低碳时代之产品设计中的低碳考量

　　产品设计中的低碳考量

　　人类无节制的生产、生活方式导致温室气体的过量排放,使得全球的气候越来越不稳定,自然灾害频发,以保护环境为宗旨的低碳话题开始备受世界关注,低碳也成了各国发展的风向标。低碳是指较低(更低)的温室气体(以二氧化碳为主)排放。产品设计中的低碳考量就是在产品设计过程中以低碳为目标,通过减少原料使用、简化加工制造流程、节省包装、尽可能回收再利用等多种手段来实现低碳目标。这种对产品低碳考量的核心思想就是节约能耗,但这不是产品设计的唯一目标,它只是产品设计众多目标中的一个核心目标而已。低碳目标的实现是不以牺牲产品的其他目标为前提的。产品设计的目标或者说诉求点是多重的,低碳只是在原有目标基础之上再叠加了一个新目标,而且这个目标相对于先前的目标来说只是更为重要、更为迫切而已。所以,这就使得产品设计难度增大,要求设计师必须具备多学科的知识,才能做到真正意义上的低碳产品。

　　在产品整个生命周期里都有实现减少碳排的机会,方法和措施多种多样,但从本质上来讲,主要归纳为产品的物耗和能耗。减少产品的物质消耗和能量消耗是实现减少碳排的一个最直接、最有效的方法。例如,汽车、飞机等产品是通过燃烧燃料获取能量,这些产品的低碳考量比较直观,容易把控。但有些是间接的能耗,如包装、物流、使用者的行为方式或者生活习惯等,这些会对碳排产生间接的影响,所以在产品设计的过程中,除了要考虑产品的直接碳排外,还要考虑产品的间接碳排,通过挖掘碳排的潜在因素,使产品尽可能实现低碳目标。

　　在产品生产初期,也称为原料期,在保持产品功能不降低的前提下,尽可能降低耗能,以实现其低碳目标。产品的耗能主要包括材料和能量两个方面。材料主要是指减少产品对原料的需求。通过使用新型材料、新技术等方法来节省材料。波音787“梦幻”飞机(如图1、图2)采用新型材料碳纤维(环氧树脂复合材料),其用量达到整机的50%。这种新型材料的运用减轻了飞机的自重,节省了航空燃料,增加了飞机的航程。这在很大程度上减少了碳排。其次,优化结构设计,可以减少原材料的用量。例如,输电网用的钢架铁塔,产品内部使用加强筋等都是节省材料的做法;再有,电脑等数字产品的运用,使产品在排料时减少废料的产生,从而实现产品的低碳目标。在能源方面,可以通过新技术、新工艺以及提高产品的性能来减少产品的能源消耗。比如,汽车等交通工具还可以通过优化外观造型来减少风阻、通过优化发动机气缸来提高汽油的燃烧效能等措施来实现节约能源,这些节能设计可以减少产品的碳排。节能是实现低碳的一个方法,除此之外,采用新能源也可以实现低碳的目标。如太阳能汽车,人力发电的健身游戏机,风能、潮汐能发电机等,采用突破常规的方法,也可找到富有创意的低碳途径。

　　在生产加工阶段,也有实现产品的低碳目标的途径。通过简化生产工艺及流程来实现低碳目标。设计过程中要尽可能地优化产品的加工工艺,如一件产品采用钣金加工和注塑加工都能达到相同效果,在设计时一般采用工艺相对简单的钣金加工。这样的加工方式可以简化工艺,节约成本,同时也减少加工过程中的碳排。在一些大型的产品上,一般把产品分解成若干小单元进行加工,这样便于生产,同时也可以节省材料。例如家具,一般采用板材与骨架相结合的形式,利用金属连接件,通过这种方式可节省大量原料,同时也简化了生产工艺,最终达到产品的低碳目标。

　　包装是产品在销售运输过程中一个必不可少的环节。现在很多产品由于自身缺乏内在的价值,利用奢华的包装来吸引消费者的眼球,以此来实现其销售目标。这种过度的包装破坏、污染环境,也给产品产业链和消费者带来巨大的浪费,无形中增加了产品的碳排。低碳的包装应该是在满足产品包装功能的前提下,尽可能减少、压缩包装材料,以节省能耗。实现这一目标可以用两种方法:一种方法是在不改变产品尺寸的情况下,减少包装用材;另一种是在产品包装时改变自身的大小。这需要在产品设计时考虑产品的可折叠、可拆卸、模块化等功能,使产品在最后的包装运输过程中,可以折叠拆卸,以此节省空间,达到减少能耗的目的。宜家家居就是一个成功案例,它的设计理念是可拆卸与自行安装。这样可以节省包装材料,提高运输效率,降低了产品在包装、运输过程中的碳排。

　　产品的整个生命周期应该还包括回收再利用阶段。产品设计之初对回收再利用考虑与否,也会对产品的低碳效应产生影响,所以在产品设计时就应该考虑到产品废弃后的回收再利用问题。回收再利用策略有很多,例如,产品的易分离性;提高零部件的寿命;减少产品不同材料的数量;零部件及安装件标准化、模块化;减少产品的嵌入件等。所有这些回收再利用的措施,就是让有残留价值的部件继续发挥功能,减少不必要的浪费,以此达到产品的低碳目标。

　　从“事理学”的角度来看,设计的对象可以是“物”,也可以是“事”。所以,除了对产品本身的设计之外,还可以对人的行为方式和使用方式进行规划、设计。如无纸化办公、节能电动公交的使用等,能使用户在使用产品的过程中,潜移默化养成低碳意识,进而使低碳的观念深入人心。

　　产品设计中的低碳考量是一个系统性的问题,产品设计的任何环节都有低碳设计的空间,设计人员除了掌握基本的产品设计技能之外,还必须掌握科技、人文等多学科的知识。只有这样,才能使产品设计的低碳考量做到真正意义上的游刃有余。 参考文献:

　　[1]杨向东主编.产品系统设计[M].北京:高等教育出版社,2008.

　　[2]许彧青编著.绿色设计[M].北京:北京理工大学出版社,2007.

　　作者单位:复旦大学上海视觉艺术学院