针对未来智能窗户系统的设计研究

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[摘 要]窗户在最初的作用是为了采光，随着生活方式的转变，窗户最初的用途越来越淡，现在人们说到窗户直接联想到的是建筑学的空间围合或是室内设计的美观大气，很少去关注它原有的功能性。本文将对窗户原有的功能性进行分析，去芜存精，并在为适应未来化生活的基础上对其进行改进。本文的研究方向是，检测比较室内外空气质量，通过高科技（超声波控制进入室内的热量、水汽，特殊光线隔绝灰尘，气凝胶玻璃等）的智能控制，避免大气环境对自然通风的影响，使人们的生活质量更好。

[关键词]窗户系统 超声波 智能控制

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

一：概述

伴随着社会经济的发展、科技的进步，人们对生活质量的要求也越来越高，随之而来的还有环境的污染，室外的大环境很难去改变，同时现代的人更多的时间是呆在室内的，所以，室内的环境质量成了人们所关注的焦点！现在室内空气污染造成的危害，除了生理上，甚至对心理状态都有影响。所以，在如今人们追求生理、心理双健康的情况下，对室内空气质量的改善是很有必要的。

窗户的发展，从遮蔽避难场所的通风功能到现在风格各异的装饰元素，一直都是从材料、方式、美观等方面的改进，并没有对现代产生的各种室内问题做出直接的解决方案，反而是把重点放在了窗户的风格、美观等方面，对于开窗通风需要一个客观的、数据化的检测控制系统，使人们对无形的空气质量有一个直观的数据显示和认识。除此之外，合理利用科技的力量，完善一个可以解决大部分问题的窗户系统是本文研究的目标。

二：设计现状以及意义

1.研究的背景：

大范围的雾霾天气，使人们对大气污染谈其色变，对室外的环境质量产生的恐惧心理，出门要带口罩，在家不敢开窗，购买各种改善室内空气质量的产品，如空调、净化器、加湿器等，殊不知这些改善局部环境的产品将会给人们的健康带来更为严重的次危害：“空调病”、“加湿器肺炎”等病症逐渐出现，渐渐认识到危害的人们，提出了“新风换气”的自然通风理念，其作用在于对一些疾病有很好的预防作用。

2.研究的目的与意义：

窗户系统化、智能化之后，通过空气质量检测所得出的具体数据，比较室内外的空气质量，再结合使用者的生活习惯，对窗户进行自动化管理，完成效果最佳的室内通风换气的过程，减少生活在封闭空间人们的健康威胁，营造健康舒适的居家环境，同时也给繁忙的都市人，带来更过的方便。室内外的空气沟通后，将一反以前封闭的生活状态，人们将跟外界环境有更多的接触，减少空调综合症的发生。

3.国内外已有方法现状：

现在人们改善室内空气的方式常用的有以下几种：

（1） 植物法，在居室中摆放绿色植物，吸收放射性物质或杀菌效果，但是起效时间很慢，只是起到一个潜移默化的效果。

（2） 芳香法，用空气芳香剂类、袋装芳香类植物、茶叶、菠萝等对抗室内空气异味。

（3） 活炭吸附法，利用活性炭吸附净化原理来吸附空气中的大分子气体悬浮颗粒，通过强制空气循环达到过滤净化空气的目的。

（4） 化学法，所谓的化学法就是利用化学分解反应原理，此法比较适合用于装修过程中对板材等材料进行处理从而达到防止装修污染。

（5） 空气净化器，在使用空气净化器的房间内，臭氧浓度容易大大超标，这会伤害人的肺部，导致呼吸短促、咽喉发炎、哮喘病发作等。这都是由于有害微生物经空气进入了人体的呼吸道并引发了炎症造成的。

（6） 新风换气法，用于异味较轻、通风条件好，可长时间通风放置的装修后居室。对于污染程度较重、通风条件不好的居室则难以达到去除异味的效果。

4.设计理念：

以往应急产品的设计，很大程度上只针对产品单方面进行研究，仅仅停留在表象的探讨，对于如何深层次的挖掘和借鉴智能化窗户具体类型、具体特征来具体实施方案、提出解决途径、进行产品的创新设计等方面还未展开深入研究，缺乏全面性和系统性。

所以，新的设计理念，是在可以新风换气的前提下，对窗户系统的使用方式等加入高新技术进行改进：首先，通过对室内外的空气质量进行检测、比较，结合用户的习惯设定控制窗户的开合还有其他各项开关。在新风换气的情况下，一般会有光、温、湿、尘、毒五大问题：蓝烟（气凝胶）是一种高孔隙、低密度、导热系最低的材料，将加入富缺-电子材料的气凝胶代替玻璃，在关窗状态下，通过通电来控制进入室内的光线和温度；在开窗状态下，通过超声波发射频率震动空气分子，对进入室内的空气进行制热和制冷；向水发射超声波对室内进行加湿；通过特殊光线消除静电、隔绝灰尘、并对其消毒。

三 ：超声波智能窗户的功能设计

1.设计的整体说明：

设计的是窗户的整体系统，系统包括硬件和软件：硬件就是整体外观的设计、窗户的基本要素，所运用到高科技的材料；软件部分包括操作体系，智能化的检测系统、控制体系等。设计将针对现在室内中的大部分问题，通过高新的技术来进行解决。设计的窗户系统包括：

（1） 气凝胶玻璃，一改之前易碎、不可变形的玻璃。

（2） 卷轴，收合气凝胶玻璃。

（3） 超声波发射器，对范围内的空气制冷、制热、加湿。

（4） 特殊光线发射器，隔绝灰尘、消除静电等。

（5） 操作界面，用户可以通过界面对窗户系统进行自动化设置。

2.设计原理：

（1） 气凝胶玻璃，玻璃替代物，有轻盈、柔软、易裁剪、防火、整体疏水、声学延迟等物理性质。

（2） 任何物体都有固定的震动频率，声波的频率和该物体的固有频率相同，则这个物体就会产生共振。所以，只要有空气分子的震动固有频率，就可以对空气分子进行制冷和制热。

（3） 现在已经发现水的震动固有频率，由此，超声波发出水的固有频率，就可以将水震荡成为水汽的形式输出。

（4） 特殊光线的隔尘和消除静电，静电的消除，目前已经有了这样的技术，就不多说，隔尘的方式则是，通过类似激光的光线，对范围内的灰尘击碎，在无静电的情况下，使灰尘落下。

3.设计带来新的生活方式

工业设计最初产生于把美学应用和技术领域这一实践之中，所追求的的是功能美和形式美的完美结合，功能美主要通过技术和创意的实现，形式美则是通过艺术造诣的表达来实现，而功能性才是产品的灵魂部分，形式美则是它的附加值。工业设计的进步是伴随着科技的进步而来的，其速度也是与科技发展的速度呈正比的，目前的技术，足够实现窗户的智能化，包括智能检测空气质量、智能控制窗户开关、调节玻璃的采光度、超声波调节空气温度、湿度，光线隔绝灰尘等。不论室内有没有人，都将保证室内空气质量的最优，最接近大自然的优质环境。

四 ：结论

任何一个产品都是一个整体，创新点固然重要，但一个完整的产品，不是单单只需要一个创新点就可以完成的，不能因为创新点，而失去它原有的功能，只有把所有的问题都考虑周全，才能完成一个完整的设计。

本设计就是针对现在窗户的问题提出解决方案：通过气凝胶玻璃、超声波调温、超声波加湿、激光、静电消除等技术解决室内光、温、湿、尘、毒等问题，人们不再需要盲目的去开窗，也不必因为现在的雾霾天气而对开窗有任何的担心。

窗户系统的设计是一个很大的课题，解决人类的生存和生活质量问题是工业设计中一个重要的目的，此方案设计也只是在未来化家居生活设计中进行了初步的尝试和探索，随着科技的进步和发展，相信在不久的将来，窗户系统的发展将会越发完善。

参考文献

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[3] 狄洪发，陈亚芹，王苏颖.住宅窗户的节能研究[C].全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集（2），2004年.