水晶智能加湿器的设计研究

吕丽英，杨海生，徐千晶，涂淑清，李若涵

（江苏海洋大学 艺术设计学院，江苏 连云港 222000）

加湿器是近代新兴的智能科技产品，经过多年的空气质量概念普及、产品研发、市场培育，逐渐被人们熟悉并使用。随着经济的发展和生态环境的不断恶化，人们对加湿器这一产品的需求也越来越高，现已成为干燥地区家庭必不可少的一种小型家电产品。但在当前市场中，加湿器的功能单一、智能类型较少，缺乏人性化考虑，甚至可能存在严重的安全隐患。

加大对空气加湿器的研究与开发力度，有利于国内空气加湿器行业的发展，有利于国民生活品质的提高和国民健康水平的提升。为了满足人们对其使用功能和审美功能的需要，在探索健康科技团队的努力下，空气加湿器产品类型更加细化、造型更加丰富、材质更为细腻、颜色更为夺目，加湿器的市场前景不可限量[1]。本项目对智能水晶加湿器功能和外观进行深入研究，设计方向和整体研究流程从空气、湿度、温度3个方面提升智能产品功能，探索水晶材料性能的创新运用，将两者结合，创造新型多功能化加湿器产品。

1 智能加湿器在调节空气方面的作用

如今，空调的广泛使用导致人们出现皮肤紧绷、口舌干燥、咳嗽感冒等症状。通过超声波方式对水进行雾化，能有效增加室内湿度，滋润干燥空气，并与空气中飘浮的烟雾、粉尘结合，使其沉淀，能够有效去除油漆味、烟味及臭味，使空气更加清新。随着工业的发展，空气质量飞速下降。空气质量直接影响人们的工作和生活，空气质量差会使人注意力分散、工作效率下降，严重时还会使人产生头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状。人们急切盼望改善日益恶劣的居室、办公环境，提高生活质量。

本产品虽是加湿器，但同时具备空气净化的功能。随着空气中PM2.5含量的不断增加，人们迫切需要一款产品帮助改善空气质量，如果只是普通的空气加湿器，不但对预防PM2.5没有帮助，甚至还会直接让PM2.5爆表。因此，在研究产品的过程中，加入了空气净化器的部分功能，设计了一款空气净化与加湿器结合的产品。

空气净化器主要用来净化空气中的粉尘、细菌等，而加湿器主要用来增加空气湿润度。空气净化器主要利用活性炭物质的特性，吸附和过滤空气中的微生物和污染物，沉降空气中的粒子，对空气进行循环净化，同时还能有效消除异味，而且配有臭氧离子对空气进行杀菌，使空气中的有害漂浮物和细菌被净化。尤其是带有负离子的空气净化器，在净化空气的同时，会释放出大量负离子，可以提升人体的免疫力。加湿器能有效提高室内湿润度，滋润干燥空气。特别是北方的空气比较干燥，会引发皮肤紧绷、口舌干燥等“空调病”。向加湿器加水，释放出来的就是水雾；向加湿器加香薰，散发出来的就是另外一种气味。本研究设计的加湿器还可以作为时尚摆件，美观实用。PM2.5（细颗粒物）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，能长时间悬浮于空气中，其在空气中的含量越高，代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小、面积大、活性强，易附带有毒、有害物质，例如重金属、微生物等，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因此对人体健康和大气环境质量的影响更大。

普通空气加湿器的危害：第一，如果加湿器本身不干净，没有定期清理，让霉菌等微生物进入空气中，进而被人体吸入，会危害人体健康。第二，如果不能正确使用空气加湿器，会让散落的灰尘、物品上的各种微生物在温度适宜时快速繁殖，老人与儿童等弱势群体吸入后容易感染。

本产品的净化功能是在释放雾气的媒介中添加消毒净化器，对产品内部的环境进行实时消毒，确保产品内外的健康和环保，避免了上述危害。

在智能科技化的生活中，在基础的功能上添加空气净化与内部环境消毒净化处理功能，能使加湿器的功能更加全面、更具科技感，使人们的生活更加便利、健康。

2 智能加湿器在调节湿度方面的作用

使用加湿器的最终目的是提高空气湿度，而空气的湿度会影响人们的舒适度。湿度是指空气中的水汽量。空气中含有一定量的水蒸气，其含量取决于空气的温度。空气温度越高，水蒸气的含量越大。较低的相对湿度意味着空气比较干燥，在该温度下本可以含更多的水分。

例如在25 ℃时，每立方米空气中可以承载22 g水，这时的相对湿度是100%。如果只含有11 g水，相对湿度就是50%；如果空气中不含水，相对湿度则是0%。

相对湿度在很大程度上影响人们体感的舒适程度。如果相对湿度是100%，水就不会蒸发，这是因为空气中的水分已经饱和。人体需要水分蒸发来降温，这样人们感受到的温度就会比实际温度高，因为汗液不会蒸发。相对湿度越低，皮肤上的液体越容易蒸发，人们感觉越凉爽。在低相对湿度下，相同的温度给人的感觉要比高相对湿度下凉爽，因为汗液很容易蒸发。低相对湿度的缺点是让人感觉十分干燥。

低相对湿度对人类至少有3种影响：（1）使皮肤和黏膜干燥。如果房间湿度很低，人的嘴唇会干裂、皮肤也会皲裂，早上起床后嗓子干疼。（2）植物和家具表面干燥，增加静电，大多数人都不喜欢触摸金属物品产生火花的感觉。（3）让人感觉比实际气温低，加湿空气比加热空气花费更少，一个加湿器可以节省很多成本。

为了让室内舒适度达到最佳，并且保持人们的身体健康，45%的相对湿度是最理想的。在这种湿度条件下，人体感觉到的温度和实际气温是一致的，并且皮肤和肺部也不会干燥。

虽然传统加湿器已经能够起到调节湿度的作用，但环境中的湿度会有不均匀的现象，当这一现象出现时，传统的加湿器无法很好地满足人们的需要，而智能加湿器可以联动外置温湿度传感器，使空气中的湿度更均匀。另外，智能加湿器拥有检测空气湿度的传感器，可自动测湿并加湿，原理是：与湿度传感器连接，根据湿度传感器的空气湿度信号和预设的加湿条件，控制加湿器运行的服务器。通过湿度传感器对空气湿度进行检测，然后将空气湿度信号发送给服务器，服务器根据接收到的空气湿度信号和预设的加湿条件控制加湿器对空气进行加湿工作，其中，加湿条件可以为预设在服务器内的湿度阈值，当检测到的湿度低于湿度阈值的最小值时，服务器控制加湿器对空气进行加湿；当湿度高于湿度阈值的最大值时，服务器控制加湿器停止运行。因此，本智能加湿系统可以根据空气湿度的情况，将空气湿度控制在人体适宜的范围内。

智能加湿器具有紫外线杀菌功能，加上涉水部件选用了具有广谱抗菌成分的ABS材质，确保了水雾的洁净，非常适合老人、小孩以及过敏体质的人，能够对室内湿度进行精确控制，完全不需要人工干预，自动化程度很高。

加湿器通过加速水分的自然蒸发，达到高效提升室内空气湿度的目的。官方资料显示，这样的加湿器可以让房间湿度提升得特别均匀，而且不会产生雾气，办公、写作业时也不用担心会打湿纸张、桌子与地板。在水量不足时，用户可以直接通过机身顶部的出风口注水，并观察水位指示灯了解实时水量，十分人性化。在使用传统的加湿器时，水箱中都会滋生细菌，随水雾一起扩散，吸入人体有引发疾病的可能。因此，为了保证人体的舒适和健康，智能加湿器是不二选择。

3 智能加湿器在调节温度方面的作用

空气加湿器的工作原理：接通蒸汽源，饱和蒸汽在喷管外套中做横向运动，环向流入弯管，进入蒸发室；由于蒸发室断面突然增大，蒸汽减速，加之惯性作用及折流板的阻挡，蒸汽中所含的凝结水被分离出来，经蒸发室底部的冷凝水出口排出分离出水分的蒸汽，由分离室顶部进入已被预热的干燥室，干燥室内充满不锈钢过滤材料，对蒸汽中残留的水分进行过滤、分离；打开调节阀，干燥室内压力下降，汽化温度降低，残留于蒸汽中的水分被加热汽化，完成对饱和蒸汽的干燥处理；干燥的蒸汽经调节阀进入喷管，从带有消声金属网的喷孔中喷出，实现了对空气的加湿。

简单来说，空气加湿器就是将水分雾化，然后吹出来，使其飘散在空气中，增加空气湿度。使用空气加湿器可以雾化水分，并且可以在空气中增加负氧离子，有效增加室内湿度，滋润干燥空气，并与空气中飘浮的烟雾、粉尘结合，使其沉淀，能有效除去油漆味、霉味、烟味及臭味，使空气更加清新，保障用户的健康。在水中添加植物精油或药液等，随水雾散发，满室生香，使人体更易吸收，尤其对皮肤过敏、失眠、感冒、咳嗽、哮喘具有很好的缓解辅助效果，是传统香薰产品良好的换代选择。这款智能加湿器外观采用可爱时尚的卡通造型，飘浮的云雾如梦如幻，缺水还可开启自动保护，雾量可任意调节，湿度也能自动平衡。

4 水晶材料在智能水晶加湿器上的运用

正如中国海洋大学曲金良[2]教授在其著作《海洋文化与社会》一书中所述：“海洋文化就是有关海洋的文化，就是人类源于海洋而生成的精神的、行为的、社会的和物质的文明生活内涵。”海洋文化的本质，就是人类与海洋的互动关系及其产物。海洋文化不是独立存在的，总是与一个国家的整体文化水平紧密联系在一起，并且总是某一具体的国家、民族、阶级意志的鲜明体现。海洋文化在不同的方面都有鲜明的特征，就其内置结构而言，具有涉海性；就其运作机制而言，具有外向的辐射性与交流性；就其价值取向而言，具有商业性和幕利性。新生产力理论认为，文化作为一种特定的力量，具有激发力、导向力、感通力3个作用。激发力赋予经济活力，导向力赋予其经济价值，感通力则赋予其经济组织效能。良好的文化建设为经济发展提供强大的动力支持，文化发展或遗产保护做得好，能对经济产生持续带动作用[3]。

东海水晶作为连云港最具特色的海洋文化之一，深受人们的喜爱。水晶作为一种材料，硬度高、耐磨，拥有细腻、平滑、柔和的肌理感和通透质感，具有多彩的光泽效果，与玻璃有许多相似之处，但是由于水晶具有特殊的双折光性，当光线照射到水晶表面上时，出现的并不只是反射或折射现象。即使同一光源照射在水晶材料上，所产生的视觉效果也是非常丰富的[4]。只要在其外形上稍下功夫，光线通过雕刻的刻面就可以折射出好看的光芒。

因此，在造型外观上，设计者可以根据水晶材料的特性进行创新，进一步提升加湿器的视觉美感。富有线条感的水晶装饰品能使静态产品产生流动感，改善人们对产品的视觉和使用感受。水晶装饰赋予原本空洞、冰冷的室内空间丰富的内涵，使原本单调的室内空间变得活泼有趣。

5 结语

在科技快速进步的大环境下，加湿器的创新要加强科技创新理论研究，改良产品功能不足的问题。产品的设计创新并不是设计之后投放市场就结束，而是需要持续循环改进。产品设计理论中强调的不是最好，而是更好。随着技术的改进、需求的增多、行为的改变等，产品设计的可持续创新成为保障产品竞争力的前提。海洋文化产品智能加湿器的开发设计需要融入创新创意科技文化内涵，以人为中心，结合新科技、新工艺、新造型，使智能加湿器产品不仅具有现代产品功能全、科技高、人性化、造型美等优势，还具有深厚的地域性海洋文脉内涵。只有结合科技智能的功能化和海洋生物、水晶的文化创意对加湿器产品进行开发，才能使海洋文化和科技得到创新和发展。