節(jié)能減排型戶外露營爐具設(shè)計(jì)

摘要：節(jié)能減排理念可應(yīng)用于戶外露營爐具設(shè)計(jì)，而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(xiàng)目設(shè)計(jì)注重便攜性、易用性和環(huán)保性，確保露營者在享受自然的同時(shí)，踐行低碳生活理念。設(shè)計(jì)通過創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，提高爐具燃燒效率，降低污染物排放，為戶外露營活動(dòng)提供可持續(xù)的能源解決方案。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；戶外露營；爐具設(shè)計(jì)；產(chǎn)品創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TS914.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhì)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(dòng)，受到越來越多人的青睞。戶外爐具作為露營活動(dòng)的重要裝備之一，其市場(chǎng)需求也隨之不斷擴(kuò)大。然而，燃煤、燃油等類型的傳統(tǒng)戶外爐具熱效率普遍低下，經(jīng)濟(jì)性能欠佳，能源利用率不足。更為嚴(yán)重的是，它們?cè)谑褂眠^程中會(huì)排放大量污染物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在此背景下，研發(fā)并推廣一種能夠兼顧節(jié)能與減排的綠色爐具產(chǎn)品，是現(xiàn)代綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景

綠色設(shè)計(jì)與綠色制造是一種全新的設(shè)計(jì)與制造理念，也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)[1]。現(xiàn)在，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用可以讓爐具產(chǎn)品更加高效、環(huán)保。高效燃燒技術(shù)、節(jié)能技術(shù)和低排放技術(shù)等是現(xiàn)代爐具行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向，這些技術(shù)的應(yīng)用不僅提高爐具性能，也滿足環(huán)保政策要求。

當(dāng)前，節(jié)能爐具的研究主要集中在節(jié)能減排、便攜性及提高用戶體驗(yàn)等方面。具體研究包括4點(diǎn)內(nèi)容。一是燃燒技術(shù)。可優(yōu)化燃燒器結(jié)構(gòu)，改進(jìn)燃燒方式，減少燃燒產(chǎn)物的排放量。二是節(jié)能設(shè)計(jì)?？蓛?yōu)化爐具的熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)和二次燃燒方式，減少熱損失，提高能源利用率。三是便攜設(shè)計(jì)。折疊便捷一體化設(shè)計(jì)便于攜帶，折疊桌面設(shè)計(jì)有更大的操作空間。四是環(huán)保性能。研究如何降低爐具在燃燒過程中產(chǎn)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(yán)格的環(huán)保要求。

未來，節(jié)能爐具的研究將繼續(xù)深入，并呈現(xiàn)3個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。一是高效節(jié)能。隨著能源價(jià)格的上漲和環(huán)保要求的提高，節(jié)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(fā)新型燃燒技術(shù)、優(yōu)化爐具結(jié)構(gòu)等方面。二是環(huán)保減排。環(huán)保減排是未來節(jié)能爐具的重要發(fā)展方向，研究旨在減少爐具燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)排放，滿足更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。三是多元化發(fā)展。未來，節(jié)能爐具將呈多元化的發(fā)展趨勢(shì)，新型爐具將具有更高的能源利用率和更低的排放，成為節(jié)能爐具發(fā)展的重要方向。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的

項(xiàng)目設(shè)計(jì)旨在打造一款既高效又環(huán)保的節(jié)能減排型戶外露營爐具，進(jìn)一步推廣可持續(xù)發(fā)展的生活方式，并減少戶外活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。設(shè)計(jì)目的不局限于提供便捷的熱源解決方案，更在于通過技術(shù)創(chuàng)新和材料優(yōu)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(jìn)的燃燒技術(shù)和熱效率優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(huán)保材料。在爐具及配套燃料中，優(yōu)先選用可回收、可降解或低環(huán)境影響的材料。這不僅可以降低生產(chǎn)過程的污染排放，還能促進(jìn)資源的循環(huán)利用，減少垃圾產(chǎn)生。再次，優(yōu)化攜帶與使用體驗(yàn)。就餐作為整個(gè)露營活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，良好的體驗(yàn)與設(shè)備功能品質(zhì)相關(guān)[2]。因此，項(xiàng)目將設(shè)計(jì)緊湊、輕便的爐具結(jié)構(gòu)，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(jié)能減排的同時(shí)，通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化安全保護(hù)裝置以及采用高品質(zhì)的耐用材料，確保爐具在戶外復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，為露營者提供安全可靠的熱源保障。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 項(xiàng)目研究的團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)由老師帶領(lǐng)4名工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生共同完成，成員具有一定的設(shè)計(jì)知識(shí)素養(yǎng)，充分掌握建模、渲染等設(shè)計(jì)軟件，具有一定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠通過設(shè)計(jì)與創(chuàng)新來解決問題。前期，團(tuán)隊(duì)共同制定工作計(jì)劃，對(duì)節(jié)能減排戶外爐具進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和資料收集，為后期研究提供理論依據(jù)。研究方法包括實(shí)證研究、案例研究和問卷調(diào)查等，以找尋相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并充分了解戶外爐具的使用問題，進(jìn)一步挖掘戶外爐具節(jié)能減排的創(chuàng)新點(diǎn)。

3.2 項(xiàng)目研究的主要問題

節(jié)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(fā)和應(yīng)用節(jié)能爐具，對(duì)于提高能源利用效率、減少污染物排放、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展具有重要意義。項(xiàng)目通過創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，全面改造和升級(jí)現(xiàn)有的戶外露營爐具系統(tǒng)，以提高能源利用率，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。首先，燃燒效率的提高是節(jié)能爐具研究的核心問題之一。因此，項(xiàng)目需要深入探索燃燒原理，優(yōu)化爐具結(jié)構(gòu)，提高燃燒效率。其次，環(huán)保性能優(yōu)化也是節(jié)能爐具研究的重要方向。項(xiàng)目將關(guān)注爐具的排放問題，通過改進(jìn)燃燒方式、優(yōu)化排放結(jié)構(gòu)等措施，降低爐具對(duì)環(huán)境的污染。再次，節(jié)能設(shè)計(jì)創(chuàng)新也是節(jié)能爐具研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，采用高效保溫材料，減少熱量散失；優(yōu)化爐具結(jié)構(gòu)，降低熱阻，提高傳熱效率。最后，用戶體驗(yàn)改進(jìn)也是節(jié)能爐具研究不可忽視的一個(gè)方面。項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(yōu)質(zhì)、高效、安全的爐具產(chǎn)品。

3.3 項(xiàng)目擬實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑

節(jié)能爐具研究的主要技術(shù)途徑有5種。一是余熱回收技術(shù)。通過回收煙氣中的余熱，將其轉(zhuǎn)化為熱能，以達(dá)到節(jié)能的目的。常見的余熱回收技術(shù)包括熱交換器技術(shù)、熱泵技術(shù)和煙氣再循環(huán)技術(shù)等。二是熱效率提高技術(shù)。通過改變爐灶的燃燒方式，提高熱效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。常見的熱效率提高技術(shù)包括燃燒器改進(jìn)技術(shù)、預(yù)混合燃燒技術(shù)和反向燃燒技術(shù)等。三是爐具內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。合理設(shè)計(jì)爐具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括爐膛、燃燒室和燃燒器等。合理設(shè)計(jì)爐膛形狀和燃燒室結(jié)構(gòu)，可以使煙氣和燃料有效混合，燃料充分燃燒，減少浪費(fèi)。四是燃燒系統(tǒng)改造。使用生物實(shí)木質(zhì)燃燒顆粒，以提高燃燒效率和節(jié)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(shù)途徑可以根據(jù)具體的爐具類型和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇和組合，以達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)產(chǎn)品

4.1 產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)

爐具作為露營就餐的必需品，更需要具備輕便性、互動(dòng)性、安全性和多功能等特點(diǎn)，優(yōu)化用戶的戶外露營體驗(yàn)[3]。本項(xiàng)目的戶外露營爐具產(chǎn)品主要采用折疊便捷一體化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)方便攜帶，如圖1所示。它具有人性化設(shè)計(jì)，折疊桌面有更大的操作空間，可以支持多種烹飪方式。產(chǎn)品整體都是不粘材質(zhì)，清洗方便，不容易生銹，適合長(zhǎng)期露營者，它采用生物實(shí)木質(zhì)顆粒燃燒，延長(zhǎng)木的燃燒時(shí)間，解決安全系數(shù)不高的問題。鼓風(fēng)裝置設(shè)計(jì)可以加快燃燒速度，節(jié)省時(shí)間。該設(shè)計(jì)將會(huì)解決現(xiàn)有技術(shù)節(jié)能不明顯、凈化效果不理想、成本較高等問題，是一種集環(huán)保、節(jié)能雙重功效于一體的新型產(chǎn)品，符合現(xiàn)代爐具市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。

4.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成

基于市場(chǎng)上現(xiàn)有的便攜式燒烤爐，項(xiàng)目針對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性差、實(shí)用性不強(qiáng)、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(fēng)性能一般等弊端加以改造設(shè)計(jì)，研發(fā)出新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案。整體上看，戶外露營爐具結(jié)構(gòu)由燃燒室、灶頭、操作面、收納室和可調(diào)節(jié)支架等部分組成，可以確保在不同戶外環(huán)境下的高效、安全與便捷使用。首先，產(chǎn)品的燃燒室作為熱量產(chǎn)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(shí)的高溫并保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，為了讓用戶更為清晰地觀察火力，露營爐具在側(cè)面部分區(qū)域采用樹脂玻璃進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種玻璃材料具有堅(jiān)硬透明、絕緣性能好、低溫不脆化、透光率強(qiáng)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，表面紋理多樣，既美觀又具有良好的功能性。燃燒室內(nèi)部設(shè)計(jì)有梯形結(jié)構(gòu)，有利于集中火焰燃燒，提高烹飪效率。后方還設(shè)有鼓風(fēng)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(nèi)置雙層收納抽屜，采用隔熱材質(zhì)隔絕燃燒區(qū)和置物區(qū)，抽屜底層可放置燃燒顆粒，上層可收納調(diào)料等小物件。燃燒顆粒主要使用回收的實(shí)木邊角料進(jìn)行加工而形成的生物質(zhì)實(shí)木顆粒，這種燃料具有高揮發(fā)分、低灰分、氮硫含量少和熱值偏低等特點(diǎn)[4]，其燃燒效率高，燒焦時(shí)不結(jié)焦，幾乎不會(huì)產(chǎn)生煙霧，更加節(jié)約能源。爐體操作面涂有防腐蝕、耐高溫的涂層，可進(jìn)一步延長(zhǎng)使用壽命。最后，為了方便攜帶和運(yùn)輸，露營爐具配備可折疊的支架設(shè)計(jì)。不需要使用時(shí)，可以將爐體折疊成較小的體積，便于攜帶。當(dāng)需要使用時(shí)，可以快速組裝，恢復(fù)其完整的功能。

5 結(jié)論

節(jié)能減排型戶外露營爐具設(shè)計(jì)在提高能源利用效率和減少環(huán)境污染方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。采用高效燃燒系統(tǒng)和改進(jìn)燃料，顯著提高爐具的熱效率，同時(shí)減少有害氣體排放。此外，輕量化和緊湊化設(shè)計(jì)使得該露營爐具便于攜帶和使用，滿足戶外露營的實(shí)際需求，可確保在不同環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行，具有良好的可靠性和耐用性。總體而言，本設(shè)計(jì)不僅為戶外露營提供高效、環(huán)保的熱能解決方案，也為相關(guān)領(lǐng)域提供可借鑒的設(shè)計(jì)思路和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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