分体式壁挂空调室内机安装方式的设计与开发

赵大亮 李军

关键词：室内机 管机分离 人机性

引言

“空调品质，三分制造七分安装”，业内素有的说法，专家普遍认为，空调的安装效果比产品质量要求更高，不光是安装，在需要维护或移机时，二次拆装对空调的影响更大。而安装效果很大程度上取决于安装方式的设计。

一、空调产品安装方式现状

进入21世纪以来，随着国内经济高速发展，我国空调行业也持续快速发展，空调产品逐渐成为日常生活用品，大大刺激了国内空调的发展。空调企业不但在数量和规模上快速增长，在技术上也走上了自主创新的道路。在经历了后风扇时代、纯空调时代、超空调时代后，目前正处于智能家电时代。空调产品除了对功能、外观、能耗、新能源、过滤技术等的完善和创新，对健康、新风、柔风等方面的探索也一扫近十几年来的平稳状态，达到了一种前所未有的高度。

空调安装作为产品与用户家居的第一个接触点，对大部分用户来说，也是唯一一次接触点，其安装过程、安装速度、安装可靠性、服务质量等直接反映了一个企业的品牌形象，是企业进行宣传、树立和扩展品牌影响力的一个有效而有力的渠道。

然而，目前大多数空调企业对此重视不足，与产品的其他方面都快速发展不同，空调安装依然停留在二十年前的水平。尤其是在硬件层面，一直未见有研究和突破。

在大谈用户体验和人文关怀的这个时代，企业和设计师更多地将目光和精力集中在了消费者这个用户，而忽略了安装工人这个隐性的用户。作为一个设计盲区，鲜有企业针对安装过程进行较为深入的研究和设计。

二、壁挂式空调产品室内机安装研究

（一）壁挂式空调产品安装过程

用户购买空调产品后，厂家会安排送货，再预约上门安装。壁挂式空调产品一般的安装步骤为：

1.室内机安装位置确定：

2.墙壁开孔及墙孔套管的安装：现在多数的建筑在施工时已预留。

3.排水管、气测配管、液测配管、电源连接线的包裹：过程一般为：排水管与室内机出水管对接、连接配管、包裹（排水管、气测配管、液测配管、电源连接线一起）。

4.室内机安装：过程为：测量标记（水平尺）、固定壁挂架、穿墙（包裹好的连接管等）、（同时）室内机挂装于壁挂架。

5.室外机的安装：此过程可能情况较多，如有些户型预留了外机放置位、有些需要单独安装支架等。因不在本次研究范围，不再详述。

6.连接和调试：过程为：连接连接管、排空空气、试机、墙孔密封。

（二）基于用户行为的室内机安装过程研究

人们在与产品进行互动时，存在生理上的舒适和是否易于操作的问题。壁挂式空调产品室内机的安装是一个“人与产品”的动态交互过程，通过对其安装过程的研究，并根据观察空调安装师傅的实际操作过程，针对室内机的安装调试（即安装步骤3、4），对其任务分解和作业强度进行分析，如表1。

由上可见，连接管穿墙和室内机挂到壁挂架上的作业强度高，而且，这两个动作是连接性动作，必须同时进行、先后完成，难度亦相应增大。进一步的，一般情况下，壁挂安装高度为2米以上，通常需要借助梯子等工具辅助加高，而安装位置贴近室内天花板，限制了操作空间。安装师傅站在梯子等上面时，还需要高举双手至胸部以上位置才能完成。在人机工程学里，此为“不很方便的作业区”，操作较困难。壁挂式空调室内机净重10kq左右（1.5匹），这样在负重作业时，难度更是大大增加了。

穿管时，墙上开孔一般与空调室内机高度基本一致，但当人双手高举并面对空调时，穿孔位位于人体最大视区之外，需要扭头才能进行穿管观察等相关的动作。

更进一步的，因连接管线与空调室内机是一体的，而且管线本身不能随意折弯，所以在穿管挂墙的时候，在高举产品的同时，还有一个水平方向的平移过程，平移距离根据穿管长度的不同而有变化，但一般也会有1.5米以上。这个对安装师傅的劳动强度更是增加很多。

实际操作时，一般由两位安装师傅完成，其中一位负责穿管，另外一位负责上面提到的登高、高举产品、平移产品、内机挂墙等过程。

可以看出，在空调安装过程中，穿管挂机这个过程中的人机性相当差，是亟需提升的。

在拆机或移机时，具体过程与安装过程内容相似，顺序相反，所遇到的问题相同，故不再单独分析。

（三）基于行为设计方法的过程分析

针对以上发现的问题，集中于空调室内机壁挂上墙的过程，根据行为设计方法的建议，将场景中的要素进行分解。

目的：安装壁挂式空调室内机

人：安装工人

手段方法：水平仪、壁挂架、双手、观察

通过分析，造成动作不连贯的主要在高举室内机、梯子加高、穿管（墙）及观察、室内机平移（在梯子等辅助增高的情况）、放置到挂架这几个过程中。

结合壁挂式空调产品本身以及环境的特点和限制，解决思路最终集中于穿管（墙）及观察、室内机平移（在梯子等辅助增高的情况）这两个动作过程。三、壁挂式空调室内机安装方式设计与开发

通过对用户的安装行为、操作动作的解析，定位问题后，结合包容性设计的理念，即“以用户为中心，通过降低对使用者能力的要求，拓宽产品的适用使用人群……”，在解决问题的过程中，尽量降低其对安装工人体能、技能要求。

（一）壁挂式空调产品室内机安装方案改进

针对穿管（墙）及观察、室内机平移（在梯子等辅助增高的情况）这两个动作过程，可考虑的解决方式如下。

1.消除动作关联：

先挂墙再穿管（墙）观察：（1）采用软管，挂墙后，依靠软件的特性再进行穿管;（2）直接将穿管和挂墙分别进行，再将管道组件与机身连接起来。

先穿管（墙）观察再挂墙：（1）采用可伸缩管道，穿管和掛墙分别进行，再将管道收纳起来;（2）同第1条（2）的方式。

2.消除穿管或降低难度：

采用软管：原理同第1条（1），降低难度。

墙体管独立设计：埋入墙体部分的管道单独安装，然后再将室内管道与其对接。

3.消除平移或降低难度：

直接将室内机挂墙：原理同第1条。

室内机放置到台面：平移时下方有支撑，降低难度。

以上方式，各有优缺点，最终优选方式为第1条（1），方案为机管分离，即：空调室内机本体与管线组件分离式设计穿管和挂墙分别完成后再连接。

（二）机管分离式室内机安装方式的设计与研发

采用机管分离式设计，相应的也会带来一些问题。把管线从机身分离出去，首先要考虑的就是重新连接起来的问题，其次是连接可靠性，再次是外观的协调性。

管线连接：空调内外机连接的管线较多，包括气液配管、电源连接线、排水管等，处理较为麻烦。

连接可靠：分离设计之后，要考虑连接的防水、防尘性能，一般情况下，配管内还需要保持一定的压力，难度亦相应增大。

外观协调：作为家居环境中的一分子，结构方案需要维护空调在室内存在的产品形象，不能破坏这种平衡。

综合考量，最终概念方案为：将位于空调室内机上、与外机连接的管线组件，与室内机分离设计，成为一个独立的组件;独立后的管线组件与室内机主体的连接采用统一的接口。兼顾外观的因素，接口设计在室内机身背面。

此统一的接口设计为圆形，圆形接口分为公头和母头两个部分，分别设计在空调室内机和管线组件上。管线组件包含气液配管、排水管、电源连接线等，在与室内机连接处的端面为母头接口。空调室内机背面预留接口的公头部分，公头组件包含与母头相应的气液配管、排水管、电源连接线等。相应的，空调室内机内部的走线和布局亦需相应调整，以适配接口的公头部分。公头和母头接口依靠导向和防呆结构直接插入进行连接，连接配合面设计橡胶圈，作为一级防水防尘设计。插入连接的同时，相应的气液配管、排水管、电源连接线等同时对应连接。为保证气液配管、排水管连接的可靠性，公头接口管道的端面设计橡胶圈;圆形接口的电源连接采用弹性电极，在公头和母头接口插入配合后，弹性电极的公座和母座亦被压缩（其内弹性）接通，确保其接触充分;弹性电极外围单独设计硅胶圈，作为二级防水、防尘设计。

圆形接口公头和母头部分的紧固，可采用磁吸式、螺旋式或其他方式。磁吸式的优势在于，挂机的时候自动完成连接，方便快捷，劣势在于保压麻烦，需要通过其他措施来辅助。螺旋式的优势在于保压方便，易于调整，劣势在于组装不怎么方便，需要考虑操作空间和位置，整机工艺，略嫌复杂。

通过以上方式，壁挂式空调室内机在安装时，先穿管（墙）再挂机，而且穿管（墙）时，只需针对管线组件即可，而不需要在高举内机的同时进行。在劳动强度最高连接管穿墙和内机挂墙的两个环节，规避了两个动作同时发生的并发性质，降低了安装难度。由于不用同时穿管，内机挂墙时减少了平移的动作，人机性亦极大提升。

改进后的作业强度分析如表2：

在之前行为分析中曾提到的痛点，即在穿管（墙）及观察、室内机平移（在梯子等辅助增高的情况）这两个动作过程中，造成安装行为的不连续（中断），通过以上方式，穿管（墙）观察行为独立发生，室内机平移的动作不再需要，相应劳动强度由“重、重、极重”降低为“轻、轻、重”，大大减小，故安装过程亦更加顺畅。

（三）参数化设计开发设计实例

通过计算机辅助设计三维软件，对概念方案进行具体的参数化建模和结构设计。使用其零件模块进行每个零件的结构设计、计算、工程分析等，使用组件模块进行零件装配、干涉检查分析等，通过参数化建模，完成产品的开发、设计和优化，如图1～4。

（四）创新性说明

机管分离式设计的壁挂式空调产品，作为业内为数不多的基于安装过程的创新产品，其突破性创新可以归纳为四个关键点：1.机管分离设计，空调主机不再拖着一根长线，在安装和移机时减少了同时性的并发操作，规避了平移操作的问题，人机性大大加强，作业强度更低，过程更加流畅，效率更高。如果室内机需要维修，无需破坏墙上的穿管和密封，提升产品体验性;2.采用统一的圆形接口设计，公头和母头配合使用时，设计有相应的导向和防呆结构，在圆形的外表下，视觉识别性却更直观，通过合理的布局设计，实现记忆补偿，接线接管等需要一定专业知识的操作，一次对接就自行完成，降低记忆和认知负荷，对安装师傅动作和技能要求降低，容错性更高;3.圆形接口公头和母头部分的配合采用磁吸式卡合，调整好磁吸力大小后，既方便安装，同时也方便拆卸，只需在拆卸室内机时，施加的力大于预设吸力即可;4.圆形接口公头和母头部分卡合后，采用两级防水防尘设计，确保分离设计后，各部分连接的安全性和可靠性，即使周围环境比较恶劣，也能保证产品的正常运转。

该设计从产品与用户家居的第一接触点进行切入，具有提升产品和企业形象的潜力，而针对的是安装工人这个被忽略的隐性用户，体现出企业人文关怀的深度，让企业和产品在消费者心目中建立起一种无可替代的独特价值感，以满足不同消费者内在需求的成长与升级。结语

机管分离式设计的壁挂式空调产品的研究、分析、设计与研发过程中，各个阶段都融入用户体验、设计思维、先进性技术、品牌价值的理念，快速发现和定位问题、针对性地解决问题、有效地验证结果。但因其突破性較大，实施成本较高，再加上产品本体的限制，在产品上推广尚需时机。