具有除濕防霉功能的智能化家具的設計

摘 要：家具呈現(xiàn)出智能化發(fā)展趨勢，文章在一項智能化家具市場調(diào)查的基礎上，針對潮濕多雨地區(qū)各類存儲物品在保存過程中易發(fā)生霉變而造成健康危害與財產(chǎn)損失提出的智能化除濕防霉功能設計功能，通過分析各類物品的霉變原理及當前常用的除濕防霉方法，并利用模塊化設計思想探索一種適合在家具中使用的除濕方法，分析其除濕特點，并提供設計思路與方法，以供借鑒。

關鍵詞：智能化家具；除濕防霉；功能設計

每年全球各地因存儲物品發(fā)生潮濕霉變造成的損失達數(shù)千億美元，而地處熱帶及沿海多雨國家和地區(qū)此類問題更為嚴重。我國南方大部分地區(qū)及沿海地帶每年都因梅雨及濕熱使得物品受到霉變的困擾。因此，如何更好保存物品防止發(fā)霉就成為人們關注的焦點。家具的智能化除濕防霉功能就是在此背景下產(chǎn)生的。

1 存儲物品霉變危害及除濕防霉的必要性

智能化家具除濕防霉的主要對象是各類紡織品制成的衣物、皮革以及書籍紙張、精密儀器及家具材料尤其是木質(zhì)材料等。為科學有效地采取防霉措施，需要深入探究這些物質(zhì)霉變的機理。

1.1 存儲物品霉變原因及其危害

智能化家具存儲物品主要包括衣物、書籍、儀器設備、皮革、廚具等。其中，棉麻織物、絲紡織品、合成纖維等材料因其具有良好的穿著舒適性和安全性，被作為主要的服裝或床單被套材料，這些材料霉變的主要原因是環(huán)境濕度和溫度滿足霉菌繁殖條件，并與皮膚接觸后吸附的汗液以及皮脂、皮鞋等代謝產(chǎn)物為各類微生物的滋生提供可能；皮毛制品組成成分主要是毛的角蛋白和皮板的膠原蛋白，這些成分是細菌和霉菌的營養(yǎng)成分，在適當?shù)臏貪穸拳h(huán)境易使細菌、霉菌繁殖發(fā)生腐爛或霉變；書籍紙張是通過纖維素酶和纖維二糖酶的作用把纖維素分解為纖維二糖至葡萄糖，霉變使紙張強度降低，并伴隨褪色現(xiàn)象。分析致使物品發(fā)霉、變色、發(fā)臭、降解的現(xiàn)象的原因是其在使用或存放過程中的環(huán)境溫濕度達到適合于各類菌繁殖的條件。

1.2 存儲物品霉變造成危害

由于物品發(fā)生霉變給人們帶來的各類危害可想而知，首先是健康問題，據(jù)北京市婦女保健所的一項檢查報告顯示，20萬名婦女中僅宮頸糜爛等4項常見婦科疾病高達31.03%，其次，物品發(fā)生霉變對居住環(huán)境無疑也會造成一定影響；最后，許多人常受高檔物品霉變損壞的困擾，并承受著一定的經(jīng)濟損失，尤其是書籍字畫、相機、攝影機鏡頭等精密光學儀器等。

1.3 智能化除濕防霉功能的必要性

針對物品發(fā)生霉變這一現(xiàn)象，通過分析其霉變原因，提出智能化家具除濕防霉功能，通過改變存放物品家具產(chǎn)品內(nèi)部存儲空間小環(huán)境的溫濕度使得柜體內(nèi)部的空氣溫、濕度控制在物品存放的安全溫濕度以下，達到破壞各種霉菌存活、繁殖的環(huán)境的目的，從而有效保護各類物品。家具的除濕防霉功能的設計既可以拓寬了一般木質(zhì)家具的應用范圍、提高物品儲存的安全性，尤其對高檔衣物、皮具皮鞋、影像存儲介質(zhì)等物品的保管、存放，又可以杜絕因潮濕而造成的各類高檔有機物品的霉變、損毀，減少相應的經(jīng)濟損失。其作用如下：預防疾病傳播；清除惡臭氣味，凈化居住環(huán)境；防止物品因發(fā)生霉變引起的強度降低、褪色等現(xiàn)象；減少人們由于物品發(fā)生霉變而帶來的各項損失，同時對于珍貴的古玩字畫的保護與保存以及文化保護也起到積極作用。

2 能化家具除濕防霉方法

2.1 傳統(tǒng)的除濕防霉方法

近些年，市場上常見的除濕方法包括制冷式除濕、高溫除濕方式、轉(zhuǎn)輪式除濕、真空干燥和吸濕劑除濕等，從儲存物品安全、經(jīng)濟成本以及除濕效果幾個方面綜合分析制冷式除濕方法適用于家具產(chǎn)品。目前市場上利用半導體制冷片的“帕爾貼”效應除濕的各類除濕機，即用于室內(nèi)或家具（如衣柜、鞋柜、櫥柜等柜類家具）除濕。根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)部除濕面積、除濕量不同可選擇不同型號的除濕機。文章智能化除濕功能的設計就采用該系列除濕機產(chǎn)品，機身高度均低于20cm[2]。制冷式除濕的主要原理是通過壓縮機制冷，降低冷凝器表面溫度，使空氣中的水分在冷凝器上冷凝結(jié)露，然后排出水分。

2.2 智能化家具的除濕防霉方法

近些年市場上的一些智能化家具主要采用高溫和制冷式兩種方式除濕。如一些智能化鞋柜采用紅外線除濕防霉，屬于高溫除濕方式（見圖1）；此外，一些智能化衣柜通過柜體內(nèi)部的管體接通抽濕干燥裝置從而達到干燥目的。圖2為采用制冷式除濕方式除濕防霉的系列儲藏類家具產(chǎn)品，此類產(chǎn)品的的內(nèi)部裝有一個半導體除濕部件，當環(huán)境濕度超過安全濕度時按下除濕機開關鍵除濕。

3 智能化除濕防霉功能設計

3.1 智能化除濕防霉功能除濕原理與優(yōu)點

文章采用功能模塊化設計方法，即設計具有自動除濕功能的模塊，將其安裝在家具中使其具有除濕防霉功能。使用制冷式除濕方式，利用半導體致冷技術，通過一濕度傳感器檢測家具柜體內(nèi)部濕度，由控制器在需要除濕的時候發(fā)出控制指令。在家具內(nèi)安裝該電子除濕部件，其內(nèi)部的半導體熱電晶體冷端溫度迅速降低到露點，周圍空間的水分子在其表面凝結(jié)并通過漏斗集中排放箱體外，達到除濕防潮的目的。與其他除濕防霉技術相比，該技術在先進性、環(huán)保性、實用性、節(jié)能性及購置成本上占有較大優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：（1）安全：小功率直流電源工作，工作電壓低，常溫使用，利于物品保存；（2）節(jié)能、省空間：除濕機耗電量小，費用開支低，在家具中使用的體量小，不占用太大空間；（3）效果好：可將相對濕度控制在30%-50%之間安全濕度內(nèi)，有效預防霉菌繁殖；（4）經(jīng)濟性：各類家具，尤其是木質(zhì)家具中使用的半導體空氣水分子冷凝器的最大功率不超過15瓦，即使全功率不間斷工作，一個月的實際功耗也就是10度左右的電量。（5）環(huán)保：該除濕原理屬于大氣中水的物態(tài)變化原理，無任何化學物質(zhì)排放，不存在對環(huán)境的污染問題。

3.2 除濕防霉功能模塊控制系統(tǒng)軟件與硬件設計

該除濕防霉功能模塊屬于嵌入式系統(tǒng)，其軟件是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關鍵。按照嵌入式系統(tǒng)設計流程，本設計先編制除濕防霉系統(tǒng)功能程序，繪制主程序流程圖，然后根據(jù)系統(tǒng)工作原理，繪制智能化除濕防霉功能電路原理圖，并制作PCB主機板與顯示板。按照系統(tǒng)功能要求配置系統(tǒng)I/O設備，主要包括顯示器、溫度傳感器、紫外燈、干簧管、濕度傳感器、除濕機等。

3.3 控制系統(tǒng)硬件與軟件集成

嵌入式系統(tǒng)軟硬件集成是探索系統(tǒng)工作運行是否正常的調(diào)試過程。通常其復雜性難以預測，多數(shù)情況下當系統(tǒng)在軟硬件集成并出現(xiàn)問題后才被發(fā)現(xiàn)，此時，為保證系統(tǒng)可靠正常運行，需要花費大量的時間進行調(diào)試并尋求解決問題的辦法。

3.4 除濕防霉功能模塊的安裝

待軟硬件集成并調(diào)試運行正常后，將制作的功能模塊安裝于家具產(chǎn)品內(nèi)部，選擇不影響使用，操作方便的位置安裝，然后再進行系統(tǒng)調(diào)試，即可投入使用。根據(jù)上述設計步驟完成除濕防霉功能模塊制作見圖3、圖4。

4 結(jié)束語

文章通過分析各類儲存物品的霉變機理，通過分析對比各種除濕防霉方法的優(yōu)缺點，提出了適合于智能化家具除濕防霉的方法。除濕防霉功能的智能化設計不僅拓展家具的使用范圍，提高各類儲存物品如衣物皮具、古玩字畫、影像存儲介質(zhì)儲存的安全性，還可以杜絕因潮濕而造成的各類高檔有機物品的霉變、損毀，減少相應的經(jīng)濟損失。除濕防霉功能也將成為今后各存儲類家具智能化功能開發(fā)的一個主要方向。

參考文獻

[1]呂緒庸，呂欣.皮革復合型防霉劑的研究[J].四川皮革，1996，29（5）：11-13.

[2]張立志.除濕技術[M].化學工業(yè)出版社，2005.

作者簡介：段海燕（1978-），女，內(nèi)蒙古包頭人，博士，西北農(nóng)林科技大學副教授，主要從事家具與室內(nèi)設計方面教學和智能化家具方面的研究。