刘　伟青海大学机械工程学院，青海西宁　　810016

太阳能环保式多功能空调帽的设计思路

刘伟
青海大学机械工程学院，青海西宁810016

摘要高温环境下，人的各项生理机能会受到一定程度上的影响，长时间在这样的环境下，一定不利于人体的健康发展。但是从外界环境方面来治理如此该问题显然相当困难，所以，本文通过对该问题的提出与假设，研究出一个使人们在炎热的室外环境下保持凉爽的装置的思路。

关键词高温环境；太阳能；环保；空调帽

1 研究背景

近几年，每逢夏季，我国许多地区的气温普遍达到了35℃以上，有的甚至达到了40℃以上。如此高的气温势必会影响人体热平衡、水盐代谢的稳定，引起体温不同程度上的升高、运动能力的下降，并且会导致消化系统、循环系统、神经系统工作紊乱。[1-2]长时间在这样的环境下，一定不利于人体的健康发展。

2 问题的提出与假设

从外界环境方面来治理该气候问题显然相当困难，需克服种种技术方面的难题，而且需要时间的沉淀。在室内，人们可以打开空调或电风扇使室内温度尽量降低，使人体感觉凉爽，但是当人体暴露在在高阳直射的室外时，如何才能让人凉快呢？

假设有一个可以具有空调功能的帽子，让人既感到凉爽又携带简便，那不就解决以上该问题了吗？

3 产品的设计思路

1）“低碳环保”为当今世界的主题，太阳能也已被人们广泛利用，所以本产品的电源以超薄可弯曲折叠的太阳能电池板吸收太阳发出的光，将太阳能转化为电能，由于该电流不稳定，所以将电能输送给若干小蓄电池，使电流稳定后再供本产品正常工作。

2）本产品使人在炎热的天气下保持凉爽的原理是，使用一个雾化装置，主要部件是若干微小超声波产生器及一块超轻雾化板，该装置通电后可使液体转化为气体，再使产生的气体环绕在人体的周围，这样一来，不仅可以使人周围小环境降温，同时在干燥的天气还可以使人感觉到湿润。

3）当前手机、平板电脑等电子设备在我国的普及度极高，美国市场研究公司尼尔森发布的《2013移动消费者报告》显示，中国的智能手机普及率已经超越美国和英国。尤其是大学生，基本上人手一部，由于其功能多样具有极强吸引力，造成大家对智能手机的依赖性过于强烈，然而现在智能手机往往都是大屏，经常使用耗电极大，电池技术又没有较大突破，待机时间是非常短的，如果外出会造成使用者许多麻烦。而现在市面上的移动电源装置虽说可以解决这一问题，但移动电源本身过于笨重且体积较大，携带极为不便。倘若在帽子上设计一个为各种电子设备充电的USB接口，便恰好解决这一问题。

4）帽子上设计拉链，可将帽子打开。用细导线、小开关将各零部件连接好，形成完整的电路。将太阳能电池板主要放于帽子顶部，蓄电池放于帽子后部，USB接口与雾化装置放于帽子前沿部位，这样一来可解决帽子戴在头部的平衡问题。一切安装好后，将帽子拉链拉上。将小开关闭合后，产品便可工作。

该空调帽不仅可以使人在炎热的夏季感觉凉爽、保持湿润，还可以解决人们外出时电子设备突然没电的情况及时为其充电，因此该帽子是多功能的；又因为该帽子的一切驱动来源于太阳能转化的电能，而且不会产生任何污染环境的物质，因此该帽子是环保的。所以本产品命名为“太阳能环保式多功能空调帽”。

4 产品实际中的一系列问题

太阳能电池板发电及储存、超声波加湿等技术已经成熟，因此可通过创新性叠加重组，各项技术成果拼接组合来创造出环保式太阳能多功能空调帽，技术上是完全可行的。而在实际中，需要克服许多方面的难题。

1）太阳能转化为电能的效率问题。由于太阳能电池板置于帽子内部，因此电池板上的光线强度会因此削弱；而且一天中太阳东升西落，阳光与太阳能电池板的角度会随时间变化，因此电池板上的光线强度也会随时间变化。所以电池板部位的帽子材料一定要透光性好，并且电池板的安装角度也尽量要在一天中气温最高时间段与阳光垂直。

2）超声波对人体是否有一定影响还有待研究，如果没有影响，产品固然可行；如果有影响，那如何解决？是否通过调整超声波击打方向使超声波不会朝向人体就可以避免该影响，又是一个需要研究的问题。

3）帽子内安装一个发电装置、用电装置，一定程度上会产生热能，相当于在本来就炎热的天气下，在头部又供暖。所以在与头部接触的帽子部位，应使用绝热材料；并且，帽子内平白无故加入一些装置，肯定会增

加帽子的重量，使人产生一些不适。因此，如何解决帽子重量问题又是一大难题。

4）产品制作成本相对较高。市面上一个质量较好的帽子按不同类型大概在20元至50元范围内，而设计一个“太阳能环保式多功能空调帽”所需成本为300元左右，即使该产品实现工厂批量生产，成本也不会低于150元，市场价位就会更高，所以该帽子的社会普及率不会很乐观。

5 结论

通过以上分析，“太阳能环保式多功能空调帽”能有效解决人们日常生活的一些问题，但其不可忽视的一些技术问题、对人体产生的一些不利影响及投入市场的竞争因素也的确有待进一步研究。

参考文献

[1]刘云红.高温影响人体健康的生理机理及营养素的补充[J].辽宁师专学报，2006，6.

[2]周珍珍.高温环境下机体生理机能变化及对运动的影响[J].内肛科技，2011，3.

中图分类号G2

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）140-0161-01