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【摘 要】随着现代社会生活节奏的加快,饮水机已经成为了家庭和办公室中不可缺少的家电.常规饮水机所采用的基本都是储水式的电加热系统,电路控制则以突跳式温控器为温度传感核心的自动机热控制回路,工作方式为“加热―保温―加热”的循环加热方式.
【关 键 词】节能创新压力式热炉电磁阀微处理器真空保温胆
一、研制背景及意义
(一)国家政策背景
根据国家“十二五”规划[1],加强节能减排基础工作和能力建设独立成章,显示了国家对节能减排工作的重视水平比以往任何时候都要高,与此同时,“绿色健康,环保节能”已经成了当前国家发展国民经济的主题词,从国家制定方针政策到企业发展科技生产,再到普通老百姓的生活起居,都开始围绕着“节能减排”活动起来.
(二)饮水机耗电背景[2]
近两年来,随着人们环保意识的不断增强,家电产品只要打上“节能环保”的旗号,大多都能收到消费者的欢迎.因此.我们团队利用寒假前后近三个月的时间,进行了关于城镇和乡村居民使用饮水机的情况调查并找出了相关弊端,在指导老师高超杰老师的指导下,我们积极开动思维,搜索信息,实践调查,最终决定推出此款“高效绿色节能饮水机”.
(三)消费者市场背景
中国人一般有“健康饮水”的习惯,所以我们把目光锁定在与水有关的家电上.随着人们生活节奏的加快,饮水机已成为家庭与办公中必不可少的“水杯”,在家电市场占据了很大比例.目前.随着消费者对饮水机消费观念的转变,饮水机行业已经进入价格、外观造型、质量、性能、功能、服务等全方位的竞争,尤其是节能型更是成为了消费者的期待.
(四)设计意义
首先此款新型高效绿色节能饮水机实现了饮水机的节能革新：此款节能饮水机相比一般饮水机而言,具有“多项节能”特点,其总功率为500W（只有加热功率）,主要采用中低功率电磁加热技术,实现节能、高效和安全目的；另外,在饮水机底座内部置入普通热水保温胆,达到零耗电保温,并且防止饮用“千滚水”,再次实现了健康的目的；采用微处理器进行有效温控和水量控制作用,实现全自动加热和保温和手动节能回流加热.
二、作品概述
此款饮水机主要设计思路是加热、保温、回流加热再保温的一个节能循环过程,依据这个基本思路,对当前大众型家用办公类饮水机进行了科学的节能创新设计[4],从而最终实现节能高效、绿色健康的目的.
设计具体过程：主要是采用电磁加热[5]代替电热棒加热的方式实现节能、高效和安全的目的,另外在饮水机里置入真空保温胆达到保温作用（加热容器与保温胆是分开的,且保温不耗电）,从而改变原来反复加热形成的“千滚水”,另外,内置一个给予单片机AT89C51微处理器实现了温控感应、压力感应、回流控制和保温胆内水量的自动感应等一系列节能目的.水浮体用于控水槽水位的控制,压力阀[6]（含温度感应器）用于对加热炉内水温监测与压力式封,加热至沸点的水在自动断电情况下自动进入保温胆,实现热水的长时间零耗电节能保温.当保温胆内的水温降到60℃以下,可以根据饮用者的是否使用此温度的水（比如泡咖啡、泡面等温度不够）,可以进行手动回流在加热,然后再进入保胆即可使用.
三、工作原理及性能分析
冷水首先进入控水槽,可以通过冷水出口直接饮用冷水,并且通过控水槽上的橡皮塞,首先起到透气防菌作用.当加热炉和保温胆中无水时,压力阀打开,冷水进入加热炉,电磁加热系统接通电源,加热开始,同时水浮体监测进入的水量,当水进入到设定水位时,压力阀自动关闭[9].当水加热到水沸腾时,温度感应器自动感应,信号传给微处理器进行判断,微处理器则控制电磁阀,使得开水进入保温胆,此时可以通过开水出口饮用开水.如果热水没有一次性使用完,则剩余的热水将保留在保温胆中；如果一次性使用完,则加热炉自动进行第二次加热,后边的过程同上所述.
综合理论研究和实验假设分析,我们认为此款新型高效绿色节能饮水机能很大程度上实现节能作用,应该归为新时代的节能产品.希望通过专家的验证鉴定后,可以得到推广使用.
四、技术关键突破
技术创新与改进问题
（一）微处理器的核心控制效果；（二）电磁加热系统是怎样代替电热管（棒）加热,500W电磁加热功率是否满足加热需要；（三）加热炉顶端压力阀的设置保证能通过气压作用,实现0耗电压入保温胆中；（四）加热炉与保温胆中的水量控制问题,在水沸腾后,确保加热的水全部进入进入保温胆；（五）怎样手动将保温胆中低于60℃的水回流到加热炉中,又不影响加热炉的正常工作.那么,综上所述,此款节能饮水机无论是从节能减排的创新的技术上,还是从产品的价格上,都能满足当前市场的需求,并且它能依据在同类型饮水机的中的节能优势和价格优势迅速占领一般城市（三线城市以下）、城镇以及普遍的农村市场.最重要的是,此款节能饮水机的推出能很好地缓解当前以及未来因饮水机的不节能而引发的能源浪费问题,同时能够开拓大众型家用办公饮水机的新市场.