一种利用太阳能实时散热的健身器材
王平
【摘? 要】针对基于现有技术的户外健身器材由于日晒使得表面温度升高的问题，论文提出如下方案：该健身器材包括底座和安装板，底座为中空结构，底座的内部固定有蓄电池和鼓风机，座椅的顶部一側固定有靠背，座椅和靠背均为中空结构，座椅的底部内壁上固定有储水盒。本器材结构合理，设计巧妙，通过太阳能装置自行供电，充分利用自然资源，做到节能环保，解决了现有户外健身器材由于日晒而变得表面温度较高的问题，易于推广。
【Abstract】In view of the problem that the surface temperature of outdoor fitness equipment based on the existing technology is increased due to the sun exposure， the paper proposes the following scheme： the fitness equipment includes a base and a mounting plate， the base is hollow structure， the internal part of the base is fixed with battery and blower， the top side of the seat is fixed with a back rest， the seat and the back rest are both hollow structure， and the water storage box is fixed on the bottom inner wall of the seat. The equipment has reasonable structure and ingenious design. It uses solar energy device to supply power by itself， makes full use of natural resources， achieves energy conservation and environmental protection， solves the problem of high surface temperature of existing outdoor fitness equipment due to sun exposure， and is easy to be popularized.
【关键词】健身器材;太阳能;户外
【Keywords】fitness equipment; solar energy; outdoor
【中图分类号】TM914;F416.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）10-0136-03
1 引言
现如今，全民健身意识逐渐强烈，各个地区、小区及空地遍布各种室外健身器材，成为居民日常锻炼、孩子游戏的重要工具。现有户外健身器材大多都不能通风、没有散热功能，在夏季遇到室外高温时会对人们健身造成影响。在当下，有相关研究提出利用太阳能发电的健身器材[1]或者利用健身器材健身时所产生的能量进行循环利用，部分研究是关于室内降温型的，但大多是对室内环境进行降温，而并非对健身器材本身的降温处理。夏季日照强烈，室外气温高，极端气温甚至达到40℃以上，健身器材由于材质原因温度较高，接触时极不舒适，有烫伤风险，且环境温度较高，使用健身器材锻炼不舒适，人不能长时间在建身器材旁逗留，大大降低了健身器材的使用率。因此，针对高温健身器材体感接触不舒适的问题，利用太阳能发电作为能源，为健身器材降温，增加舒适度，同时，利用通风装置，降低健身器材周围局部温度，改善高温锻炼小环境。
各个地区、小区以及空地遍布的健身器材一般位于活动场中央，没有任何遮蔽，不能通风，也没有散热功能，在夏季室外高温的情况下，人体直接接触健身器材会产生不适感，一般人感觉被烫时会自动躲避，但婴幼儿、行动不便的老人和反应迟缓的病人接触比较烫的物体时很难快速躲开。在阳光暴晒下，健身器材金属部分的温度持续上升，一般情况下，物体的温度可达到80～90℃，瞬间接触就会被烫伤，婴幼儿的皮肤娇嫩，60～70℃就容易被烫伤。周围环境温度高导致锻炼时间缩短，健身器材分散，不利于电力供应。
本文提出了一种利用太阳能实时散热的健身器材，其结构合理、设计巧妙，通过太阳能装置自行供电，为器材及周边环境降温，充分利用自然资源，既节能又环保，解决了现有技术条件下户外健身器材经过长期日晒使表面温度升高的问题，该器材易于推广。
2 整体设计和初测
本文提出了一种利用太阳能实时散热的健身器材，针对上述问题，现提出如下方案：该健身器材由底座和安装板组成。其中，底座为中空结构，蓄电池和鼓风机固定在底座的内部，鼓风机的出风口固定有通风管。座椅固定在底座的顶部，靠背固定在座椅的顶部一侧。所述座椅和靠背均为中空结构，座椅与靠背相连通，储水盒固定在座椅的底部内壁[2]。
在项目初期进行了市场调查，了解人们对这种健身器材的需求以及建议。同时，对健身器材的温度数据进行初步测量，测量夏季中晴天、阴天时早、中、晚不同时间段的健身器材本身的温度，对数据进行统计分析。进行人体温度测量，即在不同季节、不同时间人体所能接受的舒适温度，对测量数据进行统计分析。对统计的数据进行深度分析，考量在夏季户外时健身器材上的温度在不同时间、不同天气情况下散热时需达到的适宜人体的温度。统计实验数据得出在7∶00～9∶00（20～30℃）和10∶00～12∶00（30～40℃）这两个时间段内，室外温度与健身器材温度差比较小，人们的适宜度也比较高，所以更适合人们锻炼。同时，在室外健身器材的设计过程中应该充分考虑人的各项尺寸和承受限度，使设计更加人性化，在使用过程中更加安全。通过分析人体尺寸在室外健身器材设计中的应用，总结出室外健身器材设计的原则，使健身器材设计更加人性化。
3 组成部分
3.1 硬件组成
该健身器材的硬件组成如图1所示。
3.2 控制系统
進水管与外接自来水管连接，太阳能电池板将光能转化成电能储存在蓄电池中，在室外气温高于40℃时，温度传感器将信号传递给控制器，控制器控制鼓风机和超声波散热片工作，超声波雾化片将储水盒内的水雾化成水汽，鼓风机进而通过通风管将风力输送到座椅的内部，从而将水汽输送到靠背、立柱和扶手中，最后水汽再从散热孔中排出，从而达到为靠背、立柱和扶手降温的目的（见图2）。
4 存在的问题和展望
产品功能较为单一，相比传统的健身器材，价格相对更高，公司刚刚起步，在与其他实力雄厚的公司竞争时不占优势[3]。
机械结构、电路连接方便简单，产品耐久性好;操作简单，能够明显地改善健身人的健身体验;通过鼓风机、蓄电池、太阳能电池板、超声波雾化器、储水盒、温度传感器、通风管和控制器之间的配合，达到将太阳能转换成电能，然后再利用水汽对器材降温的目的;通过液位传感器、电磁阀、进水管和控制器之间的配合，达到自动向储水盒内加水的目的;连接块的设置方便对太阳能面板的倾斜角度进行调节，螺栓的设置便于对安装板的倾斜角度进行固定，结构合理，设计巧妙，通过太阳能装置自行供电，为器材及周边环境降温，对自然资源进行充分利用，解决了夏季户外健身器材表面温度较高的问题，利于普及和推广。
5 市场分析
5.1 目标客户描述
现有户外健身器材大多都是不能通风的，无法做到有效散热，在夏季遇到室外高温时不利于人们健身。因此，该产品的目标用户主要是针对在夏季想进行有效锻炼的人们，例如，各个小区、健身所。
此外，当具备一定量产规模后，可在国内外的各大健身房、各种旅游景点、各个小区的健身场地进行安装，使得全国和世界各地的人们可以通过该产品达到夏季健身的目的。
5.2 市场容量或本企业预计市场占有率
就目前的形势，本产品的一些小的细节问题还没有得到根治，有待加强，但是随着社会的不断发展，人们对于健身的意识观念不断加强，健身器材的需求不断增大，预计本项目的市场占有率至少达到45%。
5.3 市场容量的变化趋势
体育产业是推动经济社会持续发展的重要力量。根据《体育发展“十三五”规划》内容，到2025年中国体育产业总规模将达到5万亿元，整体发展中体育产业和体育服务等相关产业链的发展，将有效大规模地带动体育用品销售额进一步增长。根据美国等一些发达国家体育产品市场规模大约占整体体育产业25%的比例，截至目前，中国体育消费市场将达到1.5万亿元。
数据显示，2012-2017年我国经常参加体育锻炼的人数不断上升，2017年全国经常参加体育锻炼的人数达到5.5亿人，占全国人口的比重达41.3%左右，庞大的健身人口为健身行业带来巨大的需求。
国内人群对健身器材的消费规模仍然较小。根据数据显示（见图3和图4），我国每百户城镇家庭平均仅拥有4套健身器材，普及率尚不足5%。我国健身器材年销售收入不断增长，2014年收入规模首次突破300亿元大关。健身器材销售收入从2011年的265.8亿元增长至2017年的387.9亿元，年均复合增长率为6.5%。
5.4 渠道分析
5.4.1 传播渠道
通过利用微信公众号、博客、抖音、微博、贴吧等社交媒体会定期推送与健身器材的整个行业有关的知识以及本公司产品的特点，并详细对夏季散热健身器材的优点进行介绍，以此对夏季散热健身器材进行宣传。
5.4.2 销售渠道
主要有两个销售渠道，一是上门精准推销，二是互联网推销。
①上门精准推销。上门精准推销的效果最好，因为客户可以直接感受到该健身器材到底能够发挥何种作用以及对于自己来说到底有多大的用途，因此，以上门精准推销为主。
②互联网推销。由于淘宝网可以为用户提供大量的产品信息，使得客户可以方便地选择自己需要的产品，故淘宝网推销是一个非常重要的销售渠道。
6 结语
本文介绍了一种利用太阳能实时散热的健身器材，本设计中底座采用中空结构，底座的内部中固定有蓄电池、鼓风机，通风管固定在鼓风机的出风口。同时，将座椅固定在底座的顶部，座椅的顶部一侧固定有靠背。座椅和靠背均采用中空结构，座椅与靠背相互连通，并将储水盒固定在座椅的底部内壁固。经初测，本设备结构科学、设计合理，借助太阳能装置自行供电，帮助器材及周边环境降温，有效利用自然资源，到达节能环保的目的，为夏季人们使用健身器材提供便利，因此，该健身器材具有推广价值。
【参考文献】
【1】孙桓.机械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001.
【2】朱张校，姚可夫.工程材料（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2009.
【3】中国产业调研网.2011-2016年中国健身器材行业当前现状及未来趋势发展预测报告[R].北京：北京中智林信息技术有限公司，2011.
