具有除湿防霉功能的智能化家具的设计

摘 要：家具呈现出智能化发展趋势，文章在一项智能化家具市场调查的基础上，针对潮湿多雨地区各类存储物品在保存过程中易发生霉变而造成健康危害与财产损失提出的智能化除湿防霉功能设计功能，通过分析各类物品的霉变原理及当前常用的除湿防霉方法，并利用模块化设计思想探索一种适合在家具中使用的除湿方法，分析其除湿特点，并提供设计思路与方法，以供借鉴。

关键词：智能化家具；除湿防霉；功能设计

每年全球各地因存储物品发生潮湿霉变造成的损失达数千亿美元，而地处热带及沿海多雨国家和地区此类问题更为严重。我国南方大部分地区及沿海地带每年都因梅雨及湿热使得物品受到霉变的困扰。因此，如何更好保存物品防止發霉就成为人们关注的焦点。家具的智能化除湿防霉功能就是在此背景下产生的。

1 存储物品霉变危害及除湿防霉的必要性

智能化家具除湿防霉的主要对象是各类纺织品制成的衣物、皮革以及书籍纸张、精密仪器及家具材料尤其是木质材料等。为科学有效地采取防霉措施，需要深入探究这些物质霉变的机理。

1.1 存储物品霉变原因及其危害

智能化家具存储物品主要包括衣物、书籍、仪器设备、皮革、厨具等。其中，棉麻织物、丝纺织品、合成纤维等材料因其具有良好的穿着舒适性和安全性，被作为主要的服装或床单被套材料，这些材料霉变的主要原因是环境湿度和温度满足霉菌繁殖条件，并与皮肤接触后吸附的汗液以及皮脂、皮鞋等代谢产物为各类微生物的滋生提供可能；皮毛制品组成成分主要是毛的角蛋白和皮板的胶原蛋白，这些成分是细菌和霉菌的营养成分，在适当的温湿度环境易使细菌、霉菌繁殖发生腐烂或霉变；书籍纸张是通过纤维素酶和纤维二糖酶的作用把纤维素分解为纤维二糖至葡萄糖，霉变使纸张强度降低，并伴随褪色现象。分析致使物品发霉、变色、发臭、降解的现象的原因是其在使用或存放过程中的环境温湿度达到适合于各类菌繁殖的条件。

1.2 存储物品霉变造成危害

由于物品发生霉变给人们带来的各类危害可想而知，首先是健康问题，据北京市妇女保健所的一项检查报告显示，20万名妇女中仅宫颈糜烂等4项常见妇科疾病高达31.03%，其次，物品发生霉变对居住环境无疑也会造成一定影响；最后，许多人常受高档物品霉变损坏的困扰，并承受着一定的经济损失，尤其是书籍字画、相机、摄影机镜头等精密光学仪器等。

1.3 智能化除湿防霉功能的必要性

针对物品发生霉变这一现象，通过分析其霉变原因，提出智能化家具除湿防霉功能，通过改变存放物品家具产品内部存储空间小环境的温湿度使得柜体内部的空气温、湿度控制在物品存放的安全温湿度以下，达到破坏各种霉菌存活、繁殖的环境的目的，从而有效保护各类物品。家具的除湿防霉功能的设计既可以拓宽了一般木质家具的应用范围、提高物品储存的安全性，尤其对高档衣物、皮具皮鞋、影像存储介质等物品的保管、存放，又可以杜绝因潮湿而造成的各类高档有机物品的霉变、损毁，减少相应的经济损失。其作用如下：预防疾病传播；清除恶臭气味，净化居住环境；防止物品因发生霉变引起的强度降低、褪色等现象；减少人们由于物品发生霉变而带来的各项损失，同时对于珍贵的古玩字画的保护与保存以及文化保护也起到积极作用。

2 能化家具除湿防霉方法

2.1 传统的除湿防霉方法

近些年，市场上常见的除湿方法包括制冷式除湿、高温除湿方式、转轮式除湿、真空干燥和吸湿剂除湿等，从储存物品安全、经济成本以及除湿效果几个方面综合分析制冷式除湿方法适用于家具产品。目前市场上利用半导体制冷片的“帕尔贴”效应除湿的各类除湿机，即用于室内或家具（如衣柜、鞋柜、橱柜等柜类家具）除湿。根据产品内部除湿面积、除湿量不同可选择不同型号的除湿机。文章智能化除湿功能的设计就采用该系列除湿机产品，机身高度均低于20cm[2]。制冷式除湿的主要原理是通过压缩机制冷，降低冷凝器表面温度，使空气中的水分在冷凝器上冷凝结露，然后排出水分。

2.2 智能化家具的除湿防霉方法

近些年市场上的一些智能化家具主要采用高温和制冷式两种方式除湿。如一些智能化鞋柜采用红外线除湿防霉，属于高温除湿方式（见图1）；此外，一些智能化衣柜通过柜体内部的管体接通抽湿干燥装置从而达到干燥目的。图2为采用制冷式除湿方式除湿防霉的系列储藏类家具产品，此类产品的的内部装有一个半导体除湿部件，当环境湿度超过安全湿度时按下除湿机开关键除湿。

3 智能化除湿防霉功能设计

3.1 智能化除湿防霉功能除湿原理与优点

文章采用功能模块化设计方法，即设计具有自动除湿功能的模块，将其安装在家具中使其具有除湿防霉功能。使用制冷式除湿方式，利用半导体致冷技术，通过一湿度传感器检测家具柜体内部湿度，由控制器在需要除湿的时候发出控制指令。在家具内安装该电子除湿部件，其内部的半导体热电晶体冷端温度迅速降低到露点，周围空间的水分子在其表面凝结并通过漏斗集中排放箱体外，达到除湿防潮的目的。与其他除湿防霉技术相比，该技术在先进性、环保性、实用性、节能性及购置成本上占有较大优势，具体表现在：（1）安全：小功率直流电源工作，工作电压低，常温使用，利于物品保存；（2）节能、省空间：除湿机耗电量小，费用开支低，在家具中使用的体量小，不占用太大空间；（3）效果好：可将相对湿度控制在30%-50%之间安全湿度内，有效预防霉菌繁殖；（4）经济性：各类家具，尤其是木质家具中使用的半导体空气水分子冷凝器的最大功率不超过15瓦，即使全功率不间断工作，一个月的实际功耗也就是10度左右的电量。（5）环保：该除湿原理属于大气中水的物态变化原理，无任何化学物质排放，不存在对环境的污染问题。

3.2 除湿防霉功能模块控制系统软件与硬件设计

该除湿防霉功能模块属于嵌入式系统，其软件是实现系统功能的关键。按照嵌入式系统设计流程，本设计先编制除湿防霉系统功能程序，绘制主程序流程图，然后根据系统工作原理，绘制智能化除湿防霉功能电路原理图，并制作PCB主机板与显示板。按照系统功能要求配置系统I/O设备，主要包括显示器、温度传感器、紫外灯、干簧管、湿度传感器、除湿机等。

3.3 控制系统硬件与软件集成

嵌入式系统软硬件集成是探索系统工作运行是否正常的调试过程。通常其复杂性难以预测，多数情况下当系统在软硬件集成并出现问题后才被发现，此时，为保证系统可靠正常运行，需要花费大量的时间进行调试并寻求解决问题的办法。

3.4 除湿防霉功能模块的安装

待软硬件集成并调试运行正常后，将制作的功能模块安装于家具产品内部，选择不影响使用，操作方便的位置安装，然后再进行系统调试，即可投入使用。根据上述设计步骤完成除湿防霉功能模块制作见图3、图4。

4 结束语

文章通过分析各类储存物品的霉变机理，通过分析对比各种除湿防霉方法的优缺点，提出了适合于智能化家具除湿防霉的方法。除湿防霉功能的智能化设计不仅拓展家具的使用范围，提高各类储存物品如衣物皮具、古玩字画、影像存储介质储存的安全性，还可以杜绝因潮湿而造成的各类高档有机物品的霉变、损毁，减少相应的经济损失。除湿防霉功能也将成为今后各存储类家具智能化功能开发的一个主要方向。

参考文献

[1]吕绪庸，吕欣.皮革复合型防霉剂的研究[J].四川皮革，1996，29（5）：11-13.

[2]张立志.除湿技术[M].化学工业出版社，2005.

作者简介：段海燕（1978-），女，内蒙古包头人，博士，西北农林科技大学副教授，主要从事家具与室内设计方面教学和智能化家具方面的研究。