具有创新性的家庭健康节能饮水装置设计.doc

具有创新性的家庭健康节能饮水装置设计摘要：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。本设计不仅使饮水装置的能耗降低，而且饮用该装置的水更安全、更健康。关键词：节能；健康；饮水机0 引言 在传统家用饮水机中，水的加热是通过内置的热胆来完成的，正是这种内胆，让传统饮水机危害凸显：久煮产生“千滚水”。这种水含有重金属、砷化物等有害物质，久饮会危害胃肠健康。另外，目前市场上以单热式饮水机为主，然而这类饮水机有诸多不足：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。本饮水装置在结构上进行了改进以及采用现有的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 本设计主要在结构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 机械部分机械部分设计如图二、三所示。附图二中：1是加热罐，2是保温罐，保温罐的容积可设计为加热罐的2.2倍左右，可以让保温罐储存加热罐连烧两次的开水。加热罐把水烧开后储存到保温罐中，这样不仅防止待加热冷水与开水混合，而且能防止水被反复加热。附图二中：永磁防垢装置14安装在开水进水管10上。可将水磁化，防止水罐结垢，节约电能。外置滤网11安装在开水进水管10上，温开水出水口滤网30安装在温开水出水口29上。这样方便拆卸、清洗，避免频繁拆卸清洗水罐，安全、方便、卫生。 图 1 1.2 电器控制本设计的电器见图2 图 2当打开电源开关的时候，液位继电器检测保温罐中的水位 ，在最低位置无温水时，控制与热水罐相连的液位继电器工作，打开冷水进水电磁阀，此过程中，加热棒不工作，注满水后，进水电磁阀关闭，加热棒才开始工作；水烧开后，热水罐上的温控开关动作，打开与保温罐相连的电磁阀，将开水放入保温罐中；热水罐烧水两次，恰好将保温罐注满，饮水机就停止工作；当保温罐的水下降到人为设置的水位以下时，系统又重复上面动作。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,可点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. 2 工作原理这种节能健康饮水机内部结构主要由加热罐，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。两个水罐，分别上下放置，以将待加热的冷水与开水隔离；上水罐为加热罐，由不锈钢制成，一加热棒固定在加热罐内侧壁，用于冷水的加热，下水罐为双层不锈钢抽真空保温水罐，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。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，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，在此加热过程中若要得到当前温度的温开水，可点动手动停止按钮停止对保温罐中的热水的加热；电路系统部分主要由液位继电器和中间继电器及电路组成。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；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，有利于身体健康，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。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,可点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。3 理论设计计算据调查，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。 调查学校办公场所及宿舍的饮水机，并通过抽样对宿舍多台单热式饮水机（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0.55 kw，工作时间为6:00-22:00，按标准，一个人一天平均的饮水量2000 mL，分8次取水，每次取水250mL）根据 ： 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：本设计的节能健康饮水机一天的耗电量约为： 市场上饮水机耗电量是该节能健康饮水的倍。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。参考文献1邓星钟.机电传动控制（第四版）M.华中科技大学出版社，2007：112-1692林红，张鄂亮，周鑫霞 .电子电工技术M.清华大学出版社，2010.3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- 624E.Dalas.P G KoutaoukosThe