電風(fēng)扇風(fēng)力測(cè)量及體感舒適度評(píng)價(jià)

沈 艷 宋禹辰

（1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無(wú)錫旅商分院，江蘇 無(wú)錫 214000；2.江蘇省無(wú)錫市第一中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214031）

0 引言

電風(fēng)扇簡(jiǎn)稱電扇，也稱風(fēng)扇、扇風(fēng)機(jī)，是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)扇葉高速旋轉(zhuǎn)，來(lái)達(dá)到空氣加速流通的家用電器，用于清涼解暑和流通空氣，在家庭、教室、辦公室、商店、醫(yī)院和賓館等場(chǎng)所廣泛應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠改善空氣和降溫的有效方法，也是人們生活中常用的家用電器。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的消費(fèi)觀念和理念悄然發(fā)生改變，電風(fēng)扇消費(fèi)者的需求也在變化。中怡康時(shí)代推總數(shù)據(jù)顯示，2018年電風(fēng)扇市場(chǎng)零售量為4 162.8萬(wàn)臺(tái)，同比下降14.8%，銷售額116.8億元，同比增長(zhǎng)2.3%，出現(xiàn)量降額增現(xiàn)象，其背后的原因主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)高質(zhì)量、美好生活的追求所致[1]。

1 我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展

圖1 歷年GDP及增速情況

我國(guó)在改革開(kāi)放政策及國(guó)內(nèi)、國(guó)際良好形勢(shì)下，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，圖1給出了我國(guó)GDP的變化趨勢(shì)[2]，按照大陸2015年137 462萬(wàn)人，人均GDP為5.01萬(wàn)元；2020年大陸人口為141 177萬(wàn)人，人均GDP為7.20萬(wàn)元，5年的平均增長(zhǎng)率達(dá)到了7.52%。

圖2給出了歷年人均可支配收入的變化情況[2]，2013年為18 311元，而2020年為32 189，7年間的平均增速為8.4%，消費(fèi)者有了更多的可支配收入，這位消費(fèi)升級(jí)奠定了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

2 電風(fēng)扇技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電風(fēng)扇作為日常電器用品，主要功能是空氣循環(huán)及降溫，但隨著人們生活水平的提升，消費(fèi)者對(duì)于風(fēng)扇風(fēng)感的追求越來(lái)越高，電風(fēng)扇向高端化、差異化創(chuàng)新產(chǎn)品的方向發(fā)展，消費(fèi)者已不再單一滿足電風(fēng)扇的降溫功能，例如希望電風(fēng)扇扇葉更具有韌性，吹出的風(fēng)更柔、更細(xì)，能夠攪拌室內(nèi)空氣，讓空氣形成對(duì)流等，即對(duì)風(fēng)的體感舒適度提出了更高要求，從而體現(xiàn)高品質(zhì)的生活，即越來(lái)越在意精神層面的感受，希望讓人在吹電風(fēng)扇的時(shí)候仿佛置身于大草原之中，感受著微風(fēng)吹拂面頰的舒適，輕快涼爽，產(chǎn)生內(nèi)心的愉悅享受，不必再擔(dān)心長(zhǎng)時(shí)間吹電風(fēng)扇造成的頭疼等不良影響，圖3是我國(guó)電風(fēng)扇生產(chǎn)量的變化趨勢(shì)[3]。

圖2 歷年人均可支配收入及增速情況

圖3 電風(fēng)扇生產(chǎn)量及增速

根據(jù)華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)數(shù)據(jù)，我國(guó)2020年電風(fēng)扇零售額為85.6億元，零售量4 594萬(wàn)臺(tái)，雖然受到疫情影響，但電風(fēng)扇屬于免安裝、輕服務(wù)的產(chǎn)品，電商購(gòu)買逐漸成為其主要渠道，社交電商興起與直播帶貨的影響，電風(fēng)扇線上市場(chǎng)迎利好。據(jù)奧維云網(wǎng)的結(jié)果，2020上半年，電風(fēng)扇線上零售額占比達(dá)66.3%，線上零售量占比突破80%達(dá)83.5%，同比增長(zhǎng)近10%，同時(shí)銷售的高端電風(fēng)扇價(jià)格達(dá)到4 000元左右，基本與一臺(tái)空調(diào)的價(jià)格相當(dāng)。

另一方面電風(fēng)扇發(fā)展的趨勢(shì)是智能化，即盡量從人性化角度體現(xiàn)智能水平，例如，藍(lán)牙遙控、手機(jī)App操控、多種風(fēng)感（直吹風(fēng)、自然風(fēng)、智能風(fēng)），根據(jù)人體感應(yīng)及溫度自適應(yīng)啟動(dòng)風(fēng)扇等，這些都是從使用方便性角度體系智能化和人性化，讓人感覺(jué)更舒適和高 質(zhì)量[4，5]。

電風(fēng)扇的本質(zhì)功能還是空氣流通，因此雖然有各種人性化和智能化高端功能在開(kāi)發(fā)，但風(fēng)扇健康、舒適、環(huán)保必須成為未來(lái)消費(fèi)關(guān)注的重點(diǎn)，例如，可過(guò)濾空氣污染物給消費(fèi)者帶來(lái)更舒適、健康體驗(yàn)，未來(lái)發(fā)展必須更強(qiáng)調(diào)風(fēng)感的重要性，同時(shí)盡量能適應(yīng)嬰兒、小孩和老人等特殊人群差異化的需求。

3 電風(fēng)扇風(fēng)力測(cè)量及分析

根據(jù)國(guó)標(biāo)《交流電風(fēng)扇和調(diào)速器》（GB/T 13380—2018）的規(guī)定，電風(fēng)扇指標(biāo)主要有轉(zhuǎn)速、搖頭機(jī)構(gòu)、噪聲、輸出風(fēng)量、能效值等，消費(fèi)者對(duì)電風(fēng)扇最直觀的感受有噪音、輸出風(fēng)量、能效值，通常噪聲及能效值通過(guò)測(cè)量及感受可以評(píng)價(jià)，而且這兩個(gè)指標(biāo)容易測(cè)試和量化分析。但輸出風(fēng)量及風(fēng)力測(cè)量相對(duì)專業(yè)，且從電風(fēng)扇使用的角度，高品質(zhì)風(fēng)感與風(fēng)力和輸出風(fēng)量直接相關(guān)，對(duì)消費(fèi)者而言，風(fēng)感通常為主觀評(píng)價(jià)，無(wú)法進(jìn)一步量化分析。本文通過(guò)對(duì)電風(fēng)扇風(fēng)速和輸出風(fēng)量的測(cè)量，探索電風(fēng)扇風(fēng)感的分析和評(píng)價(jià)，從消費(fèi)者的角度分析風(fēng)扇使用的體感舒適度。

傳統(tǒng)電風(fēng)扇吹出的風(fēng)通常是團(tuán)塊狀，風(fēng)吹到人體會(huì)有硬邦邦的感覺(jué)，也就是風(fēng)的渦旋成分和硬風(fēng)感較強(qiáng)，人體感受度不高，特別是長(zhǎng)時(shí)間吹這種類型的電風(fēng)扇，容易造成人體頭痛、眩暈、胸悶、惡心、關(guān)節(jié)疼痛等不適。真正讓人感受舒服的風(fēng)感應(yīng)該是像自然風(fēng)一樣輕柔，而且有較遠(yuǎn)的送風(fēng)距離和較低的噪聲，GB/T 13380規(guī)定的輸出風(fēng)量測(cè)試系統(tǒng)大致原理如圖4所示，其中，對(duì)測(cè)試環(huán)境、房間大小和電風(fēng)扇距各墻面的距離都有規(guī)定。

圖4 電風(fēng)扇輸出風(fēng)量測(cè)量示意圖

電風(fēng)扇核心功能是風(fēng)感，平常說(shuō)的風(fēng)力在物理主要是風(fēng)速和輸出風(fēng)量，風(fēng)速通過(guò)風(fēng)速計(jì)測(cè)量，輸出風(fēng)量是單位時(shí)間內(nèi)空氣的流通量，根據(jù)風(fēng)速及流通面積計(jì)算得到，直接表明電風(fēng)扇的工作能力，GB/T 13380標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電風(fēng)扇最高檔運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出風(fēng)量有規(guī)定限值，但對(duì)其他檔位輸出風(fēng)量未明確要求。根據(jù)GB/T 13380的規(guī)定，從距離扇葉軸線20 mm左右上下4點(diǎn)開(kāi)始測(cè)量，以每40 mm的增量分別沿著水平和垂直方向逐點(diǎn)向外移動(dòng)，直到所測(cè)得的平均風(fēng)速低于24 m/min為止，本文主要研究?jī)煞N品牌的落地電風(fēng)扇，A品牌為9葉，風(fēng)葉直徑300 mm，12擋；B品牌為9葉，風(fēng)葉直徑400 mm，12擋。

通過(guò)各距離左右上下4點(diǎn)風(fēng)速的測(cè)量，然后按照左右上下的平均值作為風(fēng)速的測(cè)量結(jié)果，圖5給出了A品牌落地扇各檔風(fēng)速的測(cè)量結(jié)果。

由圖5可見(jiàn)，該風(fēng)扇在固定距離時(shí)，各擋位的風(fēng)速變化存在較好的線性度，各擋之間存在明顯的梯度變化，這樣人在使用電風(fēng)扇時(shí)能感覺(jué)到明顯的風(fēng)感。各擋位風(fēng)速變化線性度較好，線性相關(guān)系數(shù)R2在20 mm、60 mm、100 mm、140 mm分 別 為0.989 9、0.985 9、0.967 2、0.911 6。對(duì)于A品牌電風(fēng)扇當(dāng)消費(fèi)者在逐步調(diào)整電風(fēng)扇檔位時(shí)，會(huì)明顯感覺(jué)到電風(fēng)扇風(fēng)力的逐步增加，同時(shí)風(fēng)速的增加，也會(huì)增加送風(fēng)距離，提高消費(fèi)者使用電風(fēng)扇的體感舒適度，圖6為A品牌電風(fēng)扇各檔輸出風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果。

圖5 各檔風(fēng)速測(cè)試結(jié)果

圖6 各檔輸出風(fēng)量測(cè)試結(jié)果

由于輸出風(fēng)量根據(jù)風(fēng)速及面積計(jì)算得到，當(dāng)左右上下4點(diǎn)距離扇葉軸線越來(lái)越遠(yuǎn)時(shí)，雖然此時(shí)的面積在增加，但由于遠(yuǎn)離電風(fēng)扇扇葉軸線，風(fēng)速也會(huì)越來(lái)越低，因此風(fēng)扇的輸出風(fēng)量當(dāng)左右上下4點(diǎn)距離扇葉軸線移動(dòng)量增加時(shí)，輸出風(fēng)量先是增加，然后達(dá)到最大值之后開(kāi)始逐漸下降，直至風(fēng)速降低至24 m/min時(shí)停止。從圖6可見(jiàn)，針對(duì)該風(fēng)扇的最高12擋，20 mm時(shí)輸出風(fēng)量最小，60 mm、100 mm輸出風(fēng)量逐步增加，而當(dāng)140 mm時(shí)，輸出風(fēng)量又開(kāi)始下降，其變化趨勢(shì)如圖7所示。

圖7 12檔各距離時(shí)的風(fēng)速和輸出風(fēng)量

圖8 給出了B品牌落地扇各擋風(fēng)速的測(cè)量結(jié)果。

圖8可見(jiàn)，該風(fēng)扇在固定距離時(shí)，各擋位的風(fēng)速變化線性度差，且存在交叉現(xiàn)象，各擋之間風(fēng)速梯度不明顯，在使用電風(fēng)扇時(shí)當(dāng)擋位增加，使用者不能明顯感受到風(fēng)力和風(fēng)量的增加，20～220 mm6擋距離風(fēng)速的線性相關(guān)系數(shù)R2分別為0.906 9、0.875 1、0.931 9、0.789 8、0.870 7、0949 6。圖9為B品牌電風(fēng)扇各擋輸出風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果，圖10為12擋各距離時(shí)的風(fēng)速和輸出風(fēng)量。

圖8 各擋風(fēng)速測(cè)試結(jié)果

圖9 各擋輸出風(fēng)量測(cè)試結(jié)果

從以上的測(cè)量結(jié)果可見(jiàn)，B品牌電風(fēng)扇隨著距離的變化風(fēng)速線性度差于A品牌，說(shuō)明B品牌風(fēng)速更類似團(tuán)風(fēng)，當(dāng)消費(fèi)者在提高擋位時(shí)不能明顯感覺(jué)到風(fēng)速增加，輸出的風(fēng)量均勻度差，但由于B品牌的移動(dòng)距離更大達(dá)到了300 mm，相對(duì)的送風(fēng)圓錐角度高于A品牌電風(fēng)扇。

電風(fēng)扇各擋的風(fēng)速，不同的產(chǎn)品不盡相同，但總體對(duì)消費(fèi)者需求的風(fēng)感而言，希望擋位固定時(shí)更穩(wěn)定的風(fēng)速，送風(fēng)距離能夠更大，而不是感覺(jué)一陣一陣的團(tuán)風(fēng)，風(fēng)感的穩(wěn)定性通過(guò)風(fēng)速的均方差來(lái)衡量，圖11和圖12給出了A、B品牌12擋、20 mm穩(wěn)態(tài)情況下風(fēng)速的測(cè)量情況。

圖11 A品牌12擋20 mm位置風(fēng)速穩(wěn)態(tài)結(jié)果

從圖11可見(jiàn)，A品牌風(fēng)速在穩(wěn)態(tài)情況下存在一定的波動(dòng)，但總體較為平穩(wěn)，該擋位風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)差為1.28 m/min，40 s內(nèi)的風(fēng)速的均值為291.62 m/min，最小值288.3 m/min，最大值294.6 m/min，定義風(fēng)速最大值減去最小值除以均值為波動(dòng)率，則風(fēng)速的波動(dòng)率為2.16%。

圖12 B品牌12擋20 mm位置風(fēng)速穩(wěn)態(tài)結(jié)果

從圖12得到該擋位風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差2.719 4 m/min，40 s時(shí)間內(nèi)的均值為138.85 m/min，最小值132.75 m/min，最大值為141.6 m/min，風(fēng)速波動(dòng)率為6.37%。從圖11和圖12的測(cè)量結(jié)果可見(jiàn)，A品牌的風(fēng)速波動(dòng)率明顯小于B品牌，即該擋位A品牌風(fēng)速的穩(wěn)定性高于B品牌，總結(jié)出的風(fēng)感及體感舒適度主要評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

表1 風(fēng)感及體感舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

通常電風(fēng)扇的價(jià)位都在數(shù)十元至數(shù)百元，實(shí)際消費(fèi)升級(jí)悄然展開(kāi)，外形時(shí)尚、風(fēng)感優(yōu)良的智能電風(fēng)扇越來(lái)越多，上千元至數(shù)千元的電風(fēng)扇同樣受到市場(chǎng)的青睞。電風(fēng)扇的核心是風(fēng)感，本文從人體舒適度的角度對(duì)電風(fēng)扇的風(fēng)速和輸出風(fēng)量進(jìn)行分析和研究，并提出了風(fēng)感及體感舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí)為滿足未來(lái)市場(chǎng)消費(fèi)者的需求，電風(fēng)扇技術(shù)也需要持續(xù)創(chuàng)新，從而制造出符合市場(chǎng)需求的高品質(zhì)產(chǎn)品，后續(xù)會(huì)衍生出很多新的商機(jī)，演繹出嶄新的市場(chǎng)，從而不斷滿足人們對(duì)美好生活的向往和追求。