關于改進電熱開水器的建議

吳義美

[摘要]普通電熱開水器流出的飲用水含有未燒開的生水和重復煮沸的盛水，對人體危害較大。研究一種包含有多個傳感器的電熱開水器，確保它既不會流出生水，也不會流出盛水，減小因飲水對人體造成的危害，實現健康飲用。

[關鍵詞]生水 開水 盛水 亞硝酸鹽 傳感器 飲用水

中圖分類號：TM5文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310012－01

一、概述

問得清泉，唯有水是人類賴以生存的且不可缺少的重要物質，是人的生命之源，人體60～70％是由水構成的。水在人體內不但是運送各種營養物質的載體，而且還直接參與人體的新陳代謝，因此保證充足的攝水量對人體生理功能的正常運轉至關重要。

目前，電熱開水器正逐步替代傳統的燃煤鍋爐被廣泛使用，它進入機關、寫字樓、學校和商場等單位，它除了具有衛生和方便等特點之外，還兼有占地少和易于實現自動控制等優點。

然而，目前的電熱開水器普遍存在著放出來的飲用水含有未燒開的生水和重復煮沸的盛水。

隨著生活水平的不斷提高，人們對飲用水質量提出了更高的要求，對飲用不衛生水造成的健康問題也日益關注。采用煮水與貯水兩個過程分開處理的方法，實現“開水不排完冷水不進入”的飲用水裝置，保護人們的健康飲水環境。

二、目前的電熱開水器的缺點

目前，大部分電熱開水器控制裝置比較簡單（基本上是采用浮球控制水位），冷、熱水共用水箱，放出來的飲用

水含有未燒開的生水和重復煮沸的盛水，對人體危害較大。表現為：

1．這種開水器只有一個容器室，生水和開水混合在一起。頂部有一個浮球開關，容器內水位上升時，浮球也隨之上升，通過連桿推動活塞運動，當水位達到一定位置時，活塞關閉進水口，停止進水。

2．當取用部分開水時，電熱開水器中的水位稍有下降，就引發頂部的浮球下降，進水閥隨即打開，外面的生水就直接流進水箱，灌滿水箱使浮球繼續浮在頂部，這時生水與飲用開水混合在一起，且水箱中的水不能全部放出

（因防干燒，出水龍頭的位置比較高），所以飲水時就永遠喝的是含有未燒開的生水和重復煮沸的盛水。

三、飲用不潔凈水的危害

（一）生水的危害

生水可能含有很多寄生蟲卵等有害病原微生物，因此喝生水可能引起各種腸道傳染病?；虍敊C體抵抗力低下時會增加致病的可能性，同時自來水經氯化消毒滅菌處理后，水中可分離出多達13種以上有害物質，其中鹵化烴、氯仿還具有致癌、致畸作用?，F場水質檢測：當水溫達到90℃時，鹵代烴含量由原來的每公斤53цg上升到177цg，超過國家生活飲用水衛生標準的2倍。專家指出，飲用未煮沸的水，患直腸癌的可能性增加21％～38％。但當水溫達到100℃，鹵化烴、氯仿這兩種有害物質會隨蒸汽蒸發而大大減少，繼續沸騰數分鐘，不僅能去除氯味、去除水中的揮發性鹵代烴，而且能殺死細菌、病毒。

（二）盛水的危害

1．開水中亞硝酸鹽的產生。水中本來就含有少量硝酸鹽與亞硝酸鹽。硝酸鹽為離子化合物（屬于離子晶體），其離子鍵比較穩定，但由于硝酸根是由活潑的非金屬元素N與O構成，硝酸根是不穩定的，所以，硝酸鹽化學性質很活潑。因此堿金屬和無水硝酸鹽在加熱情況下可分解為亞硝酸鹽和氧氣，如：

2NaNO3=2NaNO2+O2↑

2．亞硝酸鹽的危害。盛水在重復煮沸過程中，硝酸鹽不斷分解，再加上水的不斷蒸發，就導致亞硝酸鹽濃度不斷上升。亞硝酸鹽在一定的酸性條件下生成亞硝酸，如：

NaNO2+CH3CHOHCOOH（乳酸）=HNO2+CH3CHOHCOONa

亞硝酸HNO2很不穩定，于是分解產生NO，3HNO2=H++NO3-+2NO+H2O，而生成的NO會很快與還原性肌紅蛋白（用Ma表示）反應，生成相對穩定的亞硝基肌紅蛋白MbNO，Ma+NO=MaNO。若反應發生在血液里，并進而轉變成高鐵血紅蛋白，致使血紅蛋白失去輸氧能力，久飲這種水，輕則會影響人的胃腸功能，出現暫時性腹瀉、腹脹；重則亞硝酸鹽會在體內積聚，引起肝、腎和神經系統慢性中毒。亞硝酸鹽還是一種潛在的致癌物，它可誘發人體胃癌、肝癌、食道癌等疾病，過量或長期飲用含有亞硝酸鹽的水對人身體會造成危害。

四、關于含有多傳感器的電熱開水器設計思想

（一）關于含有多傳感器的電熱開水器的結構

將多傳感器的電熱開水器設計成上，下分置的雙水箱結構，如圖1所示。

上水箱為燒水區（沸騰室），下水箱為保溫區（保溫室），其中燒水區比保溫區稍小一些。兩個容室之間設有一個電磁閥來控制兩者的連通。當上水箱的生水被燒沸后，打開上排水閥，上水箱的沸水依靠重力作用將沸水排入下水箱，裝有開水的下水箱設有出水龍頭，可供人們飲用。這樣設計可將裝有生水的燒水區和裝有飲用開水的保溫區隔離開，避免生水和開水混合形成所謂的“陰陽水”。開水器制作成玻璃棉保溫層，以阻止熱量擴散，降低熱損耗，從而節約電能。

（二）關于含有多傳感器的電熱開水器的工作原理

其工作流程如圖2所示。

1．排出盛水。開水器通電，上、下排水閥同時打開，排出原來存留在上、下水箱中的剩水，避免水在開水器中反復煮沸產生亞硝酸鹽。排完后，上、下兩排水閥關閉。

2．進水。進水閥打開，開始進水。

3．燒水。當上水箱高液位傳感器檢測為高水位時，進水閥關閉，停止進水，上水箱加熱管開始工作。

4．沸水轉移。上水箱溫度加熱到100℃后，上水箱的溫度傳感器輸出控制信號，延遲加熱數分鐘后（去除氯味、去除水中的揮發性鹵代烴，殺死細菌、病毒），上水箱加熱器停止工作，當下水箱低液位傳感器檢測為低水位時，上排水閥打開，開水由燒水區流進保溫區，進入保溫狀態，這時候的水就可以正常飲用了。

5．開水由燒水區流進保溫區后，上排水閥閉合，重復以上2～4步驟。

6．保溫。當下水箱水溫低于85℃，且下水箱低液位傳感器檢測為高水位時，下水箱加熱器開始加熱至95℃停（分別由下水箱兩只溫度傳感器控制），保證飲用水具有沏茶溫度且不重復煮沸。

7．當下水箱低液位傳感器檢測為低水位時，下水箱加熱器停止加熱，且當上水箱加熱器停止工作時，上排水閥打開，將上水箱沸水流入下水箱共飲用，重復以上4～7步驟。

五、結束語

關于含有多傳感器的電熱開水器比普通的電熱開水器增加了1個加熱器，2個液位傳感器，3個溫度傳感器，3個電磁閥及簡單的控制電路，雖成本有所增加，但飲水質量卻得到了極大的提高，克服了普通電熱開水器含有未燒開的生水和重復煮沸的盛水的缺點，減小了因飲水對人體造成的危害。