（设计艺术学专业论文）植物培养机设计研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 工业设计的发展总是伴随着人类文明的进步，每一次科技飞跃都会给我们的 生活带来巨大的改变，这其中不乏工业设计师的努力。本文从对现今世界面临的 生活环境问题出发，结合对市场居室内产品需求的心理分析，把研究的重点集中 到如何改变环境来提高我们的生活质量，并力求通过本设计使用户在享受设计带 来的幸福生活的同时，在他们心中树起一面保护大自然的旗帜。 自然环境是与人类生活密切相关的，保护好了环境，就保护好了我们热爱的 地球家园。产品设计在改善人类生活和引导社会健康发展的同时，也必须注意到 设计本身是为人类服务的一个学科。所以，在设计过程也应以人的需求为设计向 导，把对人的关怀放在第一位。 因此，植物培养机的设计首先从植物培养机的设计需求谈起，并从下面几点 展开分析： ( 一) 分析了目前环境问题的严重性，说明室内空气质量的提高需要一个真 正能改善我们的环境且同时不对我们的环境造成二次污染的完全绿色、健康的产 品。另外通过对目前植物培养技术进步的了解，得知现今的相关技术完全可以设 计并制造出我们需要的绿色、健康产品。 ( 二) 结合产品进入市场所需要的功能和造型，综合分析产品将给我们带来 的环境改变和未来市场能应用的领域。把环境美化、空气净化作为产品功能的重 点，并结合人在产品使用中会遇到的问题和新产品将要带给我们生活改变，强调 设计必须从使用者的角度出发，才能设计出满足市场需求的产品。 ( 三) 最后把各种因素运用到我们的设计中，并细分为家庭与办公两种用途， 再根据设计的产品剖析其在市场运作中应把握的要素。 本课题设计的产品作为一种全新概念的产品，把握到在人的思想和行为影响 产品设计发展的同时，设计也指引着生活的方向。本产品力求让使用者在享受本 产品带来的美好生活时，将人们内心与大自然之间的情感唤醒，从而达到产品本 身传达的意义热爱生活，保护环境。 关键词：产品设计，植物栽培，环境，空气净化，创新设计 湖北工业大学硕士学位论丈 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a ld e s i g ni s a l w a y sa c c o m p a n i e db yt h ep r o g r e s so fh u m a n c i v i l i z a t i o n ；e v e r yl e a pi nt e c h n o l o g yw i l lg i v eo u rl i v e sb r o u g h te n o r m o u sc h a n g e ，w h i c ho n eo f m a n ye f f o r t s o fi n d u s t r i a ld e s i g n e r s t h i sa r t i c l ef r o mt h el i v e so ft o d a y sw o r l di sf a c i n g e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s ，t h ec o m b i n a t i o no fp r o d u c t so nt h em a r k e td e m a n df o rr o o m sw i t h i n p s y c h o a n a l y s i s ，t h es t u d yf o c u s e do nh o wt oc h a n g et h ee n v i r o n m e n tt oi m p r o v et h eq u a l i t yo fo u r l i v e s a n ds t r i v e st oa c h i e v et h r o u g ht h i sd e s i g ne n a b l e su s e r st oe n j o ya tt h ed e s i g nw i t ht ot h e h a p p yl i f e ，i nt h e i rh e a r t sw h i l ee r e c t i n gt h eb a n n e ro fp r o t e c t i n gn a t u r e t h en a t u r a le n v i r o n m e n ta n da r ec l o s e l yr e l a t e dt oh u m a nl i f e ，p r o t e c tt h ee n v i r o n m e n t ，b e t t e r o nt h ep r o t e c t i o no ft h ee a r t ho fo u rb e l o v e dh o m e l a n d p r o d u c t sd e s i g n e dt oi m p r o v eh u m a nl i f e a n dg u i d et h eh e a l t h yd e v e l o p m e n to fs o c i e t y , i ta l s oi si m p o r t a n tt on o t et h a tt h ed e s i g ni t s e l fi st o s e r v em a n k i n da sas u b j e c t t h e r e f o r e ，d u r i n gt h ed e s i g np r o c e s ss h o u l da l s ob et ot h en e e d so f p e o p l ef o rt h ed e s i g nw i z a r d ，p u tt o pp r i o r i t yo nt h ec a r eo fp e o p l e t h e r e f o r e ，t h ed e s i g no fp l a n tc u l t i v a t i o nf i r s tc u l t u r e df r o mt h ep l a n tn e e d sa b o u td e s i g na n d s t a r tf r o mt h ef o l l o w i n ga n a l y s i s ： f i r s to fa l l ，a n a l y s i so ft h ec u r r e n ts e v e r i t yo fe n v i r o n m e n t a lp r o b l e m st h a ti m p r o v ei n d o o ra i r q u a l i t yo fat r u l yn e c e s s a r yt oi m p r o v eo u re n v i r o n m e n ta n do u re n v i r o n m e n ta tt h es a m et i m ed o e s n o tc a u s es e c o n d a r yp o l l u t i o no ft h ef u l l yg r e e na n dh e a l t h yp r o d u c t s i na d d i t i o n ，t h r o u g h c u l t i v a t i o no fp l a n t so nt h ec u r r e n tu n d e r s t a n d i n go ft e c h n o l o g i c a lp r o g r e s sa n dw a si n f o r m e dt h a t t h ep r e s e n t - d a yt e c h n o l o g yc a nb ed e s i g n e da n dw en e e dt oc r e a t eg r e e n ，h e a l t h yp r o d u c t s s e c o n d ，p r o d u c t se n t e r e dt h em a r k e tb yc o m b i n i n gt h en e c e s s a r yf u n c t i o n sa n dm o d e l i n g ， i n t e g r a t e da n a l y s i sp r o d u c t sw i l lg i v eu st h ee n v i r o n m e n t a lc h a n g ea n df u t u r ea p p l i c a t i o na r e a so f t h em a r k e t p u tl a n d s c a p i n g ，a i rp u r i f i c a t i o n ，a st h ef o c u so fp r o d u c tf e a t u r e s ，c o m b i n e dw i t ht h eu s e o fp r o d u c ta tp e o p l ee n c o u n t e rp r o b l e m sa n dn e wp r o d u c t sw i l lb eb r o u g h tt oo u rl i v e sc h a n g e ， e m p h a s i sm u s tb ed e s i g n e df r o mau s e rp o i n to fv i e w , c a l lb ed e s i g n e dt om e e tt h em a r k e td e m a n d p r o d u c t s f i n a l l y , t h eu s eo fav a r i e t yo ff a c t o r sp u ti n t oo u rd e s i g n s ，a n di ss u b d i v i d e di n t ot w ot y p e so f h o m ea n do f f i c eu s e ，r e - d e s i g n e dp r o d u c t si nt h em a r k e tt oa n a l y z et h eo p e r a t i o no ft h ee l e m e n t st h a t s h o u l db eg r a s p e d p r o d u c t sd e s i g n e di nt h i ss u b j e c ta san e wc o n c e p tp r o d u c t s ，a n dg r a s pa tt h ep e r s o n st h o u g h t s a n da c t i o n sa f f e c tt h ep r o d u c td e s i g nd e v e l o p m e n t ，d e s i g ng u i d e l i n e sf o rt h ed i r e c t i o no fl i f e t h i s p r o d u c ti ss o u g h tt oa l l o wu s e r st oe n j o yt h i sp r o d u c ta tab e t t e rl i f eb r o u g h ta b o u tw h e np e o p l e s h e a r t sa n dn a t u r eo ft h ee m o t i o n a lw a k e - u pc a l l ，s oa st oa c h i e v et h ep r o d u c ti t s e l ft oc o n v e y m e a n i n g l o v el f i e ，p r o t e c tt h ee n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：p r o d u c td e s i g n ，p l a n tc u l t i v a t i o n ，e n v i r o n m e n t a l ，a i rp u r i f i c a t i o n ，i n n o v a t i v ed e s i g n i l 湖班二堂大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 黼鲐1 氮厂1 寺魄 年；月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 指导教师签名 日叶 湖北工业大学硕士学位论文 1 1 课题来源 第1 章引言 外延课题与湖北某企业合作开发 1 2 课题背景 随着城市化的大推进，工业生产的力度也不断的加大，工业、民用建筑的不 断扩张。居住面积的不断减少的同时，随着经济的发展，人们与生机盎然的自然 生态环境越来越远。人们渴望健康，渴望亲近大自然，希望每天都能看到健康的 绿色、呼吸到新鲜的空气。然而过度的开发，森林面积的不断减少，人口密度增 加，生活节奏加快，使得我们亲近大自然的机会变得越来越困难。而对于居住在 城市内和气候恶劣地区的居民来说，这些问题变得更加严重。室内绿化成为人们 在紧张的工作之余用来改善环境小气候，减少室内空气污染，创造清新幽静的环 境的好方法。 但是，工作和生活的快节奏，个人兴趣爱好等问题都在制约着我们踏出绿化 周围环境这一大步。设想要我们每个人都能在自己生活的环境中种植自己喜欢或 能改善环境问题，减少空气污染，带来氧气的植物，同时又不需要花费我们的太 多的时间和精力来维护和保养它们，那将是多么美好的事情。本课题研究的正是 关于室内植物自动培育装置在现阶段环境和条件下的设计与应用。为了让我们的 生活充满绿色和花香，在结合了现有科学技术的同时，通过与企业的合作，企图 把最初的设想变成现实。 环境问题一直受到人们的关注，工业设计作为研究人一机一环境关系的学科 理应做出我们的贡献。，因此工业设计也是我们解决环境问题的一个重要途径，要 是能在创造人类生存的物质环境和生活方式方面起到关键性的作用，那将对我们 的生活和人类文明的进步起到推动作用。本研究课题从人对环境的需求出发，以 现有的植物栽培技术为基点，结合温室栽培的最新科学技术，试图把美丽的大自 然浓缩的搬到了我们的身边。 在这种社会问题和社会需求的大背景下，本课题设计应势而生。 湖北工业大学硕士学位论文 1 3 课题的目的和意义 1 3 1 课题的目的 国际工业设计协会理事会( i c s i d ) 定义工业设计的目的：设计是一种创造活 动，其目的是确立产品多向度的质量、过程、服务及其整个生命周期系统，因此， 设计是科技人性化创新的核心因素，同时，它也是文化与经济交流至关重要的因 素【1 1 。 在生活品质被重视的社会，生活环境也越来越得到人们的重视。绿色作为人 类原始的对自然的渴望，在我们的工作和生活中都被看的很重。为了缓解生活和 工作的压力，亲近大自然成为了时下颇为流行的休闲方式。 本研究的目的就是要在我们生活的环境里尽可能多的引入能让我们放松和缓 解生活压力的元素。并利用现有的技术，把植物种植技术上的发展引入到我们的 日常生活中来。设计一个用于对种植植物、观赏植物、美化环境的植物自动培育 产品。让我们在尽可能少的时间消耗上获得尽量多的物质享受和精神享受。 1 3 2 课题的意义 科学技术不断发展的今天，各个领域和行业都在发生着巨大的变化，作为工 业设计是有目的的解决人生活中遇到的问题，最大限度的利用科学和技术让我们 的生活变得更美好。能把最新的科技与对人类生活的关怀结合起来，让科技为人 类服务是作为每个工业设计师最为伟大的使命。工业设计的责任不仅是为企业获 得经济利益，更应有益于人类与自然的协调关系，促进社会的进步与发展。环境 意识的兴起己成为当代工业设计发展的一个明显特征。 本课题结合现今植物栽培技术上的突破发展和人对生活质量的重视和热爱。 为了让我们的生活中充满大自然气息的同时更好的提高我们生活和工作的质量， 让自然唾手可得。为此，我们通过标本课题研究设计的产品来解决人们热爱植物、 热爱自然却不能割舍和分散正常工作的时间的矛盾。把自动培育和植物种植结合 在一起，让我们在感受和分享自然带给我们惬意生活的同时还能不用把必要的时 间用在维护植物上。消除了我们对植物有爱无心的担忧，提高了我们的生活质量。 把热爱大自然，保护自然环境的概念植入人心。 同时，作为一种居室内的产品，本课题要考虑的不仅仅是植物本身的美化环 境作用。还要从人的爱好出发，让我们对花草的爱没有界限。研究产品本身的功 能要让植物的种植和栽培突破环境条件的局限，即使你是在北方的冬天，依然可 2 湖北工业大学硕士学位论文 以看到盛开的美瓶的玫瑰花。抑或是你在遥远的北极圈也能见到家乡美阿瓦的杜鹃 花和盛开的蝴蝶兰。让你对植物的爱不受光照、季节、地域、气候的影响而无处 不在。这对于我们生活在高社会压力下的人无疑是最好的缓解精神压力的事情。 正因为此，本研究课题从实际的社会现实出发，结合现代人与自然的关系和 需求。把环境保护、热爱自然的观念植入人心的同时，也缓解了我们的生活压力、 改善我们的生活空间。让人与自然更为和谐、健康的发展下去。 1 4 论文研究的方法与内容 本论文研究的内容主要是在市场需求的情况下进行的创新设计。并能通过设 计的产品改善我们的生活环境。 本研究首先分析植物培养机的设计需求，从现今社会环境问题的严重性考虑， 人们对环境问题越来越敏感，特别是室内生活环境的好坏直接影响到我们日常的 生活。结合自然环境因素和现今植物栽培技术的发展，提出能改善生活环境，提 高生活质量的设计思路植物培养机。其次通过对影响植物培养机设计的功能 和应用因素分析，讨论其实现应当具备的条件和要达到的功能。再则从影响植物 培养机设计的造型因素着手，分析造型设计中形态的意义和产品应给用户传达的 语意信息，并结合产品使用中人机关系，研究植物培养机造型设计中应注意并具 备各种条件。最后通过分析得出本文研究的成果。 1 5 预期达到的目的和效果 通过对现有环境问题的分析得到研究结论的同时，设计出可以改变生活，影 响人行为方式的产品。结合植物栽培技术，把植物栽培引入到千家万户。设计出 适合普通人使用的植物培养机。 研究希望在通过使用植物培养机对植物进行栽培的同时，让我们生活的环境 变的更加美好。让植物生长在我们的周围，并在装饰环境、点缀生活。使生活中 充满绿色，让绿色在消除我们视觉疲劳的同时，提高我们生活质量和工作的效率， 并且美化我们的环境。并通过植物培养机中植物对空气的净化，改善空气质量， 减少空气中有害气体和粉尘，增加空气中氧气含量，调节室内环境中的小气候。 通过植物培养机加强人对植物的喜爱，让用户理解人与自然是密切相关的，只有 保护了自然才能保证人类的生存，从源头上改变对自然环境破坏的行为。从而树 立起保护自然的旗帜1 3 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章植物培养机的设计需求 2 1 概要 在生活质量不断提高的今天，居住环境越来越受到人们的关注，室内作为人 活动的主要场所，被提到了关注的重点。然而，随着科学技术的进步和发展，地 球的环境不断被破坏，我们的生存空间也不断被威胁，尤其作为我们生活的室内 环境污染更是恶化严重( 有资料表明室内空气污染状况是室外的数倍之多【2 j ) 。而 对环境的保护和对室内环境的美化却从没停止过。 我们渴望大自然，渴求与自然的亲近，希望在没有污染的环境中生活。就现 今社会的趋势，生态旅游、户外踏青等亲近大自然、陶冶性情的活动成为大家休 闲、放松心情的主要途径。企业的户外拓展活动、森林公园( 原生态公园) 的大 量产生、餐饮业的“农家乐 都成为了时下流行的元素。由于社会的节奏加快， 我们对于美丽的自然、清醒的空气、漂亮的花草的热爱只能局限在有限的时间内。 植物培养的概念就在于把我们平时生活中渴望而又无法得到的大自然浓缩的 搬到我们的室内。把本来需要精心栽培的植物、甚至本身不适宜在室内环境中生 长的植物通过植物培养设备提供的条件，使起能正常的成长。植物培养机通过在 其内部安装的光源和温度湿度调节装置，精确的模拟不同植物生长所需要的光谱、 温度、湿度、水和营养。 同时，在其提供植物生长所需要的条件的同时，结合不同使用环境、不同植 物种类、不同的地区对其造型和功能进行设计和研究。力求在不同使用环境、不 同种类种植、不同文化使用背景下达到与环境和谐与使用背景符合的设计。 2 2 植物培养机的现状 植物栽培在我国有着悠久的历史，远在春秋时期，吴王夫差( 前4 9 5 一前4 7 6 ) 在会稽建梧桐园，已有栽植观赏花木茶与海棠的记载。至秦汉时期( 前2 2 1 一公 2 2 0 元) ，王室富贾营建宫苑，广集各地奇果佳树、名花异卉植于园内，如汉成帝 在长安兴建上林苑，不仅栽培露地花卉，还建保温设施，种植各种热带、亚热带 观赏植物，据西京杂记记载达2 0 0 0 余种。西晋嵇含( 3 0 4 年) 著南方草木 状，记载两广和越南栽培的园林植物如茉莉、菖蒲、扶桑、刺桐、紫荆、睡莲等 8 0 种【3 。 而温室植物种植最早记载见于前汉书召信臣传，距今已有2 0 0 0 多年， 4 湖北工业大学硕士学位论文 到近代，先进科学技术的运用更是使植物，特别是蔬菜的种植得到突飞猛进的变 化，在欧洲国家蔬菜种植已经开始向种植工厂发展，形成工业化流水线生产。 在室内植物培养机的发展上，目前整个世界都处于起步状态，仅仅在农业科 学的育种上用到可用于植物早期育种的恒温箱。作为居室和小型办公环境中的植 物栽培还是以人工天然种植为主，市面上可见简陋的用于植物生长辅助的植物生 长箱( 如图2 1 ) ，其还不具备进入普通消费市场的功能和形态。 m 兰害幽 图2 1 现阶段植物培养箱的造型( 功能实验机) 2 3 植物培养机的市场需求 植物培养机作为能提供植物生长环境的设备，如果通过对现今植物生长箱的 其技术改良达到理想的植物生长条件。再对其进行全面的市场分析，然后通过全 面的市场定位和造型的设计。则其将作为改变我们现实生活环境，改善我们生活 质量、提高我们生活情趣的优秀产品。我们就以下几个方面从市场需求的角度简 要的讨论下植物培养机的市场定位。 ( 一) 室内绿化、观景、美化装饰环境。 ( 二) 改善室内空气质量，净化室内空气的同时增加室内氧气与负离子含量。 ( 三) 对普通、珍贵植物种植。 ( 四) 科学实验的育种、农业实验爱好者。 ( 五) 特殊物种如药材等的种植。 ( 六) 提高人们保护自然的意识，从实际出发增强我们的自然保护意识。 隧一 湖北工业大学硕士学位论文 2 4 市场前景分析 2 4 1 市场的认知 作为一个新兴的产品，本身的定位决定了市场的方向。植物培养机器的市场 需要一个长期持续的推广过程。它带给人的是一种新的生活方式，因此，在市场 的接受上有一个长时间的缓冲。好的概念也需要市场和时间的考验，所以作为这 个产品首先要做的是市场的认知推广。就像s o n y 最先推出的微型电视机一样， 在进行市场教育和引导中找到产品的发展方向和未来。1 9 9 5 - - 1 9 9 7 年，开创了个 人电脑新时代的苹果公司股票一路下滑，惨不忍睹。公司不得以请回了苹果原c e 0 史蒂夫乔布斯。1 9 9 8 年，苹果正式发布推出全新理念的节果i m a c 电脑，将传统 p c 彼此分离的主机、显示器与音箱融为一体，代之以半透明状五种颜色的彩色壳 体。1 9 9 8 年1 2 月p cd a t a 报告：在美市场1 9 9 8 年1 1 月销售和邮购两次排名中高 居榜首，占美国p c 总销售数的71 和总销售数的8 2 1 2 9 1 。由此实例可以看出， 工业产品设计的优劣可以直接影响到产品的销售。产品销售的最终环节是消费者， 在苹果公司推出新产品之前，消费者可能对原有电脑产品的箱体式设计有异议， 但无法完成对新产品的构想。可以说是处在一种迷蒙的状态，苹果公司的产品设 计让消费者眼前豁然一亮，将消费者的眼界带到一个新的空间，达到了一种高于 消费者又能与之融合的状态，随之而来的畅销也是在预料中之中，由此我们可以 看到一个好的工业产品设计对市场的消费趋势是具有引导作用的。然而产品本 身必须充分了解消费者的需求，这样，作为一个好的设计得到了市场的认知后自 然能得到市场。 我们的产品得到市场的认知只是个时间问题，作为一个从我们本身需求出发， 考虑我们生活中现实利益的产品来说，经过不断的市场选择，最终一定会成为市 场的宠儿。 2 4 2 品牌战略 从市场出发，在新产品面市到得到市场的认可可能需要一个较长的时间周期。 因此作为这个植物培养机的市场前景也必须有个长远的考虑。品牌作为一个产品 的代名词需要我们深刻的去挖掘和认识。品牌的战略需要在产品设计、定位的同 时，把需要的市场运作之路谋划清晰。 产品设计中如果缺乏对一个品牌整体运作和与产品关系的预想计划，将导致 产品生产规划政策的总体混乱，这无疑对产品资产造成内耗。将会丧失整体的企 6 湖北工业大学硕士学位论文 业产品开发远景。在产品开发中重视宏观品牌战略相当的重要。品牌战略彤念重 要有：独立品牌、线品牌、分类品牌、树状品牌、来源品牌或担保品牌等等。在实 际的产品设计生产操作过程中往往是多种品牌模式的结合运用。 产品品牌战略有时也叫个别品牌名称决策。它的做法是给每一个产品一个独 有的名字，并给予它们各自的定位，占领特定的细分市场。也就是说，即使同属 于一个产品种类，但由于定位不同，产品有各自的品牌。 植物培养的品牌形成首先要形成产品的健康形象，要在品牌意识的推广过程 中把产品要表达的绿色、健康、美化环境的概念传达给用户，同时应该以大自然 的魅力为出发点，把品牌的形象与大自然在我们心中的崇高地位结合起来，这样 既提高了我们的名牌地位。同时也对我们产品在关心人生活、解决生活中必须面 对的环境问题上起到积极的引导作用。 2 4 3 市场细分 也就是说，作为我们设计的前期细分市场主要是针对家庭和办公这两大块的 市场。而从这两块市场来说我们需要考虑的是地域和文化的区别对产品推进的影 响力。什么人群是被优先考虑的? 我们的结论是：首先，从气候和地域入手，北 方地区是这个产品在国内的首要市场。南方作为植物自然生长本身就具有优势， 丰富的雨量、足够的光照和适宜的气候让大部分观赏类植物得以自然的生长。而 北部地区却不同，观赏类植物有限，且气候较恶劣，不利于植物的培育和生长。 这样，人的需求愿望就要高与南部地区。如果能在严冷、气候多边的北方地区引 入我们产品的温馨关怀，那无疑是我们产品最大的收获。再者从生活节奏快的城 市入手，一方面这些城市的空气问题比较严重，需要得到改善。另一方面，这些 城市的节奏快，人的业余时间紧张，就算是喜欢花草，热爱自然的人也不容易利 用自己仅有的一点时间来学习和种植植物，所以就成为了本产品最好的突破口。 再者从空气净化的角度进行市场的渗透，把握现代人都希望得到美好的生活环境、 健康的生活条件的心理，并且本产品有别于普通会产生二次污染的空气清新机的 原理，不仅能净化空气，还能陶冶我们的性情。 7 湖北工业大学硕士学位论文 第3 章影响植物培养机设计的功能与应用因素 3 1 植物培养机工作原理简述 植物培养机器作为一种装置，是在植物种植的期间，对被放置在设备内的植 物程控的提供生长所需要的光线、水、温度和调节适当的环境气体比例。以此来 模拟植物生长所需要的局部小气候，达到不同植物生长所必需的条件。技术上来 说，这一系列条件的创造是需要不同的控制调节模板共同完成，并需在植物置入 后进行人为的条件设置以达到不同物种的不同需求。 本概念的意图就是在于解决现今社会生活节奏快，无暇照顾种植的植物或因 种植技术和环境条件的限制不能进行室内植物种植的问题。同时也是为了解决室 内空气污染高于室外且不能利用现有产品在进行空气净化的同时，杜绝二次污染。 正真意义的提高空气质量。 并且，植物作为地球上最重要的氧气制作者，其光合作用( 叶绿体在阳光的 作用下，把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为葡萄糖， 同时释放氧气：6 c 0 2 + 1 2 h 2 0 - - - c 6 h 1 2 0 6 + 6 0 2 + 6 h 2 0 5 】) 产生了地球生物生存所 必须的氧气，可以说有了植物才有了我们人类。更重要的是植物的呼吸作用( 生 物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物， 并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用【5 】) 与其光合作用互为补充，调节地球的 氧气比例 氮( 7 8 0 8 4 ) 、氧( 2 0 9 4 6 ) 、氩( 0 9 3 4 ) 、水汽( o 2 5 ) 、二氧化碳( 0 0 3 2 ) 、氖 ( 0 0 0 1 8 ) 、氦( 0 0 0 0 5 2 ) 、甲烷( 0 0 0 0 2 ) 、氪( 0 o 0 0 1 ) 、氢( 0 0 0 0 0 5 ) 、氙( 0 0 0 0 0 0 8 ) 、臭 氧( 0 0 0 0 0 0 1 ) 、其他( o 0 0 1 4 2 1 ) 11 6 j 。也因此，植物与人类密切的关系从人类的诞生 开始，一直伴随着人类的发展。 原理上利用植物光合作用需要光线和水( 如上光合作用反应公式) ，人工的对 其反应所需要的条件进行创造。研究表明植物对光谱的敏感性与人眼不同，人眼 最敏感的光谱为5 5 5 n m ，介于黄绿光。对蓝光区与红光区敏感性较差。植物则不 然，对于红光光谱最为敏感，对绿光较不敏感，但是敏感性的差异不似人眼如此 悬殊。植物对光谱最大的敏感地区为4 0 0 7 0 0 n m ，此区段光谱通常称为光合作用 有效能量区域。阳光的能量约有4 5 位于此段光谱1 7 j 。 光源射出的光子能量因波长而不同，例如波长4 0 0 n m ( 蓝光) 的能量为7 0 0 n m ( 红光) 能量的1 7 5 倍。但是对于光合作用而言，两者波长的作用结果则是相同。 蓝色光谱中多余不能作为光合作用的能量则转变为热量1 7 1 。换言之，植物光合作用 8 湖北工业大学硕士学位论文 速率是由4 0 0 7 0 0 n m 中植物所能吸收的光子数目决定，向与各光谱所送出的光子 数目并不相关。因此我们的植物生长机所提供的光源( 高频l e d 灯) 也都集中在 这个区域，并且主要是以红光和蓝光为主光源，配合部分不同光谱作为补充以保 证植物在光和作用时能源的需求。反之，如果没有足够的光照时间和光照强度， 册植物发生呼吸作用，吸收氧气，呼出二氧化碳。以此来达到自身的新陈代谢和 空气中氧气与二氧化碳的平衡。 在满足植物所需的基本光谱的同时，装置内的温度和湿度也是需要同时监测 的，不同的植物生长和光合作用所需要的条件也又不同。因此也需要通过设备本 省的自动监控和调节系统进行温度和水的调节。所以，我们必须在植物进入植物 培养机之后对其所需要的条件进行相应的设置以达到其所需要的条件。 3 2 植物培养机应具有的功能分析 3 2 1 环境美化功能 作为一款市场需求定义在家庭环境和办公环境的居室产品，不仅是出现在我 们日常的生活中，同时也是作为我们生活环境下的一个物件。必须具备一定的环 境美化作用。而本概念要解决的不仅是产品本身造型带来的环境和谐美，同时作 为一款出发于植物种植的产品，功能与形式上都必须对环境具有美化作用。 3 2 1 1 植物与室内美化 室内绿化比起一般的室内装饰品更有生气、更具活力，更能使内部环境有动感， 它姿态万千，能从色彩、质地、形态等方面与建筑实体、家具和设备形成对比，以其 特有的自然美增强内部环境的表现力。 作为一种观赏物，植物本身除了怡情外也能起到装饰美化环境的作用。悉尼 工业大学的一项研究表明，观赏植物有利于提神健脑，减轻压力，植被多的地方更容 易使人产生兴趣和保持注意力，并产生健康的情绪。美学家阿恩海姆也曾说：“绿色 能唤起人们对自然的美的联想【剐。 室内绿化不仅能从形式上起到美化室内空间的 作用，还能与其它室内设计手段相结合，使室内环境具有特定气氛和意境，满足人们 的精神要求，起到陶冶性情的作用。如客厅的仙客来表示主人对客人的欢迎，而置于 书房的兰花则展示一种居静而芳、高雅脱俗的性格。1 4 组合空间，增强视觉效果用 室内绿化来变换室内空间常有以下几种方法：一是分割空间，即在设计中常以绿篱、 花台等分割大空间，这种分割方法比采用隔墙、隔断更灵活，还能同时起到美化环境 的作用，其主要是通过绿化布置对室内空间进行再组织，使各部分既保持其功能特 9 湖北工业大学硕士学位论文 点又不失整体空问的完整性。二是沟通空间，即绿化可以成为联系空间的纽带，使相 邻的空间相互沟通，如可通过植物配置将两个不同功能的空间互相沟通、互相渗透， e i 乖r j 用绿化扩大空间的尺度感。将绿化引入室内使室内空日j 含有自然界外部空间 的成分，这样不仅有利于室内外空间的过渡，同时还能借助绿化使室内外景色互渗 互借扩大室内空间感。三是填充空问，即利用植物对室内某些空间进行处理，如室内 的角落可以用绿化来填充，这样不仅使空间更充实，还能打破墙，角的生硬感，更使墙 角等难以利用的空问富有生气，使空间景象焕然一新【9 】。 图3 1 植物美化环境 32 1 2 植物与生态美化 室内植物的生态功能是指它有益于人体健康利于人类生存。主要表现在以 下几个方面： ( 一) 改善室内空气质量 植物通过叶片上的气孔和枝条上的皮孔，将空气中污染物吸入体内，在体内 通过代谢进行即降解，或通过根系排出体外，或积累贮减于某一器官内。植物对 空气中污染物的这种吸收、降解和积累、排出，对室内空气污染起到了净化作用u “j 。另外植物还能通过光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，因此，在室内栽植绿 色植物就相当于放置了氧气发生器和空气净化器。一定的绿化面积，可以有效的 吸收室内的有毒气体，如甲醛、苯、三氯乙烯等，同时也能使呼吸和生活用氧和 二氧化碳达到平衡。仙人掌科( c a e l a c e a e ) 、景天科( c r a s s u l a c e a e ) 的一些多肉类 植物夜问可以吸收二氧化碳，在夜间可以净化室内空气吲。有资料表明室内绿化 可明显降低c 0 2 浓度，其效果与绿化时间无关，但与绿化量相关。 ( 二) 调节室内湿度 湖北工业大学硕士学位论文 植物的蒸腾作用使得水分不断从植物的根部向顶部的叶片处输送，水分再通 过叶片表面的气孔蒸发到空气当中。因此，室内大型的植物可以起到调节不同高 度空气湿度的作用。有资料表明，绿化覆盖率大于3 7 一3 8 时，可以从周围环 境重吸收热量，降低环境温度。这样就可以有效的降低室内热度，减少室内空调 等的使用时间【1 4 1 。 ( 三) 滞尘 由于植物叶面多毛或粗糙以及所分泌有油脂性物质或粘液的存在，通过吸附 可降低室内飘尘含量，这对防治人体呼吸道等疾病有重要作用。绿化使室内平均 飘尘含量由绿化前的1 3 2 x1 0 - - 2m g m 3 ，降为绿化后的5 1x1 0 - - 2m g m 3 , 降幅达 8 1x1 0 - - 2 m g m 3 【1 4 1 。 3 2 1 3 美学功能 像自然界的植物一样，室内植物也具有美学功能。室内植物的红花绿叶以一 定的形式应用于室内可以给人们产生赏心悦目的审美情趣。它们以千变万化的姿 态打破了现代建筑室内的生硬感和呆板感，给人一种质朴、亲切之感，让人重返 大自然。 3 2 1 4 美化办公工作，提高工作效率 设想我们每天醒来，在大口呼吸新鲜空气的同时，阵阵怡人的花香扑鼻而来， 而且不分季节、地域，你都可以选择自己喜欢的花朵。生活在满屋飘香的房子你， 你是什么感觉；看到满眼的春色，你是什么感觉。 在你走进办公室，也是如此的美景扑面而来。在你工作小栖至于，你可以去 修剪你喜欢的盆景，采摘你喜欢的果实。原因都是因为我们通过了人工的技术控 制植物的生长周期，甚至可以最大限度的扩大植物光合作用。如果你想吃水果， 可能要自己动手了。 根据美国绿建筑协会的统计，绿色办公环境可以增加1 0 - - 1 6 的人员工作 效率。以生产环保办公家具著称的美国最大办公家具制造商h e r m a nm i l l e r ，数年 前将其一座生产厂房以绿建筑的手法改建，但在改建时做了一个实验，将工厂一 分为二，其中一半导人绿建筑设计，另外一半则维持原状，改建完工营运一年以 后发现，在绿建筑厂房上班的员工，比在另一半没有绿建筑环境的员工工作效率 提高了约1 2 1 1 5 】1 3 2 2 空气净化功能 绿色植物本身对室内空气的净化作用，其吸收空气中的有害成分并且通过光 湖北工业大学硕士学位论文 合作用呼出氧气。然而通常室内植物的种植必须考虑当地气候与室内环境的条件。 因此在室内植物的选择上相对单一。而植物培养机的目的就是为了解决我们在植 物种植中遇到的这样一些问题，力图增加室内植物品种的多样性，更为有利的对 空气中的有害物质进行吸收，同时结合不同的环境进行最大限度的植物种类选择。 另外作为植物培养机具备的模拟植物生长环境的能力，所以可以认为的改变植物 的呼吸和光合作用的时间段，这样，我们可以根据我们自身的工作和生活作息时 间来安排什么时间需要氧气、花朵，什么时间让植物自身新陈代谢。以达到植物 带给我们最大化的空气净化能力。 由于其功能的特性，可以对其呼吸作用、蒸腾作用和光合作用的时间进行调 节。在晚间的时候对其光照使其进行光合作用呼出氧气，保证室内氧气含量的提 高同时净化室内空气，而在白天取消其光照作用，使其进行呼吸作用、蒸腾作用。 而今室内环境的污染问题是同趋严重，对于生活空间内空气质量的控制已成 为不容小视的问题。 3 2 2 1 室内污染源与植物净化 ( 一) 污染的严重性 据统计，我国城市居民每天在室内生活长达2 1 5 3 小时，占全天时间的9 0 ， 研究证明，新装饰的建筑物室内污染物浓度是室外的1 0 0 倍。这些看不见摸不着 的污染物常使得人们感到眼睛不适、鼻腔和咽喉不适、流鼻水或鼻塞、胸闷、空 气有刺激性气味、头痛、精神无法集中和过敏等，世界卫生组织( w h o ) 将此现象 称为”病态建筑物综合症”( s i c kb u i l d i n gs y n d r o m e ，s b s ) 1 6 j 。据中国室内装饰协会 室内环境检测研究中心专家介绍，国家卫生、建设和环保部门曾经进行过一次室 内装饰材料抽查，结果发现具有毒气污染的材料占6 8 ，这些装饰材料会挥发出 3 0 0 多种挥发性的有机化合物，一旦进入家庭，将会引发各种疾病。来自我国的监 测数据也表明，我国室内化学性、物理性、生物性污染都在增加，我国每年由室 内空气污染引起的超额死亡数可达1 1 1 万人，超额门诊数2 2 万人次，超额急诊数 4 3 0 万人次。严重的室内环境污染也造成了巨大的经济损失。来自世界银行的一份 研究表明，我国目前每年有众多室内空气污染造成的损失，如果按支付意愿价值 估计，约为1 0 6 亿美元。室内空气污染已经列入对公众健康危害最大的五种环境 因素之一。国际上一些室内环境专家提醒人们，在人类经过“煤烟型 和“光化 学烟雾型”污染后，人们正进入以“室内污染 为标志的第三污染时期1 1 引。 ( 二) 室内主要的污染物及其对人体的影响 随着科技的发展和人民生活水平的提高，现在的建筑材料已由以往的砖木结 1 2 湖北工业大学硕士学位论文 构逐渐被高性能的塑料及钢铁所取代。绝缘材料、室内装饰材料、涂料及各种家 具、墙壁、地板表面用油漆，也多使用美观大方、经济实用的化学用品。据调查， 我国目f j f 使用的大部分装饰材料不同程度地含有有机溶剂、甲醛、苯、氯化烃等 有机物，其中甲醛、苯、三氯乙烯等是已知的致癌物质。室内污染物主要来源于 人体排出、室内燃烧加热、建筑装修材料、家具被褥衣服、家用化工产品、室内 生物污染、电器电磁辐射、光电反应产物等。 表3 1 住宅和商业建筑中常见的室内空气污染物剧1 0 】 室内空气污染源室内空气污染物质 香烟烟雾 溶剂、油漆、胶水、杀虫剂、化妆品 日用品、家具和建筑材料 计算机、复印机及排字设备 不流动的死水( 通分系统) 人群活动场所产生的污染 户外空气渗入 固相释放的物质 厨房燃烧器、取暖器等 c o 、可吸入颗粒物、有机污染物v o c s 甲醛、挥发性有机化合物( v o c s ) 0 3 、有机物、颗粒物质 生物类污染物质( 各类军团菌、霉菌等) c 0 2 、臭气( 生物的排泄物) 、细菌和病毒 s o x 、n o x 、c o x 、0 3 、v o c s 、颗粒物质 氡、石棉、v o c s c o 、n o x 、有机物、颗粒物质 ( 三) 室内植物的净化能力以吸收甲醛为例【1 7 】 以常见几中植物对比分析植物对空气中不同浓度甲醛的吸收作一个比较。 采用熏蒸法，设立3 个浓度组，在密闭箱中放入1 块劣质大芯板为第1 组、2 块劣质大芯板为第1 i 组、4 块劣质大芯板为第1 i i 组。 第1 组试验浓度 步骤一、设立温度2 5 c o 。将1 块劣质大芯板分别放入4 个密闭箱中，然后将 橡皮树、龟背竹、白玉黛粉叶、金边竹蕉、中斑吊兰、芦荟、麒麟掌、仙人掌分 别分次放入3 个密闭箱中，另一个作为空白对照箱，即只放入木板而不放入植物。 步骤二、2 4 小时后测量空白对照箱中甲醛的浓度，再分别测量出其他有植物 的密闭箱中甲醛的浓度，这些箱中甲醛浓度与空白对照箱中甲醛的浓度相比较， 下降的值可认为是这些植物对甲醛的吸收效果。 第1 i 组、第1 i i 组试验浓度的步骤同上，只是将放入密闭箱中的劣质大芯板分 别改为2 块，4 块。 湖