基于TRIZ理论设计的一体化双能淋浴系统

本项目指导老师，杨伟伟，讲师，温州理工学院创新创业学院办公室主任

此论文为温州理工学院大学生创新创业训练计划项目《基于TRIZ理论设计的一体化双能淋浴系统》，项目编号为202438

摘要：本文运用TRIZ理论优化淋浴系统设计，聚焦于智能化、节能化与一体化目标。通过系统功能、因果链及九屏幕法深度解析，结合技术矛盾与物-场分析，创新提出解决方案，并筛选出最优方案。本研究成功探索一体化双能淋浴系统的设计路径，验证了其可行性与创新性。

一、研究目的与意义

（一）研究目的

随着科技发展，智能化产品的广泛出现改变了人们的生活，当代用户对生活品质更高的追求与传统淋浴系统电耗能量大、水加热速度慢、水温不恒定、老人儿童安全隐患以及缺乏多元功能设计等局限性凸显，使得设计一款全新的智能化、节能化、舒适化的一体式双能淋浴系统的必要性日益凸显。

（二）研究意义

本文进一步探索了TRIZ理论融入淋浴系统方面的实际应用，对优化传统淋浴系统及智能淋浴系统具有重要现实价值；本文为淋浴系统的发展提供了新的创新点，为解决现存问题及其创新设计提供具有实践意义的路径支撑和方法指导。

二、TRIZ创理论概述

TRIZ创新原理是“发明问题解决理论”的最常用简称。起源于前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒对发明创造和技术难题的解决是否有规律可循这一问题所展开的研究。TRIZ创新原理拥有4大分离方法、8大进化法则、40个发明原理、76个标准解和101个科学效应库等工具；有矛盾分析法、物场分析法等分析模型。分析模型可帮助人们正确定义问题的矛盾，细致梳理产生矛盾的过程和原因并有效解决问题。

三、当前市场淋浴系统调研分析

通过市场调研发现，多数消费者仍使用传统淋浴器，配有完整淋浴系统的消费者占比较小。同时通过消费者使用反馈，反映传统淋浴器存在的问题，如：淋浴水压不足、水温难以准确调节影响淋浴体验等，并提出淋浴舒适度要和节能节水相结合、淋浴个性化娱乐化、价格合理化等建议。

市场上使用传统淋浴系统的消费者虽仍占较大比例，但根据调研结果显示，年轻消费者在更换淋浴系统时对智能淋浴系统展现出较高兴趣。他们主要考虑以下几个因素：价格、功能多样性、节水性能等。

四、问题定位与分析

（一）市场调研问题分析

通过查找文献，发现市场现有淋浴系统在能源利用、空间布局与用户体验方面存在以下问题。

能源利用上，现有淋浴系统普遍缺乏有效能源回收机制，导致能源浪费严重。而目前节能减碳成趋势，淋浴系统的供电与用电一体化和水资源的有效利用受到关注。

空间布局上，淋浴空间设计未能充分考虑空间的高效利用、用户的个性化需求，缺少安全报警装置。不同群体及其家庭成员在淋浴时的用户行为特征与痛点存在差异，针对老年群体，特别要做好应对特殊情况的准备。

用户体验方面，淋浴系统水温控制不够智能，用户需反复调节水温，难以获得舒适且稳定的淋浴体验。且传统淋浴系统功能较单一，在这一模式下，用户的便捷化需求不能得到满足。

（二）实际所遇问题

能源效率与成本的矛盾。提高能源效率通常需要使用更先进的技术，这可能会增加成本；热水供应与能源消耗的矛盾。持续供应热水可能导致能源浪费；用户舒适度与节能的矛盾。用户需要即时和持续的热水供应，但这可能不利于节能；空间限制与功能需求的矛盾。一体式设计需要在有限的空间内集成多种功能；安全性与功能集成的矛盾。集成多种功能可能会增加安全风险；维护便利性与系统复杂性的矛盾。随着系统功能增加，维护可能变得更复杂；环境影响与能源使用的矛盾。能源使用可能对环境造成影响。

五、运用TRIZ 工具解决问题

（一）能源利用问题

太阳能光伏板及蓄电。为提高淋浴系统节能及应对停电等特殊情况的能力，运用40个TRIZ创新理论中的10预先作用原理，增加太阳能光伏板供电功能，采用太阳能、空气源热泵等可再生能源技术，有效提高能源利用效率，并通过蓄电功能，实现淋浴系统供电与用电一体化。改善的工程参数：No.22能量损失，No.27可靠性；恶化的工程参数：NO.36装置的复杂性。

（二）空间布局问题

1、雷达感应应急措施。基于雷达实现人体定位及运动状态检测，相比现有技术，有远距离探测、有效保护隐私、可探测被遮挡物体等优点。[[]]

本文对目前市场销量较好的几款淋浴系统进行各项比较，包括小米品牌枪灰，惠达品牌HC26B，这些淋浴系统应急措施不太到位，如用户易在潮湿的淋浴环境下摔倒。

运用40个TRIZ创新理论中的10预先作用原理，增加雷达区域感测模式，检测人体范围，在紧急情况，该系统可向外呼叫，如拨打急救、紧急电话并向外发送信息。改善的工程参数：No.27可靠性；恶化的工程参数：No.36装置的复杂性。通过查询矛盾矩阵图表，得出此问题的解集是：1分割，13反向作用，35物理/化学状态变化。我们采用反向作用原理，通过实时检测浴室内空气温度，运用反馈作用减小雷达波的温度效应，使得温度对雷达的数据检测影响减少。

2、卫浴环境。运用40个TRIZ原理中的5组合原理，结合汉斯格雅的Rain Tunes智能淋浴系统通过结合水、光、声音、动态图像与香味，提供全感官的智能淋浴体验，可根据用户个性和日常情绪提供定制化的淋浴场景；通过AXENT恩仕引入“人因工程学”方法论，对卫浴空间进行深度剖析与重构，打造智能、人性化的卫浴环境。

（三）用户体验问题

1、恒温模式及储存数据。保持水温不变，避免因水流或加热系统波动而导致的水温变化，提升淋浴的舒适度；对用户偏好水温的进行数据存储，精准调温，提高淋浴的便捷性。

2、集成多功能淋浴系统。为解决传统淋浴系统的功能较单一，从设计需求出发结合市场调研，较为适用的发明原理以及基于发明原理得到的设计构思如下：（1）多用性原理——具备按键的语音控制装备，便于用户调节水温、水量、水流等参数，设置蓝牙式移动花洒，集听音乐、唱歌、接听电话三功能一体。（2）预先作用原理——增加汗蒸功能，满足了现代用户对健康的追求。（3）空间维数变化原理——通过改变淋浴系统的结构，从一维到多维，提供更加丰富的水疗效果。

3、优化用户体验及设计。注重用户体验设计，根据用户反馈和市场需求不断升级产品功能和服务，提升用户满意度。改善的工程参数：No.13结构的稳定性；恶化的工程参数：NO.39生产率；查找冲突矩得到：3局部质量，23反馈，35物理/化学状态变化，40复合材料。我们依据复合材料原理，采用铜质材料打造零件，提高淋浴系统使用寿命，并依据局部质量原理，在淋浴系统的特定部位如手持花洒，增加特殊的表面处理或设计。

六、总结

本研究聚焦于TRIZ理论的一体化双能淋浴系统设计，通过市场调研精准定位创新需求，融合多元分析方法深化问题理解，并运用矛盾分析与物-场模型高效求解，独创性整合太阳能、恒温技术等，提升淋浴系统的舒适性、便捷性、安全性及能效。本文不仅展示了TRIZ理论在设计创新中的应用潜力，也为同类产品的研发提供了有价值的参考框架。

参考文献：

[1]张泽.基于雷达的人体定位及运动状态检测系统[D].哈尔滨工业大学，2019.

[2]常广志.一种恒温淋浴器温控系统设计[A].太原理工大学，2018.

[3]郑雨薇.基于TRIZ理论的家庭节水卫浴产品设计研究[D].北京林业大学，2021.