基于人机工程学的学校公共淋浴设施设计研究

赵思桐　付思雯　李云乔

关键词：人机工程学;淋浴设施设计;公共设施;工业设计

1 研究背景

1.1 人机工程学概述

人机工程学是一门研究人、机械与其使用环境之间相互关系的学科[1]。在自身发展过程中，人机工程学逐渐打破学科之间的界限，并促进多学科的有机融合，不断完善其理论体系、研究方法及技术规范，形成了一门研究范围极为广泛的综合性学科。在设计中应着重考虑“人的因素”，以舒适、安全、高效等为目标，对产品设计中实现用户、产品与使用情境整个系统的最优运行方式有重要的指导意义[2-4]。人机工程学的内容及其对工业设计的作用可以概括为：（1） 为产品提供人体尺度参数;（2） 为产品使用功能合理性提供依据;（3） 对使用环境因素予以充分考虑;（4） 为“人—机—环境”系统设计提供研究依据;（5） 为“以人为核心”的设计思想提供设计程序。

1.2 学校公共淋浴设施现状与问题分析

通过对北京市10 所高等院校的公共浴室进行调研，并结合相关资料，有将近80% 的高校采用公共澡堂的方式淋浴，独立卫生间洗浴所占比例不到10%，造成目前校园公共淋浴设施空间拥挤、隐私性差、使用效率较低和能源系统繁杂的问题。

目前大多数高校的公共浴室为多人共享的洗浴模式，未提供单人洗浴的私密空间，根据学校学生数量以及学校规模，公共浴室大约可容纳20 到100 人，且整个淋浴间可划分为几个小空间，10 到20 人共享一个小空间。由于公共淋浴房喷头的间距较小，因此公共浴室产生较为严重的学生隐私问题。通过问卷调查，发现几乎 95% 的学生较在意淋浴时的隐私问题，甚至很多学生不愿去公共浴室洗浴。同时，由于公共浴室管线复杂，升级改造周期长，投入资金大，所以很多校方对于学校公共浴室的升级改造避而不谈，造成许多公共浴室的使用年限超过十年，形成公共浴室使用环境老旧的状况。

1.3 设计目的与意义

公共浴室在校园日常生活中扮演着重要角色，它不仅为学生提供洗浴清洁空间，也是学生消除疲倦的基本场所[5]。但是，随着人们对生活质量的不断追求，校园公共淋浴设施仍存在多种问题，未能良好满足学生的生理及心理需求。文章通过对校园公共淋浴设施的实地调研、使用人群的调研与分析及相关文献的研究，总结出我国校园公共淋浴设施的现存问题和迫切需求，运用适当的设计方法，旨在优化现有校园公共淋浴设施并为其提供有效的设计方向与思路。

2 学校公共淋浴设施设计研究方法

文章通过实地调研、文献查阅、竞品分析和市场调研等方法系统性的总结了我国目前公共卫浴产品行业的发展现状。尽管目前国内外相关淋浴产品较多，但是具有人机交互性和情感化设计的公共淋浴产品的设计较为缺乏。基于人体工程学的校园公共淋浴设施设计应在保证使用功能完整的情况下，从用户角度出发，对产品的设计美学、使用效益和人性化等多个方面进行设计研究，探讨校园公共淋浴设施的可创新之处。

2.1 文献查阅

通过查阅淋浴产品设计相关文献和书籍，并在网络上收集国内外现有产品，对其进行对比和分析，整理、总结出目前我国公共淋浴设施设计中存在的问题，寻找新的设计机会点。

2.2 用户访谈

对多种类型的用户和潜在用户进行访谈，并观察产品直接接触的用户的使用行为，系统化的总结整理出用户体验地图，分析得出用户的直接和间接需求。

2.3 调研方法

基于文献法和用户调研两个方面，并借助人机工程学、用户心理学、产品设计美学等相关学科，选择合适的设计研究方向与立足点。

2.4 问题核验法

将多方面调研所得出的问题及需求分析整理、归类，运用头脑风暴等方法寻找现存问题的合理解决方法，明确设计方向。

3 学校公共淋浴设施设计用户需求分析

3.1 用户需求分析

文章针对大学浴室淋浴空间用户的整个淋浴过程进行了观察记录并切片分析，将整体流程划分为洗澡前、洗澡中和洗澡后三个大环节，并进一步将其细分至不同的淋浴步骤。（1） 洗澡前，进入浴室、寻找个人物品柜、放置个人物品。（2） 洗澡中，进入淋浴间、寻找可以有效使用的空位、放置洗浴用品、插卡等待出水、开始淋浴。（3） 洗澡后，走出淋浴间、放下洗浴用品、穿衣服、收拾个人物品离开。

根据浴室的核心功能選择，文章聚焦于洗澡中这一部分，并且基于实地调研以及人机工程学研究方法对从进入淋浴间到走出淋浴间一系列行为之中高校浴室所存在的问题进行深入探索。根据用户行为切片的方法，对用户使用现有产品和淋浴系统时出现的问题进行记录分析。（1） 在寻找空位时，淋浴区花洒位置是否为空位指示不明，在淋浴的高峰期时间段内不能快速找到空位。（2）老旧款花洒系统使用寿命低，容易出现故障，且没有调温等一系列必要交互操作。 （3） 单人淋浴区面积及花洒出水面积和学生淋浴所需面积存在误差，导致在淋浴时触水面积不能覆盖全身，同时受老旧管道线路影响，加之没有调节装置，淋浴时存在水温不适宜的情况。（4） 置物架尺寸过小，高度不可调，无法适应不同学生需求，根据实地调研发现一号观察对象身高165cm，置物架较高，二号观察对象身高175cm，置物架过低。（5） 校园浴室使用插卡机作为开关使用，插卡机上仅显示卡面余额，没有其余显示，可操作性低。

通过用户行为地图的方法将主观感受和客观分析相结合，发现由于公共浴室的客观环境因素，例如温度、地面湿滑等方面，导致用户在淋浴前后的情绪体验相对较低，出现焦虑、无奈等负面情绪。从痛点出发，存在花洒数量不足、没有隐私性、淋浴面积不合理、操作系统不完善以及环境不够舒适等问题。从中发现机会点，可以从改变花洒排列或增加数量、改变或增加产品系统功能、设置参数和智能化系统以及对环境整体改造等方面进行设计优化。

选择五个有代表性的用户进行访谈调研，分别从浴室的使用感受、不足、建议等几方面进行访谈，访谈内容总结整理如表1所示。对用户行为切片发现的问题点与用户访谈收集到的问题点进行剖析，用户需求为明确的空位指示、舒适的触水面积和使用感受、保证隐私性以及系统化的操作系统和配套硬件设施。

3.2 功能需求分析

根据功能需求层级分析，将功能分为基础功能、核心功能、次级功能和附加功能。

在基础功能层面，参考人机工程学中不同人体静态和活动时的各项相关参数，设计需要考虑完善不同人群在不同高度、不同角度下的适宜触水面积及水温等参数设置。

在核心功能层面，第一，基于调研总结发现浴室淋浴存在系统功能单一、不能调节水温和插卡即出水的方式。以及交互系统不完善，个性化程度低并且花洒和操作界面关联程度低的问题。

因此设计需要首先加强花洒和用户操作之间的关联性，即完善系统与用户的交互系统，增加用户个性的调节操作。第二，调研发现 95% 用户对校园公共浴室的隐私性存在需求，在设计层面，从创新的视角，并且结合问题检核等方法，改变花洒外观，使其兼具基础功能淋浴和适当的隐私保护功能。

在次级功能层面，用户存在找不到或不容易找空位的情况，由于无法改变校园公共浴室使用人数的大环境和浴室空间布局，考虑在花洒个体的设计层面完善导视系统，参考地下车库添加指示灯增强指示性，可尝试相似手段提高淋浴空位的易寻找性。

在附加功能层面，根据学校物业反映， 在公共淋浴室使用高峰时段， 燃气热水器的尾气温度高， 持续时间较长， 进一步催化了设备的老化和腐蚀， 造成一定的安全隐患[4]。从校园公共基础设施维护和耐用需求的角度，可以利用改善材料和设计完善使用过程的方式，提高花洒系统的耐用性以及清洁修理的便捷性。

3.3 综合需求分析

综合现状分析和设计目的确定以及需求分析中对用户需求和功能需求的分析，可以总结出以下设计需求要点，指导后续设计。（1） 个性化交互系统：方便用户操作，满足用户对不同淋浴需求的可调节性。（2） 隐私保护：通过外观创新设计使花洒兼具保护隐私的功能。（3） 导视功能：辅助用户更快捷地找到空位。（4） 耐用性：通过耐用新材料的引入和使用方式的改进延长淋浴系统的使用寿命并增强其耐用性。

4 学校公共淋浴设施设计实践

根据对于前期校园公共浴室现状的调查所反映出的问题，结合用户需求与功能需求，分析并设计出了一款具有隐私性、功能性方面创新，适用于校园公共浴室的淋浴系统设施，如图1、图2、图3 所示。校园公共淋浴产品在保证基本使用功能的同時还要考虑体验者的感受和舒适性，合理的人体尺寸、产品与空间的比例与尺度起着至关重要的作用，这就要求新型校园淋浴设计需要与人机工程学充分结合，参考并使用中国人人体尺寸[6]。

4.1 花洒设计

通过对市面现有花洒造型的观察，传统花洒多为圆形、矩形等，分别适用于手持花洒和固定花洒，基本功能为出水，主要以满足清洁功能为主。考虑到在花洒上实现增强用户在校园公共浴室的隐私性的功能，在新型花洒设计中使用双层嵌套式的环形造型。内层环为淋浴出水孔，以实现花洒的基本功能，为用户清洁提供保障。外层环为水雾出水孔，通过内部管道和调节系统的设计，对淋浴时的水压、水量、温度、出气量进行调节，从而形成一圆台状的水雾进行包裹，保护使用者在公共浴室的隐私，从而减少在淋浴过程中因他人目光所带来的不悦感，减轻其心理压力及心理负担。同时，外层环可根据使用者的需要调节为排气模式，实现洗后的即时吹干，无需再使用吹风机等辅助工具进行额外操作，简化用户在公共浴室中的淋浴步骤。

此外，为了更好地展现出在校园公共浴室拥挤时的花洒使用情况，花洒的最外层中间处配有指示灯。当无人使用时，指示灯亮起;当有人使用时，指示灯熄灭。通过灯光导视系统，帮助用户在校园公共浴室高峰期可以快速找到无人使用的空位，同时也对近视用户提供了有效引导。

功能修正量表，如表2 所示，对于花洒至地面的高度，根据最佳功能尺寸= 百分位的人体尺寸+ 功能修正量，取中国19 岁男女性平均身高1757mm（男）以及1635mm（女），取功能修正量20mm，心理修正量500mm，所以花洒至地面的高度为2277mm（男）以及2155mm（女）;综合男女平均值，花洒至地面的最佳高度为2216mm，约等于2200mm。对于淋浴头至墙面的距离，根据《GB 10000-88 中国成年人人体尺寸》取18 ～ 25岁男女性最大胸厚P99=241mm（男）以及P99=269mm（女），考虑淋浴中的行为动作，取功能修正量80mm（男）以及50mm（女），心理修正量20mm，所以花洒至墙面的距离为341mm（男）以及339mm（女）;综合男女平均值，花洒至墙面的距离最佳距离为340mm。

对于校园公共浴室水温，普通人根据季节所适宜的温度取值为夏季34℃—37℃，冬季37℃—42℃。考虑到因为女性的体表温度比男性低，因此可以适当增加女性公共浴室的水温为夏季35℃—38℃，冬季38℃—43℃。

4.2 控制系统设计

为校园公共浴室所设计的新型控制系统由两部分组成，分别为刷卡系统和花洒控制系统。对于刷卡系统，全包裹式的插卡设计将最大程度上隔离校园卡与水的接触，并在使用结束后自动弹出。此外，保留原有数字显示屏以反馈卡内余额。花洒控制系统分为模式切换和温度控制两部分，可通过滑动按钮开启或关闭花洒系统;在开启花洒后，通过旋转按钮切换淋浴模式下水、雾、气三种模式。在水模式下，内层环出水;在雾模式下，内层环出水的同时外层环出水雾;在气模式下，内层环关闭，外层环吹风。在淋浴模式下的水模式中，可以通过按动温控按钮来选择水温的低中高档，同时有相应档位的指示灯亮起。

对于控制系统距地面的高度，根据最佳功能尺寸= 百分位的人体尺寸+ 功能修正量，根据《GB 10000-88 中国成年人人体尺寸》取18 ～ 25 岁男女性肘高P50=1024mm（男）以及P50=965mm（女），考虑到在操作过程中存在动作行为，故取功能修正量30mm，心理修正量50mm，所以控制系统距地面的高度为1104mm（男）以及1045mm（女）。考虑到控制系统过低的位置不利于视线观察和操作，在此取最大值为控制系统距地面的最佳高度，为1104mm，约等于1100mm。

5 结语

优良的产品不仅需要完善的使用功能，也应着重关注用户的需求，人机工程学作为以“用户”为中心的学科，将其应用于校园公共淋浴设施的设计中对于提升其易用性、舒适性、安全性和人机友好性具有重要指导意义。文章对现有校园公共淋浴设施进行再设计，设计了一种能够在公共空间增强隐私性的淋浴产品，并优化了出水控制系统。通过人体工学分析和情感化设计方法，从使用、体验、感知等多个维度上优化了使用流程，提高用户的使用舒适度，为改善校园公共淋浴设施提供了参考。