Cm△t

W=

兩類飲水機用電量對比：

HW-5T臺式溫?zé)犸嬎畽C平均一天的耗電量約為：

W=×8=1.5kw.h

本設(shè)計的節(jié)能健康飲水機一天的耗電量約為：

W=+4×=0.29kw.h

市場上飲水機耗電量是該節(jié)能健康飲水的=5.17倍。平均一個人的用電情況：按市場電價0.55元/kw.h，現(xiàn)市場上飲水機，一個月大約用電45kw.h，合人民幣24.75元；該節(jié)能健康飲水機，一個月大約用電8.7kw.h，合人民幣4.79元，每月一臺飲水機即可節(jié)約19.96元，一年節(jié)約239.52元，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前中國大概有一億人使用飲水機，推廣本設(shè)計，國家一年便可節(jié)約電量435.6億kw.h，折合人民幣239.52億元。在減排方面的貢獻：可節(jié)約1742.4萬噸煤，減少污染排放1184.832萬噸碳粉塵、4342.932萬噸二氧化碳。（根據(jù)專家統(tǒng)計：每節(jié)約1kw.h電，就相應(yīng)節(jié)約了0.4kg標準煤，同時減少污染排放0.272kg碳粉塵、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物）。

4.結(jié)論

與傳統(tǒng)的飲水機相比，本設(shè)計解決了飲用水冷熱混合以及反復(fù)加熱的問題，還解決了加熱棒干燒問題，不僅有利于身體健康，而且破壞水結(jié)垢條件，加快了加熱效率，節(jié)約電能。 [科]

【參考文獻】

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