節能減排型戶外露營爐具設計

摘要：節能減排理念可應用于戶外露營爐具設計，而優化結構設計、合理選擇材料和提升熱效率，可以有效減少能源消耗，降低污染物排放量。項目設計注重便攜性、易用性和環保性，確保露營者在享受自然的同時，踐行低碳生活理念。設計通過創新技術應用，提高爐具燃燒效率，降低污染物排放，為戶外露營活動提供可持續的能源解決方案。

關鍵詞：節能減排；戶外露營；爐具設計；產品創新

中圖分類號：TS914.23 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0240-03

Design of Energy-Saving and Emission-Reducing Outdoor Camping Stove

LIU Youyou1， FENG Hongtao2

（1. Guangdong Polytechnic， Foshan 528041， China; 2. Foshan University， Foshan 528225， China）

Abstract： The concept of energy-saving and emission-reducing can be applied to the design of outdoor camping stoves， and optimizing structural design， selecting materials reasonably， and improving thermal efficiency can effectively reduce energy consumption and pollutant emissions. The project design emphasizes portability， ease of use， and environmental friendliness， ensuring that campers can enjoy nature while practicing low-carbon living concepts. This design improves the combustion efficiency of stoves and reduces pollutant emissions through innovative technology applications， providing a sustainable energy solution for outdoor camping activities.

Keywords： energy-saving and emission-reducing; outdoor camping; stove design; product innovation

隨著人類生活質量的不斷提升，越來越多的人開始追求更為貼近自然、健康與綠色的生活方式。戶外露營作為一種既能親近自然又能放松心情的活動，受到越來越多人的青睞。戶外爐具作為露營活動的重要裝備之一，其市場需求也隨之不斷擴大。然而，燃煤、燃油等類型的傳統戶外爐具熱效率普遍低下，經濟性能欠佳，能源利用率不足。更為嚴重的是，它們在使用過程中會排放大量污染物，對環境造成嚴重的污染。在此背景下，研發并推廣一種能夠兼顧節能與減排的綠色爐具產品，是現代綠色經濟發展的趨勢。

1 項目設計背景

綠色設計與綠色制造是一種全新的設計與制造理念，也是社會可持續發展在現代制造業中的體現[1]。現在，新技術、新材料的應用可以讓爐具產品更加高效、環保。高效燃燒技術、節能技術和低排放技術等是現代爐具行業技術發展的重要方向，這些技術的應用不僅提高爐具性能，也滿足環保政策要求。

當前，節能爐具的研究主要集中在節能減排、便攜性及提高用戶體驗等方面。具體研究包括4點內容。一是燃燒技術。可優化燃燒器結構，改進燃燒方式，減少燃燒產物的排放量。二是節能設計。可優化爐具的熱傳導設計和二次燃燒方式，減少熱損失，提高能源利用率。三是便攜設計。折疊便捷一體化設計便于攜帶，折疊桌面設計有更大的操作空間。四是環保性能。研究如何降低爐具在燃燒過程中產生的氮氧化物、二氧化硫等有害氣體的排放量，以滿足日益嚴格的環保要求。

未來，節能爐具的研究將繼續深入，并呈現3個發展趨勢。一是高效節能。隨著能源價格的上漲和環保要求的提高，節能爐具將更加注重提高能源利用率和降低能耗，研究將集中在開發新型燃燒技術、優化爐具結構等方面。二是環保減排。環保減排是未來節能爐具的重要發展方向，研究旨在減少爐具燃燒產生的有害物質排放，滿足更嚴格的環保標準。三是多元化發展。未來，節能爐具將呈多元化的發展趨勢，新型爐具將具有更高的能源利用率和更低的排放，成為節能爐具發展的重要方向。

2 項目設計目的

項目設計旨在打造一款既高效又環保的節能減排型戶外露營爐具，進一步推廣可持續發展的生活方式，并減少戶外活動對環境的影響。設計目的不局限于提供便捷的熱源解決方案，更在于通過技術創新和材料優化，顯著降低能源消耗與碳排放。

首先，提升能源效率。采用先進的燃燒技術和熱效率優化設計，確保爐具能夠在最少的燃料消耗下提供充足的熱量，從而減少能源消耗。其次，選用環保材料。在爐具及配套燃料中，優先選用可回收、可降解或低環境影響的材料。這不僅可以降低生產過程的污染排放，還能促進資源的循環利用，減少垃圾產生。再次，優化攜帶與使用體驗。就餐作為整個露營活動的重要環節，良好的體驗與設備功能品質相關[2]。因此，項目將設計緊湊、輕便的爐具結構，并配備易安裝和操作的部件。最后，提高安全性與耐用性。在追求節能減排的同時，通過加強結構設計、優化安全保護裝置以及采用高品質的耐用材料，確保爐具在戶外復雜環境中穩定運行，為露營者提供安全可靠的熱源保障。

3 項目設計內容

3.1 項目研究的團隊基礎

項目設計由老師帶領4名工業設計專業學生共同完成，成員具有一定的設計知識素養，充分掌握建模、渲染等設計軟件，具有一定的產品設計經驗，能夠通過設計與創新來解決問題。前期，團隊共同制定工作計劃，對節能減排戶外爐具進行市場調研和資料收集，為后期研究提供理論依據。研究方法包括實證研究、案例研究和問卷調查等，以找尋相關數據進行分析，并充分了解戶外爐具的使用問題，進一步挖掘戶外爐具節能減排的創新點。

3.2 項目研究的主要問題

節能減排的基本概念涵蓋能源消耗的有效降低和污染排放的顯著減少。開發和應用節能爐具，對于提高能源利用效率、減少污染物排放、推動綠色低碳發展具有重要意義。項目通過創新節能技術和設備，全面改造和升級現有的戶外露營爐具系統，以提高能源利用率，降低能源消耗，減少環境污染。首先，燃燒效率的提高是節能爐具研究的核心問題之一。因此，項目需要深入探索燃燒原理，優化爐具結構，提高燃燒效率。其次，環保性能優化也是節能爐具研究的重要方向。項目將關注爐具的排放問題，通過改進燃燒方式、優化排放結構等措施，降低爐具對環境的污染。再次，節能設計創新也是節能爐具研究的關鍵環節。例如，采用高效保溫材料，減少熱量散失；優化爐具結構，降低熱阻，提高傳熱效率。最后，用戶體驗改進也是節能爐具研究不可忽視的一個方面。項目設計需要充分考慮爐具使用的便捷性、舒適性和安全性，為用戶提供更加優質、高效、安全的爐具產品。

3.3 項目擬實現的技術途徑

節能爐具研究的主要技術途徑有5種。一是余熱回收技術。通過回收煙氣中的余熱，將其轉化為熱能，以達到節能的目的。常見的余熱回收技術包括熱交換器技術、熱泵技術和煙氣再循環技術等。二是熱效率提高技術。通過改變爐灶的燃燒方式，提高熱效率，從而達到節能的目的。常見的熱效率提高技術包括燃燒器改進技術、預混合燃燒技術和反向燃燒技術等。三是爐具內部結構設計。合理設計爐具的內部結構，包括爐膛、燃燒室和燃燒器等。合理設計爐膛形狀和燃燒室結構，可以使煙氣和燃料有效混合，燃料充分燃燒，減少浪費。四是燃燒系統改造。使用生物實木質燃燒顆粒，以提高燃燒效率和節能效果。五是爐具密封性能改造。通過減少開孔和安裝密封爐門，提高爐具的密封性能，減少冷空氣滲透和熱空氣泄漏造成的熱損失。這些技術途徑可以根據具體的爐具類型和應用場景進行選擇和組合，以達到最佳的節能效果。

4 項目設計產品

4.1 產品功能設計

爐具作為露營就餐的必需品，更需要具備輕便性、互動性、安全性和多功能等特點，優化用戶的戶外露營體驗[3]。本項目的戶外露營爐具產品主要采用折疊便捷一體化設計，以實現方便攜帶，如圖1所示。它具有人性化設計，折疊桌面有更大的操作空間，可以支持多種烹飪方式。產品整體都是不粘材質，清洗方便，不容易生銹，適合長期露營者，它采用生物實木質顆粒燃燒，延長木的燃燒時間，解決安全系數不高的問題。鼓風裝置設計可以加快燃燒速度，節省時間。該設計將會解決現有技術節能不明顯、凈化效果不理想、成本較高等問題，是一種集環保、節能雙重功效于一體的新型產品，符合現代爐具市場發展的趨勢，具有良好的應用和推廣前景。

4.2 產品結構組成

基于市場上現有的便攜式燒烤爐，項目針對產品穩定性差、實用性不強、便攜性差、桌面平整度要求高、輸出熱量不集中、火力較弱、加熱速度較慢和防風性能一般等弊端加以改造設計，研發出新的產品結構方案。整體上看，戶外露營爐具結構由燃燒室、灶頭、操作面、收納室和可調節支架等部分組成，可以確保在不同戶外環境下的高效、安全與便捷使用。首先，產品的燃燒室作為熱量產生的核心，主要采用耐高溫、耐腐蝕的合金材料制成，以承受燃燒時的高溫并保持結構的穩定性。同時，為了讓用戶更為清晰地觀察火力，露營爐具在側面部分區域采用樹脂玻璃進行設計。這種玻璃材料具有堅硬透明、絕緣性能好、低溫不脆化、透光率強和環保等優點，表面紋理多樣，既美觀又具有良好的功能性。燃燒室內部設計有梯形結構，有利于集中火焰燃燒，提高烹飪效率。后方還設有鼓風裝置，不僅有助于燃料充分燃燒，提高熱效率，還能減少有害氣體的排放。其次，露營爐具內置雙層收納抽屜，采用隔熱材質隔絕燃燒區和置物區，抽屜底層可放置燃燒顆粒，上層可收納調料等小物件。燃燒顆粒主要使用回收的實木邊角料進行加工而形成的生物質實木顆粒，這種燃料具有高揮發分、低灰分、氮硫含量少和熱值偏低等特點[4]，其燃燒效率高，燒焦時不結焦，幾乎不會產生煙霧，更加節約能源。爐體操作面涂有防腐蝕、耐高溫的涂層，可進一步延長使用壽命。最后，為了方便攜帶和運輸，露營爐具配備可折疊的支架設計。不需要使用時，可以將爐體折疊成較小的體積，便于攜帶。當需要使用時，可以快速組裝，恢復其完整的功能。

5 結論

節能減排型戶外露營爐具設計在提高能源利用效率和減少環境污染方面表現出顯著優勢。采用高效燃燒系統和改進燃料，顯著提高爐具的熱效率，同時減少有害氣體排放。此外，輕量化和緊湊化設計使得該露營爐具便于攜帶和使用，滿足戶外露營的實際需求，可確保在不同環境條件下穩定運行，具有良好的可靠性和耐用性。總體而言，本設計不僅為戶外露營提供高效、環保的熱能解決方案，也為相關領域提供可借鑒的設計思路和實踐經驗。

參考文獻

1 李公法，孔建益，楊金堂，等.機電產品的綠色設計與制造及其發展趨勢[J].機械設計與制造，2006（6）：170-172.

2 楊奔奔.基于用戶體驗的露營就餐用品設計研究[D].石家莊：河北科技大學，2023.

3 王海玉.基于露營經濟背景的智能產品設計

研究：以燒烤爐“圍爐解憂”設計為例[J].上海包裝，2024（8）：29-31.

4 于少營.生物質顆粒燃料供暖爐的設計與實驗研究[D].鄭州：河南農業大學，2024.