“堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車的設計

張 蕊，閆軍芳，李夢雪，葉金峰，董 卉，劉富剛

（德州學院 地理系，山東 德州 253023）

0 引 言

目前，我國每年均有一千多萬新生兒[1]。我國已經成為世界上最大的童車制造、使用國家，嬰兒車是多數家庭中廣泛應用的育兒工具，有著巨大的消費市場。隨著人們收入的提高及生活方式的改變，家庭對嬰兒車的需求呈現(xiàn)出多樣化的傾向,過去單一的功能已不能滿足人們生活方式的多樣性需求，新產品的開發(fā)設計研究，也越來越顯示出它的生命價值。本研究通過調查市場嬰兒車已有的特性和人們的需求差異，分析嬰兒車設計存在的問題，對產品設計各類理論化概念進行歸納和梳理，將低碳環(huán)保設計理念與嬰兒車用戶的實際需求相結合，利用豐富的太陽能資源，設計“堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車，減輕噪聲及粉塵給嬰兒及其父母帶來的雙重壓力。

1 嬰兒車設計來源

1.1 行業(yè)現(xiàn)狀

從嬰童行業(yè)協(xié)會了解到，我國嬰童產品市場剛剛起步，設計能力還不成熟，嬰童產品的市場潛力較大；隨著生態(tài)經濟理念的深入，理性消費者增多，消費者對嬰兒產品安全需求逐步提高[2]。目前，市場嬰童產品設計主要存在創(chuàng)新能力不強、產品不夠人性化等問題。市場需求呼喚嬰兒車新產品的創(chuàng)新與研發(fā)。

1.2 市場調查

2012年8月，隨機對山東省各地市城市居民進行調查，共發(fā)放問卷1000份，收回有效問卷956份，有效回收率為95.6%。問卷內容涉及年齡、性別、文化程度、工作性質、收入情況、對嬰兒車及除塵降噪的基本認識等。調查結果顯示，一是嬰兒車的消費人群集中在25～35歲；二是性能、安全性、品牌、價格等是消費者在購買嬰兒車時主要考慮的因素；三是消費者多選擇可愛的多色混合系嬰兒車，也有部分消費者傾向于明快的單一純色嬰兒車；四是消費者更傾向于棉質、亞麻、皮質材料的嬰兒車；五是嬰兒車規(guī)格的選擇主要取決于消費者家庭經濟狀況，消費者多選擇中等（經濟、方便）的嬰兒車，也有部分消費者選擇大型（寬敞、舒適、氣派）和小型（精巧、節(jié)省空間）的嬰兒車；六是消費者多選擇300～1000元價位的嬰兒車，也有少數消費者選擇高檔價位的嬰兒車；七是消費者使用嬰兒車的目的多為購物、散步和旅游。從調查分析看，環(huán)保嬰兒車的消費市場潛力大。兒童產品的創(chuàng)新核心是，在符合社會文化發(fā)展基礎上不斷完善和發(fā)展產品功能，以滿足廣大消費者的需要。因此，環(huán)保舒適型嬰兒車符合市場需求。

2 嬰兒車設計方案

2.1 設計思路

“堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車設計上采用新型環(huán)保隔音材料，制作成外形似城堡的滑蓋，并且利用清潔的太陽能資源為凈化空調提供動力，以實現(xiàn)空氣的流通，降低外界的噪聲對睡夢中嬰兒的影響，在底部增加除塵空調，并利用頂部的太陽能集熱板提供空調運行的動力，以便于車內空氣流通、凈化，保障嬰兒能呼吸到健康新鮮的空氣，更好地保證嬰兒的身心健康?！氨ぁ必愄柲苁浇翟氤龎m嬰兒車結構如圖1所示。

圖1 “堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車結構

2.2 工作原理及技術分析

普通嬰兒車的功能都大同小異，安全性、方便性、舒適性等已相當完善，但沒有與當前的環(huán)境狀況、消費觀念相結合[3]?！氨ぁ必愄柲苁浇翟氤龎m嬰兒車工作原理如圖2所示。

圖2 “堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車工作原理

本設計方案從環(huán)保角度增加了以下新的功能：

（1）隔音材料。車身面料使用發(fā)泡棉、隔音氈。在噪聲進入嬰兒車之前被減弱，降低噪聲對嬰兒的傷害。頂部面料使用透光性好的材料，保障車內采光的同時有助于嬰兒的視力健康發(fā)展。

（2）降噪功能。隔音材料的加入增加了嬰兒車的降噪功能。

（3）太陽能集熱板。利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)為空調提供動力，低碳環(huán)保[4]。

（4）凈化空調。其空調工作原理如圖3所示。凈化空調能控制嬰兒車內溫度，使其達到舒適水平；排出過量的濕氣，營造更舒適的環(huán)境；吸入新鮮空氣，具有通風功能；過濾空氣，去除空氣中的灰塵和花粉。

2.3 產品規(guī)格及參數

“堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車車載空調規(guī)格、所需蓄電池規(guī)格、所用太陽能電池板規(guī)格見表1～表3。

圖3 嬰兒車空調工作原理

2.4 太陽能發(fā)電系統(tǒng)

“堡”貝太陽能式降噪除塵嬰兒車太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路控制如圖4所示。

（1）太陽能電池板。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高可達到24%[5-6]?！氨ぁ必愄柲苁浇翟氤龎m嬰兒車將太陽能電池板置于嬰兒車頂部，將太陽能轉化為電能，并輸送到蓄電池中，如圖5所示。

（2）太陽能控制器。該控制器作為控制整個系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要部分，可以對嬰兒車內的蓄電池進行充電保護，延長蓄電池的使用壽命。

（3）蓄電池。采用48v鉛酸電池,其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，以備推動負載工作，為嬰兒車提供運行動力。

2.5 太陽能電池供電分析

（1）電流。如48V蓄電池系統(tǒng)，300W空調，即I=300W/48V=6.25A。

（2）蓄電池容量。如每天使用4h，蓄電池容量=6.25A×4h=25Ah。為防止蓄電池過充和過放，蓄電池一般充電到90%左右；放電余留5%～20%左右。所以25Ah也只是應用中真正標準的70%～85%左右。另外，還要根據負載的不同，測出實際的損耗，實際的工作電流受恒流源、鎮(zhèn)流器、線損等影響，可能會在6.25A的基礎上增加15%～25%左右。

表1 嬰兒車車載空調規(guī)格

表2 嬰兒車蓄電池規(guī)格

表3 嬰兒車太陽能電池板規(guī)格

圖4 嬰兒車太陽能發(fā)電系統(tǒng)電路控制

圖5 嬰兒車太陽能電池板組成

（3）電池板峰值?？照{每天工作4h，電池板平均每天接受有效光照時間為2h，最少放寬對電池板需求20%的預留額，即WP/48V=（6.25A×4h×120%）/2h，WP=720W。在空調組件中，線損、控制器的損耗及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同，實際應用中可能在15%～25%左右。因此，720W只是理論值，根據實際情況需要應有所增加。如太陽能電池板的負擔過重，可使用充電的蓄電池，以便電能不夠時作為補充。

3 結束語

隨著人們環(huán)保意識的增強，綠色低碳將成為未來設計領域里的主導設計?！氨ぁ必愄柲苁浇翟氤龎m嬰兒車的創(chuàng)新點在于采用新型環(huán)保隔音材料，使嬰兒車達到降低外界噪聲的目的，同時采用清潔能源，低碳環(huán)保。太陽能資源為凈化空調提供動力，通過空氣流通、調節(jié)溫度、凈化空氣等實現(xiàn)除塵功能。嬰兒車設計優(yōu)化的目的是，既要滿足嬰兒的生理和心理需要，又要滿足成人的心理需要；既要從人的本性角度出發(fā)，又要依據合理的實驗數值設計出健康的嬰兒產品。

[1]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中華人民共和國2012年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[EB/OL].(2013-02-23)[2013-02-28]http://news.xinhuanet.com/politics/2013-02/23/c_114772758_3.htm.

[2]產品秀場:9款嬰兒推車寶寶的第一輛“坐駕”[J].時尚育兒，2007(8):16-18.

[3]王炳忠.太陽能——來能源之星[M].北京:氣象出版社，1990:23.

[4]余海.太陽能利用綜述及提高其利用率的途徑[J].能源研究與利用，2004(3):86-88.

[5]陳建明，梁妍，陳德慧.基于太陽能的微能源收獲技術[J].華北水利水電學院學報，2012(2):79-81.

[6]顧樹華，張希良，王革華.能源利用與可持續(xù)發(fā)展[M].北京:化學工業(yè)出版社，2001:22.