張恒 馬松林 孫芳 孔美陽（1、深圳安吉爾飲水產(chǎn)業(yè)集團有限公司 廣東深圳 518108；2、佛山市順德區(qū)美的飲水機制造有限公司 廣東順德 528311;3、中國家用電器研究院 北京 100053)

1 引言

本文對近年來新興的非循環(huán)制熱式飲水機的加熱原理和特點進行分析，提出了其能效等級的評價方案和測試方法，解決了采用相同能效等級指標評價不同加熱原理的非循環(huán)制熱式飲水機的問題，推動了飲水機能效限定值及能效等級國家標準的制定工作。

2 飲水機制熱方式分類

2.1 循環(huán)制熱式

循環(huán)制熱式飲水機是僅需接通電源或接通電源后閉合制熱開關(guān)就能實現(xiàn)制熱功能，且通過控溫元件實現(xiàn)制熱和保溫的循環(huán)交替方式制熱的飲水機。此類是加熱單元內(nèi)置的傳統(tǒng)式飲水機，特點是啟動制熱功能后，飲水機將按照“加熱→保溫→加熱”的模式循環(huán)工作。

2.2 非循環(huán)制熱式

非循環(huán)制熱式飲水機是需人為強制性觸發(fā)才能實現(xiàn)制熱功能，且制熱一個周期后即停止工作的飲水機，其特點是啟動制熱功能后僅執(zhí)行一次加熱過程，如需再取熱水時，必須再次手動啟動制熱功能，此類飲水機一般無保溫功能。

3 非循環(huán)制熱式飲水機能效等級評價

3.1 非循環(huán)制熱原理分析

非循環(huán)制熱式目前主要有三種：水壺式、電磁加熱式和速熱式。

水壺式飲水機：通過無繩電水壺工作原理對可飲用水進行加熱的飲水機。特點是通過消耗電能，水壺底部的發(fā)熱盤將熱量傳導(dǎo)于水壺的杯底，再與水進行熱交換。

電磁加熱式飲水機：通過渦流電流加熱金屬水杯從而對可飲用水進行加熱的飲水機。特點是通過消耗電能線圈盤產(chǎn)生交變磁場，在金屬水杯底部形成渦流發(fā)熱，再與水進行熱交換。

水壺式和電磁式均是外加熱式，即被加熱的容器位于外部并可與飲水機分離。它的優(yōu)勢是熱水真正的沸騰，解決了循環(huán)制熱式的“陰陽水”、“千滾水”的問題，并且加熱部分清洗方便，在健康飲水方面優(yōu)勢顯著。

速熱式飲水機：將可飲用水流過加熱單元即被加熱的飲水機。特點是通過消耗電能瞬間將加熱單元加熱，水流經(jīng)加熱單元時進行熱交換，即時將水加熱。它的優(yōu)勢是開啟制熱功能后，數(shù)秒鐘即可取熱水，無需等待加熱過程，即取水即加熱，但家用時受限于功率不能過大，所以熱水流量較小。

3.2 能效等級評價指標

雖然速熱式與外加熱式(水壺和電磁式)的加熱單元的結(jié)果及加熱原理不同，但它們?nèi)跃哂邢嗤奶攸c。速熱式的加熱特點是小容量短時間，即被加熱水的體積小，加熱的時間短；而外加熱式(水壺和電磁式)的加熱特點是大容量長時間，即被加熱水的體積大，加熱時間長。所以要對比速熱式與外加熱式的制熱效率時，可以采用對速熱式持續(xù)取熱水，并且所取熱水的量與外加熱式相當?shù)姆椒?，故速熱式與外加熱式的能效是可以采用相同的指標進行評價的。

評價飲水機的能效應(yīng)從兩個方面考慮，一是有效耗能，消耗的電能轉(zhuǎn)化為被水吸收熱量的能力；二是無效耗能，消耗的電能對水的熱量吸收無貢獻。所以可以用制熱效率和待機功率兩個指標進行評價。

制熱效率，飲水機的水所吸收的熱能與消耗的電能之間的比值。

計算公式：

制熱效率η的值越大，則飲水機越節(jié)能。

待機功率，根據(jù)使用說明，飲水機充滿水，所有功能均不開啟，通電并處于準備使用狀態(tài)時的功率。

待機功率W的值越小，則飲水機越節(jié)能。

圖1 標準水杯

4 測試方法

4.1 熱水溫度測試

在規(guī)定的測試條件下，非循環(huán)性制熱方式的飲水機熱水出水溫度必須滿足一定的要求后，才會進行制熱效率和待機功率的測試，然后根據(jù)測試結(jié)果進行能效等級的判定。

4.1.1 外加熱式熱水溫度測試

外加熱式(水壺和電磁式)的優(yōu)勢是熱水真正沸騰，故要求外加熱式飲水機熱水溫度應(yīng)不低于95℃。

因外加熱式飲水機都自帶水杯，所以測試方法為：僅啟動制熱功能，當制熱工作停止時，立即測量水杯內(nèi)水的幾何中心位置的水溫。(如熱水出水量為程序控制，應(yīng)以最大出水量程序執(zhí)行。)

4.1.2 速熱式熱水溫度測試

速熱式飲水機并非標配水杯，且由于功率的限制，其熱水流量較小(小于800ml/min)，用GB/T 22090-2008中6.2.1.1測試出水口下方10mm處水溫的方法難以操作，故采用QB/T 4098-2010中6.2.1的方法，要求熱水溫度應(yīng)不低于90℃。

測試方法為：啟動制熱系統(tǒng)，用1L玻璃容器放出(0.2±0.025)L水倒掉，繼續(xù)放出(0.5±0.025)L,立即測量杯中水的幾何中心位置的水溫。(如加熱為程序控制，則排除第一次加熱的水;如熱水出水量為程序控制，則以最大出水量程序執(zhí)行。)

4.2 制熱效率測試

在規(guī)定的環(huán)境溫度下進行試驗，初始水溫t1與環(huán)境溫度一致，如熱水溫度可調(diào)，則將加熱溫度設(shè)定至最高溫度值。飲水機注水后，在待機狀態(tài)下放置超過兩小時。

4.2.1 外加熱式制熱效率測試

僅啟動飲水機制熱功能，用飲水機自帶水杯接水，直到接近最大水位線 (如出水為程序控制，則按最大出水量程序執(zhí)行)，當制熱工作結(jié)束時，立即測量此時水杯中的水溫t 。同時，記錄消耗的總電能E。然后稱量水杯中熱水的質(zhì)量m，按照上述2.2熱效率計算公式計算熱效率η。測試三次，以其算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

4.2.2 速熱式制熱效率測試

僅啟動飲水機制熱功能，先排除最初的管路殘留水約200ml(如加熱為程序控制，則排除首次加熱的水)，再立即用水杯接水(如飲水機自帶水杯，則用自帶水杯接水，否則用標準水杯接水)，直到接近1L的熱水為止(如出水量為程序控制，則以最接近1L水量的程序執(zhí)行)，并立即測量此時水杯中的水溫t 。同時，記錄消耗的總電能E。然后稱量水杯中熱水的質(zhì)量m，按照上述2.2熱效率計算公式計算熱效率η。測試三次，以其算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

對于沒有自帶水杯的速熱式飲水機，在進行熱效率測試時用標準水杯進行接水。為了在測試方法上盡可能與外加熱式公平一致，標準水杯的外觀、結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)等均與外加熱式水杯一致，僅在接水處增加接水漏斗和連接管路。標準水杯如圖1所示。

4.3 待機功率測試

在規(guī)定的環(huán)境溫度下進行試驗，初始水溫與環(huán)境溫度一致。根據(jù)使用說明，飲水機注水連接電源后，處于待機狀態(tài)1小時以上；然后開始測試，記錄約整小時所用的時間t和耗電量E。

根據(jù)以下公式計算得出待機功率：

P = E /t

5 結(jié)論

綜上所述，本文通過對非循環(huán)制熱飲水機的加熱原理及其特點的分析，提出了能效等級評價指標和測試方法的方案，并針對非自帶水杯的速熱式飲水機的制熱效率測試方法，提出了標準水杯的方案，解決了外加熱式和速熱式兩類不同加熱原理的飲水機采用相同能效等級評價指標的難題。

近年來，國內(nèi)飲水機每年的銷售量均超過2000萬臺，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，飲水機的國內(nèi)保有量也比較大，由于國人的飲用熱水的習慣，飲水機成為電能消耗的大戶，所以出臺飲水機能效限定值及能效等級的國家標準也顯得尤為迫切。相信隨著該強制性國家標準的發(fā)布和實施，飲水機行業(yè)將會朝著更節(jié)能、更環(huán)保、更健康的方向發(fā)展。

[1]《飲水機能效限定值及能效等級》報批稿

[2]GB/T 22090-2008《冷熱飲水機》

[3]QB/T 4098-2010《家用和類似用途的速熱式飲水機》