电风扇风力测量及体感舒适度评价

沈 艳 宋禹辰

（1.江苏联合职业技术学院无锡旅商分院，江苏 无锡 214000；2.江苏省无锡市第一中学，江苏 无锡 214031）

0 引言

电风扇简称电扇，也称风扇、扇风机，是利用电机驱动扇叶高速旋转，来达到空气加速流通的家用电器，用于清凉解暑和流通空气，在家庭、教室、办公室、商店、医院和宾馆等场所广泛应用，是经济实惠改善空气和降温的有效方法，也是人们生活中常用的家用电器。

随着我国经济的高速发展，人们的消费观念和理念悄然发生改变，电风扇消费者的需求也在变化。中怡康时代推总数据显示，2018年电风扇市场零售量为4 162.8万台，同比下降14.8%，销售额116.8亿元，同比增长2.3%，出现量降额增现象，其背后的原因主要是经济发展，人们对高质量、美好生活的追求所致[1]。

1 我国经济的高速发展

图1 历年GDP及增速情况

我国在改革开放政策及国内、国际良好形势下，经济高速发展，图1给出了我国GDP的变化趋势[2]，按照大陆2015年137 462万人，人均GDP为5.01万元；2020年大陆人口为141 177万人，人均GDP为7.20万元，5年的平均增长率达到了7.52%。

图2给出了历年人均可支配收入的变化情况[2]，2013年为18 311元，而2020年为32 189，7年间的平均增速为8.4%，消费者有了更多的可支配收入，这位消费升级奠定了经济基础。

2 电风扇技术的发展趋势

电风扇作为日常电器用品，主要功能是空气循环及降温，但随着人们生活水平的提升，消费者对于风扇风感的追求越来越高，电风扇向高端化、差异化创新产品的方向发展，消费者已不再单一满足电风扇的降温功能，例如希望电风扇扇叶更具有韧性，吹出的风更柔、更细，能够搅拌室内空气，让空气形成对流等，即对风的体感舒适度提出了更高要求，从而体现高品质的生活，即越来越在意精神层面的感受，希望让人在吹电风扇的时候仿佛置身于大草原之中，感受着微风吹拂面颊的舒适，轻快凉爽，产生内心的愉悦享受，不必再担心长时间吹电风扇造成的头疼等不良影响，图3是我国电风扇生产量的变化趋势[3]。

图2 历年人均可支配收入及增速情况

图3 电风扇生产量及增速

根据华经情报网数据，我国2020年电风扇零售额为85.6亿元，零售量4 594万台，虽然受到疫情影响，但电风扇属于免安装、轻服务的产品，电商购买逐渐成为其主要渠道，社交电商兴起与直播带货的影响，电风扇线上市场迎利好。据奥维云网的结果，2020上半年，电风扇线上零售额占比达66.3%，线上零售量占比突破80%达83.5%，同比增长近10%，同时销售的高端电风扇价格达到4 000元左右，基本与一台空调的价格相当。

另一方面电风扇发展的趋势是智能化，即尽量从人性化角度体现智能水平，例如，蓝牙遥控、手机App操控、多种风感（直吹风、自然风、智能风），根据人体感应及温度自适应启动风扇等，这些都是从使用方便性角度体系智能化和人性化，让人感觉更舒适和高 质量[4，5]。

电风扇的本质功能还是空气流通，因此虽然有各种人性化和智能化高端功能在开发，但风扇健康、舒适、环保必须成为未来消费关注的重点，例如，可过滤空气污染物给消费者带来更舒适、健康体验，未来发展必须更强调风感的重要性，同时尽量能适应婴儿、小孩和老人等特殊人群差异化的需求。

3 电风扇风力测量及分析

根据国标《交流电风扇和调速器》（GB/T 13380—2018）的规定，电风扇指标主要有转速、摇头机构、噪声、输出风量、能效值等，消费者对电风扇最直观的感受有噪音、输出风量、能效值，通常噪声及能效值通过测量及感受可以评价，而且这两个指标容易测试和量化分析。但输出风量及风力测量相对专业，且从电风扇使用的角度，高品质风感与风力和输出风量直接相关，对消费者而言，风感通常为主观评价，无法进一步量化分析。本文通过对电风扇风速和输出风量的测量，探索电风扇风感的分析和评价，从消费者的角度分析风扇使用的体感舒适度。

传统电风扇吹出的风通常是团块状，风吹到人体会有硬邦邦的感觉，也就是风的涡旋成分和硬风感较强，人体感受度不高，特别是长时间吹这种类型的电风扇，容易造成人体头痛、眩晕、胸闷、恶心、关节疼痛等不适。真正让人感受舒服的风感应该是像自然风一样轻柔，而且有较远的送风距离和较低的噪声，GB/T 13380规定的输出风量测试系统大致原理如图4所示，其中，对测试环境、房间大小和电风扇距各墙面的距离都有规定。

图4 电风扇输出风量测量示意图

电风扇核心功能是风感，平常说的风力在物理主要是风速和输出风量，风速通过风速计测量，输出风量是单位时间内空气的流通量，根据风速及流通面积计算得到，直接表明电风扇的工作能力，GB/T 13380标准对电风扇最高档运转时的输出风量有规定限值，但对其他档位输出风量未明确要求。根据GB/T 13380的规定，从距离扇叶轴线20 mm左右上下4点开始测量，以每40 mm的增量分别沿着水平和垂直方向逐点向外移动，直到所测得的平均风速低于24 m/min为止，本文主要研究两种品牌的落地电风扇，A品牌为9叶，风叶直径300 mm，12挡；B品牌为9叶，风叶直径400 mm，12挡。

通过各距离左右上下4点风速的测量，然后按照左右上下的平均值作为风速的测量结果，图5给出了A品牌落地扇各档风速的测量结果。

由图5可见，该风扇在固定距离时，各挡位的风速变化存在较好的线性度，各挡之间存在明显的梯度变化，这样人在使用电风扇时能感觉到明显的风感。各挡位风速变化线性度较好，线性相关系数R2在20 mm、60 mm、100 mm、140 mm分 别 为0.989 9、0.985 9、0.967 2、0.911 6。对于A品牌电风扇当消费者在逐步调整电风扇档位时，会明显感觉到电风扇风力的逐步增加，同时风速的增加，也会增加送风距离，提高消费者使用电风扇的体感舒适度，图6为A品牌电风扇各档输出风量的计算结果。

图5 各档风速测试结果

图6 各档输出风量测试结果

由于输出风量根据风速及面积计算得到，当左右上下4点距离扇叶轴线越来越远时，虽然此时的面积在增加，但由于远离电风扇扇叶轴线，风速也会越来越低，因此风扇的输出风量当左右上下4点距离扇叶轴线移动量增加时，输出风量先是增加，然后达到最大值之后开始逐渐下降，直至风速降低至24 m/min时停止。从图6可见，针对该风扇的最高12挡，20 mm时输出风量最小，60 mm、100 mm输出风量逐步增加，而当140 mm时，输出风量又开始下降，其变化趋势如图7所示。

图7 12档各距离时的风速和输出风量

图8 给出了B品牌落地扇各挡风速的测量结果。

图8可见，该风扇在固定距离时，各挡位的风速变化线性度差，且存在交叉现象，各挡之间风速梯度不明显，在使用电风扇时当挡位增加，使用者不能明显感受到风力和风量的增加，20～220 mm6挡距离风速的线性相关系数R2分别为0.906 9、0.875 1、0.931 9、0.789 8、0.870 7、0949 6。图9为B品牌电风扇各挡输出风量的计算结果，图10为12挡各距离时的风速和输出风量。

图8 各挡风速测试结果

图9 各挡输出风量测试结果

从以上的测量结果可见，B品牌电风扇随着距离的变化风速线性度差于A品牌，说明B品牌风速更类似团风，当消费者在提高挡位时不能明显感觉到风速增加，输出的风量均匀度差，但由于B品牌的移动距离更大达到了300 mm，相对的送风圆锥角度高于A品牌电风扇。

电风扇各挡的风速，不同的产品不尽相同，但总体对消费者需求的风感而言，希望挡位固定时更稳定的风速，送风距离能够更大，而不是感觉一阵一阵的团风，风感的稳定性通过风速的均方差来衡量，图11和图12给出了A、B品牌12挡、20 mm稳态情况下风速的测量情况。

图11 A品牌12挡20 mm位置风速稳态结果

从图11可见，A品牌风速在稳态情况下存在一定的波动，但总体较为平稳，该挡位风速的标准差为1.28 m/min，40 s内的风速的均值为291.62 m/min，最小值288.3 m/min，最大值294.6 m/min，定义风速最大值减去最小值除以均值为波动率，则风速的波动率为2.16%。

图12 B品牌12挡20 mm位置风速稳态结果

从图12得到该挡位风速标准差2.719 4 m/min，40 s时间内的均值为138.85 m/min，最小值132.75 m/min，最大值为141.6 m/min，风速波动率为6.37%。从图11和图12的测量结果可见，A品牌的风速波动率明显小于B品牌，即该挡位A品牌风速的稳定性高于B品牌，总结出的风感及体感舒适度主要评价指标如表1所示。

表1 风感及体感舒适度评价指标

4 结语

通常电风扇的价位都在数十元至数百元，实际消费升级悄然展开，外形时尚、风感优良的智能电风扇越来越多，上千元至数千元的电风扇同样受到市场的青睐。电风扇的核心是风感，本文从人体舒适度的角度对电风扇的风速和输出风量进行分析和研究，并提出了风感及体感舒适度评价指标。同时为满足未来市场消费者的需求，电风扇技术也需要持续创新，从而制造出符合市场需求的高品质产品，后续会衍生出很多新的商机，演绎出崭新的市场，从而不断满足人们对美好生活的向往和追求。