電開水器的研發升級

當前大學的教學樓、實驗樓都有供應熱水的電開水器，但是熱水燒開后不能及時地被接走，水冷卻后會被重復加熱，既浪費掉大量的電能，也會產生對人體有害的“千滾水”。實驗表明，“千滾水”中水的化學成分已經發生了很大變化，滋生出重金屬等有害物質，長期飲用會影響人的腸胃功能。另外，傳統電開水器的加熱器和儲水器共用一個水箱，造成了冷、熱水混合，產生了“陰陽水”。數據表明，人若長期喝“陰陽水”將危害健康，患膀胱癌、直腸癌的可能性增加21％—38％。

水的反復加熱浪費了大量能量，節約水在反復加熱的情況下浪費的電能勢在必行。目前中國的電力還不能滿足需要，常常是拆東墻補西墻(錯峰用電)。通過我們設計的方案可以節省大量的電能。從電能的來源來看，可以為國家節省大量的煤炭資源，有利于促進我國經濟的可持續發展。另外，隨著人們生活質量的提高，人們對水質的要求也越來越高，采用我們設計的電開水器，可以減少電開水器產生的“陰陽水”和“千滾水”，為人們提供更優質的熱水。

當前市場上的主要開水器

現有主要的水加熱設備是飲水機和電開水器。飲水機的問題主要有三個方面：一是水沸騰溫度不足，絕大多數的飲水機最高加熱溫度是95攝氏度，再沸騰溫度是90攝氏度，泡茶殺菌的溫度不夠；二是飲水機里的溫水被反復加熱，形成所謂的“千滾水”，令水中的微量元素、礦物質積累形成不可溶微粒；三是飲水機內部難以清洗，容易積累水垢、細菌。

電開水器方面，按內部結構劃分，目前市面上開水器大致可分為：浮球式開水器、沸騰式開水器和步進式開水器。傳統開水器有八大弊端：1、電開水器的工作原理存在缺陷，不能做到將生水與飲用開水完全隔開，生水與開水混合在一起就容易形成 “陰陽水”，喝水的人就永遠喝的是“半生半熟”的“陰陽水”；2、敞開加熱、不做保溫、溫度散發很快，在長時間不使用開水時，電開水器內的開水溫度會下降，水溫下降到一定溫度時設備再繼續加熱就會形成“千滾水”；3、使用不方便，出水量小，無法解決學生課間十分鐘飲水難的問題。4、不節能，無節電功能，運行成本過高。

新型電開水器的設計方案

本方案主要是通過控制系統來控制加熱系統對水進行加熱，將熱水分別儲存在兩個保溫儲水器中，需要熱水時直接從儲水器中取水。保溫儲水器的材料是雙層鍍銀玻璃，保溫效果較好，能將100攝氏度的水維持在80攝氏度以上24小時。電開水器對外供水時，其中一個儲水器1中熱水取盡后，控制該儲水器的開關閉合，控制另一個儲水器2的開關才打開對外供水。這時，太陽能加熱器對電開水器供50攝氏度左右的水，加熱系統開始加熱，將燒開的熱水存入儲水器1，之后加熱器停止工作。在儲水器2中的熱水用完之后，控制儲水器2的開關閉合，控制儲水器1的開關打開，對外供水。此時加熱系統再次加熱，將加熱好的水存入儲水器2中。如此反復進行，既可以避免“千滾水”和“陰陽水”的出現，又節省了大量的電能。加熱器和兩個儲水器的容積相同，保證了水的等量轉移。另外，由于我們設計的開水器的進水是由太陽能熱水器提供的，利用太陽能將水加熱到50攝氏度，然后再放入到電開水器中，這很好地利用了太陽能這一綠色環保的能源，達到了節能減排的目的。

數據假設進行分析

舉例說明，一個太陽能熱水器按照：1、年平均氣溫T=15.7℃；2、年日照時數€%m=2014小時；3、太陽總輻射總量年均為 111.59kcal／m2；4、如果集熱面積S=2 m2；進行計算，則年吸收太陽輻射能量為E=9.37€?06KJ；按把水溫升高35℃計算（基礎水溫15℃），全年可提供生活用熱水（50℃）53.5噸，即每天可提供146.7Kg熱水（50℃）到電開水器。故太陽能加熱器環節，每年可節約電能9.37€?06KJ，同時減少了煤炭資源的使用量，減少了CO2等排放，達到節能減排的目的。

新型電開水器主要創新點

（1）該電開水器適用于學校、公司等大型公共場所，針對傳統電開水器普遍存在的問題進行改進，經濟、社會效益高，一年可以節省大量開支。

（2）采用弱電控制強電的思想，控制回路的可靠性高，功耗極低。

（3）此方案開創性地采用了雙水箱結構，既能充分向外界提供熱水，又能避免“千滾水”和“陰陽水”現象的出現，具有很好的市場推廣價值。

（4）將太陽能與電電開水器相結合，充分利用了太陽能這一綠色能源。

新型電開水器的市場優勢

該電開水器采用了雙水箱結構，供水需要太陽能熱水器提供，所以在價格方面要比同容量的水箱稍高，但節能效果明顯，通過節約電能，一到兩年即可彌補此價格差。另外，在國家倡導節能減排的今天，推廣此節能電開水器，有助于經濟的可持續發展和能源的高效利用，促進了和諧社會的發展，必將有廣大的消費市場。

（作者單位：山東大學機械工程學院）