一種利用太陽能實時散熱的健身器材

王平

【摘? 要】針對基于現有技術的戶外健身器材由于日曬使得表面溫度升高的問題，論文提出如下方案：該健身器材包括底座和安裝板，底座為中空結構，底座的內部固定有蓄電池和鼓風機，座椅的頂部一側固定有靠背，座椅和靠背均為中空結構，座椅的底部內壁上固定有儲水盒。本器材結構合理，設計巧妙，通過太陽能裝置自行供電，充分利用自然資源，做到節能環保，解決了現有戶外健身器材由于日曬而變得表面溫度較高的問題，易于推廣。

【Abstract】In view of the problem that the surface temperature of outdoor fitness equipment based on the existing technology is increased due to the sun exposure， the paper proposes the following scheme： the fitness equipment includes a base and a mounting plate， the base is hollow structure， the internal part of the base is fixed with battery and blower， the top side of the seat is fixed with a back rest， the seat and the back rest are both hollow structure， and the water storage box is fixed on the bottom inner wall of the seat. The equipment has reasonable structure and ingenious design. It uses solar energy device to supply power by itself， makes full use of natural resources， achieves energy conservation and environmental protection， solves the problem of high surface temperature of existing outdoor fitness equipment due to sun exposure， and is easy to be popularized.

【關鍵詞】健身器材;太陽能;戶外

【Keywords】fitness equipment; solar energy; outdoor

【中圖分類號】TM914;F416.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0136-03

1 引言

現如今，全民健身意識逐漸強烈，各個地區、小區及空地遍布各種室外健身器材，成為居民日常鍛煉、孩子游戲的重要工具。現有戶外健身器材大多都不能通風、沒有散熱功能，在夏季遇到室外高溫時會對人們健身造成影響。在當下，有相關研究提出利用太陽能發電的健身器材[1]或者利用健身器材健身時所產生的能量進行循環利用，部分研究是關于室內降溫型的，但大多是對室內環境進行降溫，而并非對健身器材本身的降溫處理。夏季日照強烈，室外氣溫高，極端氣溫甚至達到40℃以上，健身器材由于材質原因溫度較高，接觸時極不舒適，有燙傷風險，且環境溫度較高，使用健身器材鍛煉不舒適，人不能長時間在建身器材旁逗留，大大降低了健身器材的使用率。因此，針對高溫健身器材體感接觸不舒適的問題，利用太陽能發電作為能源，為健身器材降溫，增加舒適度，同時，利用通風裝置，降低健身器材周圍局部溫度，改善高溫鍛煉小環境。

各個地區、小區以及空地遍布的健身器材一般位于活動場中央，沒有任何遮蔽，不能通風，也沒有散熱功能，在夏季室外高溫的情況下，人體直接接觸健身器材會產生不適感，一般人感覺被燙時會自動躲避，但嬰幼兒、行動不便的老人和反應遲緩的病人接觸比較燙的物體時很難快速躲開。在陽光暴曬下，健身器材金屬部分的溫度持續上升，一般情況下，物體的溫度可達到80～90℃，瞬間接觸就會被燙傷，嬰幼兒的皮膚嬌嫩，60～70℃就容易被燙傷。周圍環境溫度高導致鍛煉時間縮短，健身器材分散，不利于電力供應。

本文提出了一種利用太陽能實時散熱的健身器材，其結構合理、設計巧妙，通過太陽能裝置自行供電，為器材及周邊環境降溫，充分利用自然資源，既節能又環保，解決了現有技術條件下戶外健身器材經過長期日曬使表面溫度升高的問題，該器材易于推廣。

2 整體設計和初測

本文提出了一種利用太陽能實時散熱的健身器材，針對上述問題，現提出如下方案：該健身器材由底座和安裝板組成。其中，底座為中空結構，蓄電池和鼓風機固定在底座的內部，鼓風機的出風口固定有通風管。座椅固定在底座的頂部，靠背固定在座椅的頂部一側。所述座椅和靠背均為中空結構，座椅與靠背相連通，儲水盒固定在座椅的底部內壁[2]。

在項目初期進行了市場調查，了解人們對這種健身器材的需求以及建議。同時，對健身器材的溫度數據進行初步測量，測量夏季中晴天、陰天時早、中、晚不同時間段的健身器材本身的溫度，對數據進行統計分析。進行人體溫度測量，即在不同季節、不同時間人體所能接受的舒適溫度，對測量數據進行統計分析。對統計的數據進行深度分析，考量在夏季戶外時健身器材上的溫度在不同時間、不同天氣情況下散熱時需達到的適宜人體的溫度。統計實驗數據得出在7∶00～9∶00（20～30℃）和10∶00～12∶00（30～40℃）這兩個時間段內，室外溫度與健身器材溫度差比較小，人們的適宜度也比較高，所以更適合人們鍛煉。同時，在室外健身器材的設計過程中應該充分考慮人的各項尺寸和承受限度，使設計更加人性化，在使用過程中更加安全。通過分析人體尺寸在室外健身器材設計中的應用，總結出室外健身器材設計的原則，使健身器材設計更加人性化。

3 組成部分

3.1 硬件組成

該健身器材的硬件組成如圖1所示。

3.2 控制系統

進水管與外接自來水管連接，太陽能電池板將光能轉化成電能儲存在蓄電池中，在室外氣溫高于40℃時，溫度傳感器將信號傳遞給控制器，控制器控制鼓風機和超聲波散熱片工作，超聲波霧化片將儲水盒內的水霧化成水汽，鼓風機進而通過通風管將風力輸送到座椅的內部，從而將水汽輸送到靠背、立柱和扶手中，最后水汽再從散熱孔中排出，從而達到為靠背、立柱和扶手降溫的目的（見圖2）。

4 存在的問題和展望

產品功能較為單一，相比傳統的健身器材，價格相對更高，公司剛剛起步，在與其他實力雄厚的公司競爭時不占優勢[3]。

機械結構、電路連接方便簡單，產品耐久性好;操作簡單，能夠明顯地改善健身人的健身體驗;通過鼓風機、蓄電池、太陽能電池板、超聲波霧化器、儲水盒、溫度傳感器、通風管和控制器之間的配合，達到將太陽能轉換成電能，然后再利用水汽對器材降溫的目的;通過液位傳感器、電磁閥、進水管和控制器之間的配合，達到自動向儲水盒內加水的目的;連接塊的設置方便對太陽能面板的傾斜角度進行調節，螺栓的設置便于對安裝板的傾斜角度進行固定，結構合理，設計巧妙，通過太陽能裝置自行供電，為器材及周邊環境降溫，對自然資源進行充分利用，解決了夏季戶外健身器材表面溫度較高的問題，利于普及和推廣。

5 市場分析

5.1 目標客戶描述

現有戶外健身器材大多都是不能通風的，無法做到有效散熱，在夏季遇到室外高溫時不利于人們健身。因此，該產品的目標用戶主要是針對在夏季想進行有效鍛煉的人們，例如，各個小區、健身所。

此外，當具備一定量產規模后，可在國內外的各大健身房、各種旅游景點、各個小區的健身場地進行安裝，使得全國和世界各地的人們可以通過該產品達到夏季健身的目的。

5.2 市場容量或本企業預計市場占有率

就目前的形勢，本產品的一些小的細節問題還沒有得到根治，有待加強，但是隨著社會的不斷發展，人們對于健身的意識觀念不斷加強，健身器材的需求不斷增大，預計本項目的市場占有率至少達到45%。

5.3 市場容量的變化趨勢

體育產業是推動經濟社會持續發展的重要力量。根據《體育發展“十三五”規劃》內容，到2025年中國體育產業總規模將達到5萬億元，整體發展中體育產業和體育服務等相關產業鏈的發展，將有效大規模地帶動體育用品銷售額進一步增長。根據美國等一些發達國家體育產品市場規模大約占整體體育產業25%的比例，截至目前，中國體育消費市場將達到1.5萬億元。

數據顯示，2012-2017年我國經常參加體育鍛煉的人數不斷上升，2017年全國經常參加體育鍛煉的人數達到5.5億人，占全國人口的比重達41.3%左右，龐大的健身人口為健身行業帶來巨大的需求。

國內人群對健身器材的消費規模仍然較小。根據數據顯示（見圖3和圖4），我國每百戶城鎮家庭平均僅擁有4套健身器材，普及率尚不足5%。我國健身器材年銷售收入不斷增長，2014年收入規模首次突破300億元大關。健身器材銷售收入從2011年的265.8億元增長至2017年的387.9億元，年均復合增長率為6.5%。

5.4 渠道分析

5.4.1 傳播渠道

通過利用微信公眾號、博客、抖音、微博、貼吧等社交媒體會定期推送與健身器材的整個行業有關的知識以及本公司產品的特點，并詳細對夏季散熱健身器材的優點進行介紹，以此對夏季散熱健身器材進行宣傳。

5.4.2 銷售渠道

主要有兩個銷售渠道，一是上門精準推銷，二是互聯網推銷。

①上門精準推銷。上門精準推銷的效果最好，因為客戶可以直接感受到該健身器材到底能夠發揮何種作用以及對于自己來說到底有多大的用途，因此，以上門精準推銷為主。

②互聯網推銷。由于淘寶網可以為用戶提供大量的產品信息，使得客戶可以方便地選擇自己需要的產品，故淘寶網推銷是一個非常重要的銷售渠道。

6 結語

本文介紹了一種利用太陽能實時散熱的健身器材，本設計中底座采用中空結構，底座的內部中固定有蓄電池、鼓風機，通風管固定在鼓風機的出風口。同時，將座椅固定在底座的頂部，座椅的頂部一側固定有靠背。座椅和靠背均采用中空結構，座椅與靠背相互連通，并將儲水盒固定在座椅的底部內壁固。經初測，本設備結構科學、設計合理，借助太陽能裝置自行供電，幫助器材及周邊環境降溫，有效利用自然資源，到達節能環保的目的，為夏季人們使用健身器材提供便利，因此，該健身器材具有推廣價值。

【參考文獻】

【1】孫桓.機械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

【2】朱張校，姚可夫.工程材料（第4版）[M].北京：清華大學出版社，2009.

【3】中國產業調研網.2011-2016年中國健身器材行業當前現狀及未來趨勢發展預測報告[R].北京：北京中智林信息技術有限公司，2011.