利用电脑余热的暖脚器设计

骆欣光 陆朋 张清清 周梦如 王佳月

中国计量学院质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018

利用电脑余热的暖脚器设计

骆欣光 陆朋 张清清 周梦如 王佳月

中国计量学院质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018

通过实验设计出了利用电脑主机余热进行取暖的装置。本产品由强力吸盘、导气管、暖脚器鞋底气流循环系统、外接USB小型电热鞋垫等装置组成。其主要原理是，通过一特殊隔热软质导管将电脑主机排出的热量引入取暖器内，以电脑主机排出热量为能源，既环保又节省资源。另外该产品还配置一个外接USB小型电热鞋垫，外接USB小型电热鞋垫置于暖脚器内，可使暖脚器在电脑主机排出热量不够的情况下正常使用，由于其装卸移动方便，也可在不使用电脑余热的情况下使用。

电脑；余热；暖脚器

1 研制背景及意义

改革开放以来，我国的经济快速增长，但同时也付出了巨大的资源和环境代价。经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关，与不科学的发展理念和执政理念紧密相连。不及时调整经济结构、转变发展方式，现有的资源就很可能支撑不住，环境就很可能容纳不下，经济“又好又快、好字优先”的发展也就难以为继。此外，为应对全球气候变化和国际上的压力，也迫切需要进一步加强节能减排工作，控制污染物排放。节能减排是深入贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，作为“十二五”时期七大战略性新兴产业规划之一，节能产业、环保产业和循环利用产业将会急剧受到重视，这些产业也将是接下来几十年发展的重头戏。[1]

此外，寒从脚下起，病由寒处生。冬季寒冷，在没有暖气或空调的房间内经常会感觉到脚冷，尤其是在用电脑工作、学习或娱乐时。医学表明,人类的脚底是人体血液循环的末梢,当末梢得到温暖,人就感到温暖。经过试验，当双脚表面温度为28～30℃时，人体最舒适。[2]所以在气温下降的秋冬季节，应该采取一些有效的措施，尽量使脚部保暖。而暖脚器已逐渐成为脚部保暖的首选。当今社会，各种类型的暖脚器层出不穷，但是绝大多数是以电为主要能源的。这在使保暖脚部的同时也消耗了大量的能量。因此在研发节能减排的大背景下，利用电脑余热的暖脚器作为节能减排的产品，其经济价值和社会价值更显突出。

2 设计方案

2.1 工作原理及结构介绍

该取暖器由底座、热气导管、出风圆筒等组成。其主要原理是，通过一特殊导管将电脑主机排出的热量引入取暖器内，另外该产品还配置一个外接USB小型电热鞋垫，以备电脑主机排出热量不足时用。该产品采用电脑余热与USB电源混合供热，当刚开始使用电脑时，外接USB电源供热，人的脚放进去时，红外触控开关自动打开USB供热系统，几分钟后，达到人体适宜温度时，温控开关自动断开加热系统，此后，电脑的余热开始给人体供热，以后只有暖脚器内的温度低于人体适宜温度时且，外接USB电源才又开始工作。

本产品由强力吸盘、导气管、暖脚器鞋底气流循环系统、外接USB小型电热鞋垫等装置组成。

1）强力吸盘

强力吸盘是一个连接导气管和电脑主机的装置，吸盘材料为隔热韧性塑料，吸盘周边有一圈强力磁圈（如图1所示）。可以牢牢吸附在电脑主机后的排气孔上，使电脑余热进入导气管内。同时，该强力吸盘的形状未完全定形，可根据电脑主机排气孔的形状而定，装卸移动方便。

图1 强力吸盘

2）导气管

导气管主要是把电脑产生的热量导入到暖脚器内，它由一种软质塑料导管组成，该材料主要由两大特点：

A.隔热效果好，可以尽可能地减少电脑余热在进入暖脚器之前热量的流失;

B.该材料韧性较好，方便在使用的过程中暖脚器的移动。同时，在导气管和暖脚器连接处有一卡口装置，方便导管和暖脚器的拆分（如图2所示）。

3）暖脚器鞋底气流循环系统

暖脚器鞋底主要由一些横向排列的脊梁组成（该脊梁由硬质塑料组成，一方面，构成气体循环系统，另一方面，起到支撑作用，如图3所示）每两条脊梁间有相错留出一小段空间以方便气流通过。暖气流在鞋底以S型路线循环流出，这种循环路线可以大大增加暖气流在鞋底停留的时间，以便更多的暖气输送到脚下。在该系统的尾部又小的通风孔，能够把冷却的气体排出，由于其孔的半径小，数量多，外面的冷空气不会进入到该系统中影响供热。同时，在电脑主机风扇的作用下，该系统的气流循环能够顺利进行，暖脚器内的热气体不会返回到电脑主机内，影响电脑的散热。

图2 导气管与暖脚器连接图

图3 热气在暖脚器内部流动图

4）外接USB小型温控电热鞋垫

此装置置于脚下，上有一层固定鞋垫防止电热鞋垫直接与脚接触受到污损。此装置用于电脑余热不足或不用电脑余热供暖时使用，在温度达到人体适宜温度的时候，系统在温控开关的控制下，自动断电，达到节约电能的效果。同时，在暖脚器内部，还有一红外触控装置，该装置是外接USB电源的启动装置。当人的脚刚开始放入暖机器时，红外触控开关会得到感应，启动USB电源，当温度达到或者超过人体适宜温度时，温控系统开始工作。在去掉通气管的情况下，此USB装置可使本产品同样可使用于笔记本电脑和其他家庭的任意场所。该电热鞋垫的大致工作电路图流程如图4、5所示：

图4 硬件模块图

图5 软件流程图

3.创新点及应用

1）该产品利用电脑产生的余热给人体取暖，既节约能源，又有利于环保；

2）该产品采用余热和电能混合双动力，产热快、效率高，是冬季用电脑者的必备品；

3）该产品内部采用温控系统控制，当暖脚器内部达到适宜温度后，温控开关将自动断开USB电源，继续采用电脑余热，有效地节约电能；

4）该产品结构简单，成本低廉，装卸方便，应用广泛，适用于各种台式电脑及笔记本电脑（适用于笔记本电脑时，只能用电力驱动）；

5）该暖脚器外观设计多样，能满足不同年龄层面的外观需求。

4.预测应用前景

该暖脚器在短短的几分钟内就能加热到人体适宜的温度，并且以后的热量会源源不断。一般的暖脚器功率为15瓦,每天使用10小时连续使用30天耗电4.5度，而利用电脑余热的暖脚器每天使用10小时连续使用30天仅仅耗电最多0.45度，消耗电能是传统暖脚器的1/10都不到。从节能的角度，有很大的应用前景。

据不完全统计，全中国有至少3.5亿网民，保守估计每个月可以为国家节省10亿度电，根据目前家用电电价按0.5元/度算，可为全国节约5亿元人民币，而全世界网民不下15亿，保守估计每个月能为人类省下30亿度电，节省资金15亿元人民币。从市场的角度来看，有很大的前景。

[1]十二五环保投资机会梳理[EB/OL]http:/ /www.topcj.com/html/2/web_JRTT/ 20101126/2277913.shtml

[2]脚表面温度维持在28度最舒适[EB/OL] http://news.66wz.com/system/2007/12/ 06/100454936.shtml

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.20.063

骆欣光，中国计量学院质量与安全工程学院，产品质量工程专业本科生。