免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶的設(shè)計(jì)與研究

王文慧

（福建省惠安開成職業(yè)中專學(xué)校，福建 泉州 362100）

0 引言

在現(xiàn)階段環(huán)保理念不斷深入人心的趨勢下,推動節(jié)能減排的呼聲愈漸高漲。而空調(diào)作為耗能大戶設(shè)備，不僅具有極高的耗電量，同時在長期應(yīng)用中可能會導(dǎo)致呼吸道系統(tǒng)疾病的出現(xiàn)，更在很大程度上加劇了地球的熱島效應(yīng)，且對于很多民眾來講，空調(diào)的經(jīng)濟(jì)支出成本十分高昂。因此在這種趨勢下，免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶的設(shè)計(jì)具有成本低廉、使用范圍廣的商用價值。

1 免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶設(shè)計(jì)的必要性分析

在社會的不斷發(fā)展中，人類文明具有了跨越式的發(fā)展成就，在此之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更是異常迅猛。但是隨之而來的一系列冰川融化、全球變暖等問題，加上人類對資源的過度開采、對環(huán)境保護(hù)的輕視，加強(qiáng)地球環(huán)境保護(hù)力度、促進(jìn)節(jié)能減排是當(dāng)下時代發(fā)展應(yīng)當(dāng)重視的首要目標(biāo)。我國亦在多年前提出可持續(xù)發(fā)展理念，旨在能夠在可持續(xù)發(fā)展中兼顧環(huán)境保護(hù)與自然之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，是人類長久發(fā)展之道[1]。

2 免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶設(shè)計(jì)方案分析

2.1 設(shè)計(jì)原理分析

免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶設(shè)計(jì)原理相當(dāng)于生活現(xiàn)象中的吹氣與哈氣，如圖1所示。

圖1 免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶設(shè)計(jì)原理

2.2 裝置原理

研究中的免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶裝置應(yīng)用原理與吹氣制冷和哈氣致熱兩種過程相似，來達(dá)到夏天制冷和秋天致熱的效果。免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶裝置如圖2所示。

圖2 溫度變化示意

從圖2中可以看到，這種裝置可以裝在風(fēng)多的區(qū)域中，為了能夠方便根據(jù)季節(jié)溫度變化來調(diào)節(jié)溫度，在裝置的中間安裝轉(zhuǎn)軸，人們可以通過轉(zhuǎn)軸來調(diào)節(jié)制冷和致熱功能，夏季能夠令大通口一方朝向外面，小通口一方朝向室內(nèi)，達(dá)到制冷效果；在冬季可以令小通口一方朝向外面，大通口一方朝向室內(nèi)，從而能夠得到致熱效果，極大地方便了人們對冬暖夏涼的室內(nèi)需求，同時也不會產(chǎn)生昂貴的電量成本，真正達(dá)到低碳、節(jié)能和減排的效果。制作步驟如下。

2.2.1 準(zhǔn)備工作

根據(jù)窗戶大小裁剪合適大小的硬紙板，確保硬紙板有足夠的脆性，可以利用切圓機(jī)來切割合適大小的圓形而不會破壞硬紙板整體穩(wěn)定性。另外還要根據(jù)硬紙板面積大小選擇適量塑料瓶、切圓機(jī)設(shè)備、剪刀等，確保工具齊全、塑料瓶的完整性、硬紙板質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.2.2 材料處理

硬紙板邊緣需要進(jìn)行打磨，確?？梢栽谀繕?biāo)窗戶位置處能夠上下轉(zhuǎn)動而不會堵塞，然后利用切圓機(jī)對硬紙板進(jìn)行打孔，注意切圓機(jī)切割出圓形大小要與塑料瓶瓶口大小保持一致（可以稍微大一點(diǎn)尺寸、確保瓶口能夠填滿圓形孔洞而不會出現(xiàn)疏松現(xiàn)象），比如硬紙板大小為100 cm×100 cm，而塑料瓶瓶身圓形面積半徑為4.5 cm，可將塑料瓶身所占面積看作10 cm×10 cm的正方形，則按均等原則，硬紙板可以安裝100個塑料瓶，即可以先用鉛筆來在硬紙板上平均分為100個10 cm×10 cm的正方形區(qū)域，繼而在每個區(qū)域內(nèi)用切圓機(jī)進(jìn)行打孔，注意要確保打孔規(guī)范性，每個孔洞、邊緣要保持完整性而不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2.3 安裝固定

將含瓶口一方的瓶身逐漸插入硬紙板事先切割好的孔洞之中，可以利用密封膠來固定瓶身，確保每個孔洞與瓶身都能夠在連接中保持密封性。對瓶身內(nèi)部、瓶口洞內(nèi)進(jìn)行檢查，清理表面殘留紙屑、碎屑等，在保證瓶身與瓶口之間的連通性中，注意穩(wěn)定性質(zhì)量，如有某一部分瓶身出現(xiàn)穩(wěn)定性不足的現(xiàn)象，需要及時更換塑料瓶或采取502膠水進(jìn)行粘接。[2]

2.2.4 增設(shè)推拉功能

在與窗口進(jìn)行固定的同時，可以在紙板中間與兩端連接一條圓棒，方便紙板能夠靈活轉(zhuǎn)變方向，具體示意圖如圖3所示。如有條件可以利用智能設(shè)備來增設(shè)遙控推拉功能，可以達(dá)到遠(yuǎn)程遙控轉(zhuǎn)換方向的目的。

2.2.5 試驗(yàn)檢測

在最終實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，夏季時利用這種紙板所做成的免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶，可以有效減少室內(nèi)溫度5℃以下，而在冬季時則相反，可以使室內(nèi)溫度有效提升5℃以上。表現(xiàn)結(jié)果較為顯著，但是與生態(tài)空調(diào)應(yīng)用效果相比降溫升溫差值并不大，主要原因在于設(shè)備比較簡陋，降溫空間比較有限。因此對于很多夏季風(fēng)量較少的城市來講，這種裝置并不特別適用，可以在風(fēng)量多的城市中得到有效推廣應(yīng)用。

圖3 智能設(shè)備遠(yuǎn)程遙控轉(zhuǎn)換

3 未來免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶的發(fā)展趨勢

智能家居是現(xiàn)代綠色家居所提倡的大方向之一，是基于環(huán)保理念出發(fā)，再融入現(xiàn)代科技中的重要技術(shù)成果。對于人類來講，在社會發(fā)展的同時，需要兼顧與自然之間的協(xié)調(diào)發(fā)展尤為重要，對于未來能否達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而言有著至關(guān)重要的意義。而智能家居應(yīng)當(dāng)在科技前提技術(shù)下，滿足節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的基本原則。在未來如果要全方位應(yīng)用這種免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶，需要做好對裝置的合理改進(jìn)工作，以成本低廉的材料作為窗戶原材料，在基于免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶裝置原理的前提下設(shè)計(jì)相應(yīng)的窗戶模型[3]，同時將模型進(jìn)行改進(jìn)，如能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，且材料在滿足成本低廉、對環(huán)境無污染的條件下，可以達(dá)到大范圍應(yīng)用的目的。

4 結(jié)語

總而言之，免能耗調(diào)溫空調(diào)智能窗戶的應(yīng)用前景十分廣闊，對于我國在未來的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)中有著非常重要的應(yīng)用價值。期待能夠在未來某一天，這種裝置可以得到大范圍應(yīng)用，為更多民眾家庭帶來便利。