基于TRIZ理論的家庭飲水設備發展分析

劉明晨+趙新軍

1引言

從2014年蘭州自來水苯含量超標事件到南水北調江水進京，彰顯飲水安全問題成為了老百姓關注的熱點。而中國作為新興市場不斷吸引著國內外家電廠商推出適合中國國情的小家電，但我國目前的家庭飲水設備與發達國家仍有一定的差距，家庭飲水設備作為使用頻率高、與老百姓生產生活聯系密切的用品更應該被重視。本文基于TRIZ理論分析家庭飲水設備的發展與演變，從而預測未來我國家庭飲水設備的發展趨勢，這與每一位中國人切身利益是緊密相關的。

2家庭飲水設備的種類

家庭飲水設備顧名思義就是解決人們飲水問題而誕生的家用產品。因可以提升人們的飲水質量和生活品位而成為時尚備受國人喜愛。它們可按結構分為三大類，飲水機、電熱壺、凈水器（又稱直飲機）三類（見圖1）。

最初的飲水機是人們飲用桶裝水的家用產品，分為立式（又稱落地式）和臺式（又稱座式）兩大類。為了滿足國人的飲水習慣，飲水機的功能又實現了加熱與制冷效果（圖1A）。伴隨著飲水設備的發展，電熱壺又走進了千家萬戶，成為家庭中喜愛的燒水設備（圖1B）。凈水器也叫凈水機、過濾器，是對水的使用要求、對水質進行深度凈化處理的小型水處理設備（圖1C）。

飲水機的優點是通過電能來加熱和制冷飲用水的一種裝置，它不能依靠自身制出純凈水，必須通過外界提供桶裝水、凈水桶凈化的水。缺點是：（1）飲水機反復燒煮，既浪費電，又容易形成千滾水，影響健康；（2）放水出來的時候，機內會進入空氣，隨之空氣中的雜質也會進去，形成二次污染（是指一次污染物在物理、化學因素或生物作用下發生變化，或與環境中的其他物質發生反應，所形成的物化特征與一次污染物不同的新污染物，通常比一次污染物對環境和人體的危害更為嚴重）（3）就算是沒有以上兩種情況（這是不可能的），也只能解決喝水的問題，而您的洗米、洗菜、煮飯、煲湯等廚房用水問題仍然無法解決，還得使用二次污染的自來水；（4）桶裝水的衛生狀況是否合格、灌裝的條件是否達標等許多不可知的因素。

電熱水壺的優點是方便快捷，燒開一壺水只需幾分鐘，而且使用場所不受限制，占用面積小，更加安全衛生。缺點在于電熱水壺長時間使用會產生水垢，清除水垢比較麻煩，因此在使用過程中要注重保養；每次只能燒容量有限的水。

凈水器（又稱直飲機）的優點是制出的純水或凈水相對于桶裝水更新鮮、更衛生、更安全，它的用途非常廣泛：可以生飲，也可以燒開喝；用于烹飪，更加衛生，更加可口；可以提供給加濕器、蒸汽熨斗、美容儀等小家電所需用水，決不會出現讓人討厭的白色粉末；與制冰機配套使用，制成的冰塊晶瑩剔透，無任何異味。缺點是產品價格昂貴，是普通飲水機的十幾倍，以及部分直飲機出現的出水量少、慢的特點。

3家庭飲水設備的發展歷程和基本工作原理

3.1原始時代—井和水缸的出現

距今七千年的河姆渡原始居民他們是最早解決吃水問題、學會開挖水井，使用水缸的，是他們使飲水變得較為方便。

3.2電氣時代—電熱水壺的出現

電熱水壺在1891年誕生于芝加哥。隨著科技的發展，快捷、安全、便利、充分利用能源日漸成為了電水壺的主要特點，嗜茶的英國人從此愛上了它。到了21世紀電熱水壺便成為全球的暢銷品。它當初被發明后迅速在歐美國家得以普及，近代傳入亞洲。現在的電水壺也正在向多功能方向發展，如防漏、防燙、鎖水等。電熱水壺具有加熱速度快，保溫效果好，過濾功能強，式樣多等優點。它又被分為帶分體式底座（底盤）和不帶底座兩種，底座上帶有加熱管，水壺要對應放置在底座上方可加熱，這也是保護措施的一種。

工作原理：利用水沸騰時產生的水蒸汽使蒸汽感溫元件的雙金屬片變形，并利用變形通過杠桿原理推動電源開關，從而使電熱水壺在水燒開后自動斷電。其斷電是不可自復位的，故斷電后水壺不會自動再加熱（見圖2）。

圖2 電熱水壺電路控制圖

3.3快節奏生活時代 —桶裝式飲水機和管線式飲水機

桶裝式飲水機興起于上世紀90年代，在小家電領域里的熱度隨著近年來國人生活水平的質量提高而逐年攀升。1993年珠海永隆研發出國內首款金屬外殼按壓式飲水機，加熱溫度為70℃，無防塵聰明座裝置。1994年深圳安吉爾推出塑料外殼飲水機問世，飲水機外觀更加時尚，進入小批量生產銷售階段。1996年突破加熱溫度和電子制冷技術，加熱溫度達90℃以上，制冷溫度低于10℃。1999年中國第一本關于飲水機的行業標準QB/T2452-1999發行，從此飲水機開始有了自己的行業標。2005年沁園和寧波祈禧電器相繼推出無熱膽即熱式飲水機。無熱膽技術興起，使健康、節能成為飲水機發展新潮流。2006年飲水機節能技術標準CSC/T42-2006正式發布實施。2007年2月飲水機國家標準制定啟動大會召開，標志著飲水機有了自己的國家標準。2008年1月飲水機國家標準GB/T22090-2008正式發布實施。

工作原理：（1）直冷式冷熱飲水機由水箱提供常溫水，進水分兩路：一路進入冷膽容器，經制冷出冷水；另一路進入熱罐，經加熱出熱水；（2）按下制冷開關后，制冷指示燈點亮，輸出直流電壓供半導體制冷組件制冷和風機排風；（3）按下加熱開關，加熱指示燈亮，電熱管發熱，熱罐內的水溫升高，到達設定溫度，溫控器觸點斷開，自動切斷加熱電源，加熱指示燈熄滅。絕大多數的飲水機最高溫度是95℃，再沸騰溫度是90℃，泡茶殺菌的溫度不夠，所以泡茶喝咖啡需要謹慎，其工作原理見圖3。

圖3 冷熱飲水機工作原理圖

管線飲水機（也有稱為管道飲水機）是通過使用接頭與水管直接連接到主供水水源（如自來水），也有通過一個凈水系統再連接至主供水水源。總之，不需要水桶。桶裝水與自來水一直在市場上對峙著，但在歐洲的一些酒店、餐館與招待場所，管線飲水機已日漸成為主流。這也標明傳統基于辦公室使用的管道飲水機有很多市場機會。由于成本的節省，特別是高消費量的地方，管線飲水機的市場份額

逐漸在增長。事實上，歐洲的管線飲水機行業已經有明顯的轉機，管線飲水機達到了發展的一個新階段，也因此誕生了很多重要的機會。與此關聯的公司數量也在不斷增長，他們都看好了這些機會。歐洲飲用水與飲料權威媒體—Zenith的最新報道曾追蹤過超過300個分銷商。Zenith的最近一份統計標明，美國市場的立式管道飲水機的銷量正在以每年12%的速度增長，目前美國市場的無桶飲水機數量達到500，000臺。

3.4健康生活時代—凈水器的興起

我們平時所講的凈水器，一般是指作為家庭使用的小型過濾器。它起源于1832年英國倫敦霍亂疾病，英國的里德·斯帝沃創始發明。凈水器根據不同的凈化原理和工藝，可以分很多種類。一般有RO反滲透凈水器、超濾膜凈水器、陶瓷凈水器、家用凈水器、廚房凈水器、中央凈水器、純水機等。

凈水器功能可有效濾除水中的鐵銹、砂石、膠體以及直徑大于5微米的一切雜質；顆粒活性碳濾芯有超強的吸附力，可以有效的吸附水中的余氯、嗅味、異色、農藥等化學藥劑；精密活性碳濾芯，可有效去除水中的細菌、毒素、重金屬等。有些家用凈水器結合紫外光燈技術和專利碳濾心放置于二合一濾心匣內。濾心匣擁有高凈水流速，可達3.4升/分鐘，濾凈量為5，000升或可連續使用1年。

工作原理：大部分凈水器是采用阻篩過濾原理漸進式結構方式，由多級濾芯首尾串接而成，濾芯精密度由低到高依次排列，以實現多級濾芯分攤截留污物，

從而減少濾芯堵塞和人工排污、拆洗的次數以及延長更換濾芯的周期（見圖4）。

4基于TRIZ理論的家庭飲水設備發展分析

目前我國通過眾多企業幾十年的努力，家庭飲水設備日趨完善。在產品的創造發展過程中，創造者們為了達到創新改良現有產品的目的，使用了很多TRIZ理論中的發明創造原理，快速有效地解決了飲水設備中出現的問題，使得與我們生活休戚相關的飲水設備得到了改良和完善。

從第一款國產飲水機下線開始，人們逐漸擺脫了用老式電熱鋁壺燒水帶來的不便。其實從電熱鋁壺到飲水機是開創了把水源和設備分開處理的思想，將物體分成獨立的部分，使物體成為可拆卸的，大大提高了飲水的便捷性，它是運用了TRIZ理論中的分割原理。而水桶采用曲面，利用其可旋轉的特性使送水工在運送時省時省力，則運用了TRIZ理論中的曲面化原理。

同一時期也出現了許多飲水機的衍生品，例如：飲水機更加多功能化（圖5A），在出水口處增加電熱壺，將飲水機的加熱功能與主體分開，避免了飲水機反復加熱形成“千滾水”的現象，運用了TRIZ理論中的中介物原理，利用有傳送作用的中間物體，改變了產品的加熱特點，從而達到目的。手壓式飲水器（圖5B）利用了TRIZ理論中反向作用原理，將本應倒立放置的水桶正立放置，采取利用大氣壓抽水的辦法達到方便飲水的目的，在空間狹小的地方，這種方法尤其受到歡迎。

進入21世紀以來，凈水器生產企業迅速發展壯大，中國凈水器產業已發展到3000多家生產企業，其數量每年仍以30%～40%的速度增長。凈水器把飲水機的有形化為無形，轉為嵌套在廚房或洗手間中，達到凈水即開即用的目的，這樣做不僅更加方便衛生，還可以使其他生活用水更加安全衛生，它是運用了TRIZ理論中的嵌套原理。而凈水器其實質就是一個高級的過濾、殺菌裝置，它是運用了TRIZ理論中的拋棄或再生原理，將無用的雜質剔除出去。部分TRIZ理論的創新原理在家庭飲水設備中的應用，如圖6所示。

5家庭飲水設備發展趨勢的預測

通過借鑒歐美發達國家的經驗，我們可以看出，我國直飲機的發展將會成為必然，因為隨著國內社會體系的不斷完善，技術不斷提升，直飲機在中國大熱的時機越來越成熟。從用水的便捷和衛生方面來說，直飲機比桶裝水更具優勢，然而，由于國內此項技術還沒有完全普及，價格仍居高不下。即便如此，國內仍有資料顯示，消費者2012年在對直飲機認知度的調查中，知道直飲機的消費者已經有75%，其中有購買欲望的消費者占30%，這些數據都表明直飲機在國內市場已呈快速上升趨勢。

直飲機（或凈水器）的好處就是使用安全、節能、飲水成本低，尤其適合工廠飲水、學校飲水等場合，相比起傳統的桶裝水，無論從成本或便利上都有很大的優勢。不久的將來，直飲水機在市場中的地位，可能至少跟洗衣機、電冰箱、電視機等常用家電一樣重要，成為必需品。

在各種飲水設備的世界里，有沒有一種既方便、便宜又衛生，想怎么用就怎么用、想用多少就用多少，又不必為此支付昂貴費用的飲水設備呢？答案是有一臺直飲機，只要有自來水，電源，一切大功告成。它不僅很方便，而且也很便宜。不妨一起來算算：目前我國直飲機還比較貴，一般從數百元到數千元不等。但是，它是一次性投資，日后用起來只需要再支付少量的電費和自來水費就可以了，而電費和水費都是很便宜的。這樣核算下來，用直飲機自產一桶水，只需0.36元到0.38元。一般一桶純凈水10元左右，按一個月8桶水計算，真不如買一臺小型的直飲機劃算。另外，桶裝水是死的，而直飲機生產的開水、溫開水連接的是自來水，是活的。桶裝水一旦開封使用，就不宜超過3天，而且它有二次污染的問題。 還有一個消費心理問題：自己能看到直飲機的生產過程，覺得放心。桶裝水也是凈水設備生產出來的，但因存在假冒偽劣問題，消費者不放心。即使是有信譽的廠家所生產，運輸、倉庫管理等流通過程也會影響保質時限。再者，桶裝水長期用起來，就會發現不少煩惱，如老得打電話訂水、陌生人敲門送水等，很不方便。桶裝水是與三輪車式的送水服務離不開的。讓人送水不方便，自己買水又太麻煩。

用直飲機自己制作開水、溫開水、凈化水等，這是一種新的水消費觀念。可以說，依賴于桶裝水的市場將會被直飲機取代，這只是時間早晚的事。因為，飲水機或電熱水壺會使生活更加方便、實用，而飲水機所帶來的是與人們的健康密切相關的飲用水與生活用水。

6結論

家庭飲水設備的生產、發展和演變體現了諸多TRIZ理論的應用，其發展理念彰顯了人們對生活品味的追求。總結目前的家庭飲水設備的特點，可以看出是多元化的。如何更好地飲水—這一與生命息息相關的話題，始終是國人千百年來關注的焦點。

而現在，人們對健康、文明、時尚生活的追求與日益惡化的飲水水質的矛盾，構成我國飲水產業發展的內在動因。所以我們有理由相信，未來幾年，“水家電”尤其是直飲機一定會有市場前景和無限的商機。更安全、快捷的飲水方式與理念才是現代社會所急需的。飲用水安全是一個世界性的話題，直飲機能滿足人們對自來水環保凈化的要求，這個新的飲水方式的流行和普及只是時間問題。 責編/劉紅偉

參考文獻

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京東商城http：//www.jd.com/

廈門翼發http：//www.iofar.com/cn/