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    經濟論文

    南京某最美鄉村建設項目中一種智能化感應地暖地板的設計創新

    時間:2021年08月02日 所屬分類:經濟論文 點擊次數:

    摘要:本項目以南京某最美鄉村建設中遇到了當地能耗設限等要求,重點介紹設計了一種智能化節能的感應地暖地板與實際應用,該技術的創新與應用體現了新農村建設中建筑裝飾化走向了節能型、智能型、環保型的方向發展,改善了建筑裝飾的使用功能,提高了建筑裝飾

      摘要:本項目以南京某最美鄉村建設中遇到了當地能耗設限等要求,重點介紹設計了一種智能化節能的感應地暖地板與實際應用,該技術的創新與應用體現了新農村建設中建筑裝飾化走向了“節能型、智能型、環保型”的方向發展,改善了建筑裝飾的使用功能,提高了建筑裝飾的智能化、節能型的性能,安裝速度快,經濟實惠,實際工程應用,效果顯著。

      關鍵詞:技術創新;材料創新;智能化設計創新

    美麗鄉村

      一、項目背景與工程概況

      本課題研究位于南京江寧區某山區百工坊鄉村建設項目,主題為南京江寧區打造的特色小鎮。黨的十六屆五中全會提出了“生產發展、生活寬裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的建設社會主義新農村的重大歷史任務,秉承和發展了新農村建設“五位一體”的宗旨思路,有效地利用生態環境資源,提倡人與自然和諧相處,提倡科技與人文的結合,打造節能環保型的新農村建設項目,打造集手工藝設計行業、文化單位、高等院校的教學實踐基地,突出體現鄉村的生態節能型、智能化、互動性的新型特色鄉村建設的特色文化。

      智能化感應地暖地板是該項目生態環保、智能型的特色創新點,研發人員仔細研究了建設項目的能耗限定,即山區鄉村電力輸送薄弱、傳統的節能思想根深蒂固,而一般市場上的地暖地板安裝復雜、能耗大,村民們的能耗經濟壓力大,造成了周邊的一些鄉村因不符合現實的建設,原住民在冬季不舍打開取暖設備,迫不得已轉而回到原始的煤炭、打柴取暖等污染環境的惡性循環現象,嚴重破壞了當地的生態環境,背離了建設節能生態型的新農村改造意圖。

      二、智能化感應地暖地板創新特點

      (一)地暖地板技術創新快裝地暖地板在這一背景下設計而生,其系統以一種超薄的供暖地板,解決傳統地暖施工煩瑣、供暖與地板分離、成本高、效率低、施工周期長的問題。采用先進的面層處理技術,有機地將供暖纖維融合,如地板夾層中,實現多種質感,滿足您不同的設計需求。

      (二)地暖地板設計創新通過手機或電腦,無線控制,該地板可智能化感應人體溫度,進行地熱地板溫度調節,以達到能耗集中利用與節約的作用。(三)地暖地板智能化設計創新通過貼附在高分子基材上的熱源墊片,當人體體重施壓,自動開啟感應模式,通過感應人體溫度,反饋到熱源纖維層,使發熱集中在人的主體部分,其他區域保持溫差恒溫,以此達到能耗集中利用與節約的作用。

      三、新型高分子基材———硅纖維板材

      (一)材質的理化特征硅土是一種生物成因的硅質沉積巖,其化學成分主要是SiO2,含有少量AI2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機質。SiO2通常占80%以上,最高可達94%。優質硅土的氧化鐵含量一般為1%~1.5%,氧化鋁含量為3%~6%。硅土的密度為0.3~0.5g/cm3,莫氏硬度為1~1.5,孔隙率達80%~90%,能吸收其本身重量1.5~4倍的水,是熱、電、聲的不良導體,熔點1650℃~1750℃,化學穩定性高,除溶于氫氟酸以外,不溶于任何強酸,但能溶于強堿溶液中。硅土的氧化硅多數是非晶體,堿中可溶性硅酸含量為50%~80%。

      非晶型SiO2加熱到800℃~1000℃時變為晶型,堿中可溶性硅酸可減少到20%~30%。制備優化:所述的高分子基層為硅纖維板材,硅纖維板為夾芯結構,夾芯結構的芯層由料漿A制成,表層由料漿B制成,料漿B中含有N-TiO2/硅土載銀復合材料。料漿A配方:硅土37kg、火山灰13kg、石灰37kg、木質纖維7kg、硫酸鈣晶須6kg、羥乙基纖維素0.8kg、水405kg,加入攪拌機中進行分散調漿。料漿B配方:硅土37kg、火山灰7kg、石灰37kg、木質纖維6kg、凹凸棒石6kg、石英粉6kg、甲基羥乙基纖維素0.8kg、N-TiO2硅藻土載銀復合材料1.5kg、水410kg加入攪拌機中進行分散調漿。

      (二)材質的板材特性

      用硅土生產的板材不會散發出對人體有害的化學物質,還具有改善居住環境的作用,可以自動調節室內濕度。硅纖板具有超纖維、多孔質等特性,其微細孔比木炭還要好。板材的超微細孔在室內的濕度上升時能夠自動吸收空氣中的水分,將其儲存起來,如果室內空氣中的水分減少、濕度下降,板材就能夠將儲存在超微細孔中的水分釋放出來。

      可以消除異味,保持室內清潔。硅纖板中的氧化鈦,能夠長時間消除異味和吸收、分解有害化學物質,并能夠長期保持室內墻面消潔,即使家中有長期油煙者,板材也不會發黃。將成型的濕硅纖板在室溫下干燥24h后再在150℃、1.0MPa壓力條件下蒸壓養護16h。將蒸壓養護后的硅纖板烘干,切割整理成產品初級的硅纖板。

      制備優化:(1)將料漿B經流漿機過濾,在料漿B濾餅表面均勻噴淋黏合劑聚乙烯醇,噴淋量為料漿B濾餅質量的0.7%,將噴淋有黏合劑的料漿B濾餅輸送至轉筒式成型機,卷疊成型;(2)卷1層后,流裝機自動換成過濾料漿A,在得到的料漿A濾餅表面均勻噴淋料漿A濾餅質量0.5%的黏合劑聚乙烯醇,疊卷成型;(3)連續疊卷成型16層后,流漿機自動換成過濾料漿B,在得到的料漿B濾餅表面均勻噴淋料漿B濾餅質量的0.7%的黏合劑聚乙烯醇,疊卷成型,卷1層后完成整張濕硅纖板的成型。

      (三)電子控制芯片板電路結構設計

      該芯片板由熱源感應器模塊、微控制器模塊、繼電模塊和Wi-Fi模塊組成。熱源感應器可采用能夠感知人體溫度的被動式紅外傳感器,通過該模塊感知地板區域是否有人在上面,如果有人,則通過微控制器模塊輸出數字信號,控制繼電模塊,接通交變電流,使得熱源纖維輸出熱量,如果人離開,則通過繼電模塊,斷開交變電流。同步的,通過板載Wi-Fi通信模塊將該電子控制芯片板可連接到家庭 Wi-Fi,用戶可通過手機客戶端遠程打開或關閉地暖地板系統。

      微控制器模塊可選用STM32系列32位ARM微控制器,內核是Cortex-M3,最高工作頻率是72MHz,支持單周期乘法和硬件除法功能。Wi-Fi通信模塊采用ESP8266Wi-Fi通信芯片,GND腳接地、GPIO16連接VCC(3.3V)、UTXD腳接STM32串行通信口RXD、URXD腳接STM32串行通信口TXD、GPIO2和GPIO0腳懸空、CH_PD可以直接接VCC,一般串聯一個電阻再接VCC。電路芯片板的繼電輸出模塊,該輸出模塊的輸入端與主控制器的I/O口連接,輸出端通過繼電器連接交變電源,用以控制熱源纖維導熱。

      作為優化:所述的熱源感應墊片內裝有電子控制芯片板,所述的電子控制芯片板由熱源感應器模塊、微控制器模塊、繼電輸出模塊和Wi-Fi通信模塊組成。制備優化:熱源感應器模塊采用能夠感知人體溫度的被動式紅外傳感器,通過該模塊感知地板區域是否有人在上面,如果有人,則通過微控制器模塊輸出數字信號,控制繼電模塊,接通交變電流,使得熱源纖維輸出熱量,如果人離開,則通過繼電模塊,斷開交變電流。

      作為優化:所述的Wi-Fi通信模塊將該電子控制芯片板可連接到家庭Wi-Fi,用戶可通過手機客戶端遠程打開或關閉地暖地板系統。微控制器模塊可選用STM32系列32位ARM微控制器,內核是Cortex-M3,最高工作頻率是72MHz,支持單周期乘法和硬件除法功能。Wi-Fi通信模塊采用ESP8266Wi-Fi通信芯片,GND腳接地、GPIO16連接VCC(3.3V)、UTXD腳接STM32串行通信口RXD、URXD腳接STM32串行通信口TXD、GPIO2和GPIO0腳懸空、CH_PD可以直接接VCC,一般串聯一個電阻再接VCC。繼電輸出模塊的輸入端與主控制器的I/O口連接,輸出端通過繼電器連接交變電源,用以控制熱源纖維導熱。

      (四)項目創新優勢

      (1)本工程項目設計采用暖地板系統,解決了傳統地暖施工煩瑣、供暖與地板分離、成本高、效率低、施工周期長的問題。(2)采用先進的面層處理技術,有機地將供暖纖維融合如地板夾層中,實現多種質感,滿足人們不同的設計需求。(3)通過手機或電腦,無線控制,該地板可智能化感應人體溫度,進行地熱地板溫度調節,以達到能耗集中利用與節約的作用。(4)智能化熱源墊片原理如下:通過貼附在高分子基材上的熱源墊片,當人體體重施壓,自動開啟感應模式,通過感應人體溫度,反饋到熱源纖維層,使發熱集中在人的主體部分,其他區域保持溫差恒溫,以此達到能耗集中利用與節約的作用。

      經濟論文投稿刊物:《民營科技》雜志是經國家新聞出版署批準,中國科協科普部、主管主辦的自然科學類期刊。本刊國際標準刊號:ISSN1679-4033 國內統一刊號:CN57-1125/N 郵發代號:24-75 。雜志以一線科教工作者為對象,追蹤科教工作新動態,關注基層科教工作者在其領域內的探索、創新實踐活動和學術研究成果,是廣大科教工作者闡釋觀點的理論平臺。

      四、結語

      本工程項目設計的智能化感應地暖地板,結構設計合理,環保節能、智能溫控、保溫隔熱等優點,該技術的使用實現了硅土與木質纖維的結合應用,將“節能環保、智能化控制”的設計特色融入了實際工程項目中,推動了我國智能化裝飾材料的革新,并使得建筑裝飾行業向“節能型、智能型、環保型”等綠色鄉村建設的方向發展,結合本次鄉村建筑裝飾空間的應用,為推進更為廣闊的建筑室內空間而不斷創新。

      參考文獻:

      [1]鄭鷺龍.新技術和新材料在建筑設計中的應用[J].科技向導,2011(27).

      [2]莫柏松.節能新材料和新技術在建筑工程中的應用探討[J].科技向導,2013(21).

      [3]賴漢清.建筑節能新材料應用探究[J].中國新技術新產品,2010(13).

      [4]劉策.節能環保裝飾材料在建筑裝飾工程中的應用[J].民營科技,2017(10):169.

      [5]劉華新.節能環保裝飾材料在建筑室內裝飾工程中的應用[J].門窗,2017(07):36

      作者:孟翔李燕蔡彬彬丁帥

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