Исследовательский. Творческий проект




Исследовательский

Творческий проект

«Очиститель и увлажнитель воздуха»

 

 

Выполнил:

Рябченко Дмитрий

Куратор:

Рябинкин Евгений Алексеевич

 

 

г. Оленегорск

2019

Проблемная ситуация.

 

В условиях проживания на крайнем севере в многоквартирном доме как правило влажность воздуха в зимнее время низкая, что сказывается на общем самочувствии людей, на свободном дыхании. Последствиями долгого пребывания в помещении с низкой влажностью являются: сухость во рту, язык прилипает к небу, ночью мучает насморк и першит в горле. Так же, низкая влажность способствует распространению аллергенов, которые свободно перемещаются в воздушной среде. В том числе квартиры отапливаются центральным отоплением. И при проветривании холодный и горячий воздух встречаются что приводит к еще меньшим показателям влажности в помещении.

 

Гипотеза.

Возможно ли улучшить условия для отдыха и работы в помещении путем увеличения влажности в процессе работы прибора, который мы собираемся изобрести.

Цель

Возможность улучшения условий влажности в любом помещении, путем создания полуавтономного высокоэффективного устройства, которое можно перемещать, с которым справится абсолютно любой человек.

 

 

Задачи:

· Изучить вопрос о влажности, как она влияет на здоровье человека.

· Найти готовые решения среди представленных на рынке

· Сравнить готовые варианты изделий путем выдвижения требований.

· Выбрать наилучший вариант, выдвинуть дополнительные требования к адаптации изделия к жестким условиям эксплуатации

· Провести испытания, записать результаты исследования

· Сделать вывод о подтверждении гипотезы, или опровергнуть функциональность устройства

· Ввести в эксплуатацию

 

 

Актуальность.

Проблема здоровья нации в наше время, да и во все времена будет невероятно актуальной. Здоровый образ жизни – это то, что сейчас становится модным, то, что сейчас как никогда нужно каждому человеку, который сталкивается каждый день с негативными факторами окружающей среды, с некачественной водой, питанием. Постоянные стрессы, ненормированный рабочий день, вредные факторы производства, места работы – все это способствует медленному, но систематическому ухудшению здоровья.

Историческая справка.

 

История кондиционирования воздуха насчитывает уже тысячи лет — в Персии использовались конструкции (т. н. «ловцы ветра» — первые документальные свидетельства их появления датируются 4-м тысячелетием до н. э.), обеспечивающие охлаждение и увлажнение воздуха в помещении. Однако, первые самостоятельные устройства для увлажнения воздуха появились в конце XIX века. В 1897 году в США была запатентована форсуночная камера — аппарат для увлажнения, осушения и охлаждения воздуха водой. С 1906 года начали применять метод регулирования влажности воздуха по влагосодержанию форсуночной камерой.

Первой компанией, производящей увлажнители для дома, стала швейцарская фирма Plaston (торговые марки Boneco и Air-O-Swiss). С 1969 года и по сей день является лидером на рынке климатической техники, имея в своем арсенале все виды увлажнителей (традиционный, ультразвуковой и паровой), а также мойки воздуха. На базе компании Boneco — заводе Plaston, производятся также и приборы для фирмы Electrolux (увлажнители 35-й и 55-й серий, мойки воздуха 65-й и 75-й серии.

 


Требования к изделию.

При поиске и разработке проекта изделия, я опередил для себя следующие требования к изделию:

• Низкая себестоимость

• Простота в изготовлении

• Эффективность

• Долговечность

• Отсутствие сменных фильтров и дополнительных заменяемых элементов

• Компактный размер

• Низкое электропотребление

• Невероятно простой принцип работы

• Долгое время автономной работы (без вмешательства человека)

Увлажнение и очищение воздуха в больших объемах одновременно

• Безопасность

• Экологичность

Варианты изделий

· Форсуночные — вода распыляется форсунками под напором воздуха.

· Роторные — вода распыляется вращающимся диском.

· Плёночные — увлажнение воздуха происходит при соприкасании со смоченной поверхностью насадки.

· Пористые — увлажнение воздуха происходит вследствие испарения воды с поверхности влажного пористого материала.

· Кипятильные — увлажнение воздуха происходит вследствие испарения и кипения воды, организованного с помощью нагревательного элемента.

· Паровые — водяной пар от центрального или собственного источника подаётся непосредственно в поток воздуха.

Критерии Форсуночные (пьезо) Роторные пористые кипятильные паровые VENTA  
Себестоимость - - + - - -
Простота в изготовлении - + + - - +
Эффективность - + - - - +
долговечность - + + - - + 15 лет гарантия
Отсутствие сменных фильтров и насадок - - + - - +
Компактный размер + - + - + -
Низкое энергопотребление + - + - - +
Время работы - + + - - +
Безопасность + + + - - +
Экологичность - + + - + +
Функция очищения - - - - - +
Функция увлажнения + + + + + +

 

По итогам сравнительного анализа меня заинтересовало устройство, которое отвечало почти всем моим

требованиям кроме одного – очень высокая стоимость. Одним из самых важных критериев отбора стало наличие функции не только увлажнения воздуха, но и его очистки, так же было интересно узнать: - На каком основании производитель так уверенно заявляет, что его устройство имеет невероятно долгий гарантийный срок работы аж 15 лет?

Это немецкая мойка VENTA.

Изучив ее принцип действия, материалы из которых собрано данное устройство, взяв лучшие идеи, я попытался реализовать свой замысел и начал подбирать необходимые материалы для изготовления изделия таким образом, чтобы себестоимость и конечная стоимость была, минимум, в 10 раз меньше заводского аналога, не уступая, при этом, в функционале.

Инструменты и материалы

Изучив конструкцию готового изделия и его аналогов,

подобрал список безопасных материалов, из которых можно изготовить аппарат, не нанося вред окружающей среде и человеку. Так же представлены инструменты, которыми я пользовался в процессе изготовления изделия

 

 

здесь будут фото материалов и инструментов с их названиями.

Организация рабочего места

 

Процесс изготовления изделия требует проводить разные технологические операции, которые должны быть выполнены в определенной технической последовательности и не мешать друг другу. Обязательное условие организации рабочего места — это наличие свободного пространства для маневра и безопасность.

Технологическая карта

Разработав 3D эскиз модели мойки, я приступил к изготовлению и сборке конструкции.

 

Здесь будет 3D модель изделия и технологическая карта (таблица) с фотографиями или эскизами этапов изготовления

 

Исследования.

Прототип задуманной мойки и увлажнителя воздуха готов. Давайте проверим его в работе, устроив несколько сравнительных тестов и проанализировав результаты, и, подтвердим или опровергнем нашу гипотезу, руководствуясь требованиями, предъявляемыми к готовому изделию.

 

Тест №1:

Для комфортного проживания влажность воздуха в помещении не должна быть меньше 40-50%. Зимой при работающих батареях процент влажности опускается порой до 15-20.

Условие:

Участвуют 3 прибора: наш аппарат, увлажнитель воздуха, основанный на принципе пьезораспыления, и устройство, которое увлажняет воздух путем его нагрева и испарения. Поместим их в большую комнату среднестатистической семьи, где изначальная влажность воздуха в пределах 25% и визуальное содержание частиц в воздухе предположим 40% (в контровом солнечном свете их хорошо видно)

Включаем их по очереди на 2 часа и проводим измерения влажности при помощи гигрометра на равноудаленных расстояниях от прибора. Так же проводим визуальный контроль наличия пыли и других потенциально аллергенных частиц в воздушном пространстве.

 

Критерии Пьезо Нагреватель Наш прототип
Влажность (через 2 часа) % Возле прибора      
Влажность (через 2 часа) % Расстояние 2 метра      
Визуальное содержание пыли и потенциально аллергенных частиц в воздушной среде. % (условно от 0 до 100) от первоначального условного уровня      
Общая легкость и свежесть вдыхаемого воздуха. % (условно от 0 до 100, чем больше тем лучше))      

 

 

Из результатов тестирования следует, что по всем критериям наш прототип обходит представленные заводские образцы, и что не маловажно, за счет наличия функции очистки воздуха снижается содержание вредных частиц в воздухе, что способствует более легкому и безопасному дыханию. Рядом с самим устройством первых 2 увлажнителя показали результат неплохой, чего не скажешь о работе на расстоянии, что подтверждает их практическую бесполезность, так же пьезоувлажнитель издает более громкий звук, чем его конкуренты, а увлажнитель нагревательного принципа действия небезопасен, за счет того, что пар получается путем нагрева жидкости до температуры кипения, что не исключает риск получения ожога при неправильных условиях эксплуатации. В процессе работы воду пришлось доливать в 2 образца, а в нашем ПРОТОТИПЕ жидкости еще осталось достаточно примерно на 3 часа работы, за счет большего объема емкости.

 

Тест №2:

Для комфортного проживания влажность воздуха в помещении не должна быть меньше 40-50%. Зимой при работающих батареях процент влажности опускается порой до 15-20.

Условие:

Участвует 1 прибор наш прототип. Поместим его в спальную комнату среднестатистической семьи ровно на 1 неделю, где изначальная влажность воздуха в пределах 20% и визуальное содержание частиц в воздухе предположим 40% (в контровом солнечном свете их хорошо видно). Ставим прибор на подоконник, закрываем дверь в комнату, и включаться он будет только в ночное время с 23:00 до 7:00. Как раз на такое время хватает 3 литров заправочной емкости для эффективной работы.

Проводим измерения влажности при помощи гигрометра в зоне кровати. Так же проводим визуальный контроль наличия пыли и других потенциально аллергенных частиц в воздушном пространстве. На уровне ОЩУЩЕНИЙ «опрашиваем» испытуемый организм, то есть себя, на наличие «видимых» изменений в общем самочувствии, в изменении качества сна, и, свои заметки и комментарии.

 

Результаты тестирования таковы:

В самую первую ночь сразу же стало понятно, что воздух в комнате стал свежее и чище, носовая полость больше не забивалась и не приходилось дышать ртом, так же не прилипал язык к небу, что имело место быть раньше. Сон стал крепче и самое главное, что с утра я проснулся бодрым и свежим абсолютно без видимых следов усталости и полностью выспавшимся. В технической емкости, где закончилась вода собралось некоторое кол-во взвеси, в которой присутствовали частички песка, пыли, текстиля, перья. Емкость была опустошена, промыта и снова готова для ввода в эксплуатацию. Особый контраст в качестве воздуха был ощутим, когда я открыл дверь и вышел в общие комнаты. Разница была «видна» невооруженным взглядом. Спустя несколько дней достигнутые результаты только улучшались.

 

Из вышеизложенного, я думаю, что, принимая такую «терапию» можно облегчить жизнь обычным людям, астматикам, аллергикам и людям с проблемами дыхательных путей, а также тем, кто страдает бессонницей и проблемами вообще со сном. Польза применения данного прибора неопровержима.

Самооценка, вывод:

Увлажнитель и очиститель воздуха получился таким, как я и задумывал, он отвечает всем моим требованиям. Цель достигнута за счет правильно поставленных задач, и выполнения работы в строгом технологическом порядке. Изделия получилось высокоэффективным, при этом малошумным, экологически чистым, безопасным, простым в использовании и долговечном. Единственным сменным фильтром является простая вода, которая не оставляет осадка в помещении, как например, пьезоувлажнители, и, самое главное, наш прототип умеет эффективно очищать воздух, чего не могут другие представленные образцы. Устройство эффективно справляется с поставленными задачами, что благотворно влияет на самочувствие человека, домашних животных и растений в помещении. Изделие может получилось не очень эстетически аккуратным, но в силу того, что это ПРОТОТИП для того что бы доказать эффективность, внешний вид стоял на втором месте после функционала. В последствии я не исключаю возможности апгрейда изделия, таким образом, чтобы оно было автономным на 90%, умело не только увлажнять воздух, но и поддерживать заданную влажность на протяжении длительного времени, за счет внедрения микроконтроллера ARDUINO и датчиков, влажности, времени, оборотов двигателя. В этом деле мне помогут уроки технологии и ожидаемое новое оборудование и комплектующие.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: