新時(shí)期環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)與綠色電器探討

黃新川

【摘 要】環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)與綠色制造是一種全新的設(shè)計(jì)與制造理念，它們是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。本文簡(jiǎn)述了環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)、綠色電器定義及內(nèi)容，并提出了電器產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)總體原則及開發(fā)過程模式，以環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行電器產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)開發(fā)，制造了資源消耗低、環(huán)境影響小的綠色電器，希望能夠?yàn)槲覈?guó)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展提高一定的理論參考和實(shí)踐價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】新時(shí)期；環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)；綠色電器

隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)必將會(huì)全面取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，往往需要在做全面分析基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，建立一個(gè)完善、規(guī)范的綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系，以改善、指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)過程。綠色電器制造的理論體系和總體技術(shù)是從系統(tǒng)的角度、從全局和集成的角度，研究綠色制造的理論體系、共性關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)。包括綠色制造的資源屬性、建模理論、運(yùn)行特性、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及綠色制造的系統(tǒng)特性和集成特性等。綠色制造系統(tǒng)將企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)中的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理、物能資源、生態(tài)環(huán)境以及信息流、物料流、能量流和資金流有機(jī)集成，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)環(huán)境的整體優(yōu)化。鑒于資源消耗問題在綠色制造中的特殊地位，且涉及綠色制造全過程，因此應(yīng)建立綠色制造的物質(zhì)資源系統(tǒng)，并研究制造系統(tǒng)的物能資源消耗規(guī)律、面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇、物能資源的優(yōu)化利用技術(shù)，面向產(chǎn)品生命周期的物流和能源的管理與控制等問題。

1.環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)

1.1環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)的定義是指在不犧牲產(chǎn)品既定功能的前提下，遵循節(jié)省資源、低毒性、可回收、易拆解設(shè)計(jì)原則，提升產(chǎn)品的環(huán)保性，從而產(chǎn)生實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的一種設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容為在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)（產(chǎn)品設(shè)計(jì)—原材料采購(gòu)—產(chǎn)品生產(chǎn)—產(chǎn)品包裝運(yùn)輸—產(chǎn)品廢棄等）都必須考慮環(huán)境的影響。

電器產(chǎn)品與環(huán)境的關(guān)系不是單方向的，環(huán)境對(duì)電器性能影響的同時(shí)，電器也對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，影響可能在產(chǎn)品的任何或全部生命周期階段發(fā)生。影響可能很大，可能很??；可能是短期的也可能是長(zhǎng)期的；還可能在當(dāng)?shù)貐^(qū)域或全球發(fā)生。因此，識(shí)別產(chǎn)品整個(gè)生命周期的環(huán)境因素是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，產(chǎn)品環(huán)境因素必須與其他因素（如用途、性能、安全、健康、成本、質(zhì)量以及法律和法規(guī)要求）權(quán)衡。

1.2將環(huán)境因素引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體原則

產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響主要取決于產(chǎn)品生命周期所有階段中材料和能量輸入和輸出的情況（見圖1）。因此，將環(huán)境因素引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)應(yīng)考慮以下與產(chǎn)品相關(guān)的問題。

（1）盡早將環(huán)境因素引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)，有助于改進(jìn)產(chǎn)品即在設(shè)計(jì)和開發(fā)前期過程的初期就強(qiáng)調(diào)環(huán)境因素。因?yàn)樗械闹饕夹g(shù)方案已經(jīng)確定，在后期不易選擇合適的環(huán)境方案。

（2）使用生命周期方法，即從原材料的采購(gòu)到生命末期進(jìn)行全程分析（見圖1）。識(shí)別整個(gè)生命周期內(nèi)的相關(guān)環(huán)境因素和環(huán)境影響，以幫助制定設(shè)計(jì)方案。

（3）功能性，即產(chǎn)品在多大程度上符合其設(shè)定的目標(biāo)，包括可用性、有效壽命、可靠性、外觀等。在開發(fā)產(chǎn)品的時(shí)候，產(chǎn)品的功能性要比產(chǎn)品的具體技術(shù)方案更值得考慮。

（4）多種判別依據(jù)，即考慮所有相關(guān)環(huán)境影響和因素。除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（如性能、質(zhì)量、成本）外，還應(yīng)考慮多種環(huán)境要求。

（5）在尋找最佳解決方案的過程中進(jìn)行權(quán)衡。主要包括3種權(quán)衡方法：①不同環(huán)境因素之間的權(quán)衡，如優(yōu)化產(chǎn)品、減輕重量可能會(huì)對(duì)其回收利用性產(chǎn)生消極影響；②環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益之間的權(quán)衡，這種權(quán)衡可能是有形的（如降低成本、減少?gòu)U棄物），也可能是無形的（如方便性）；③環(huán)境因素、技術(shù)因素和質(zhì)量因素的權(quán)衡。

1.3將環(huán)境因素引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程的模式

在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的初級(jí)階段就已經(jīng)確定了產(chǎn)品的大多數(shù)特性、制造成本和環(huán)境影響，因此，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中跟蹤產(chǎn)品的環(huán)境兼容性，以及產(chǎn)品所表現(xiàn)出的相關(guān)技術(shù)功能性和經(jīng)濟(jì)可行性。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的后續(xù)階段逐步將各種概念轉(zhuǎn)化為具體的表格形式。使用環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)（Environmental Conscious Design，ECD）工具（如檢查表和計(jì)算機(jī)輔助方法等），以支持有良好基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)決策。

2.綠色電器及其開發(fā)過程

低壓電器由于性能與用途多樣性，從材料選用直至產(chǎn)品功能失效產(chǎn)生廢棄物的全過程都與環(huán)境保護(hù)有密切關(guān)系。為此，隨著國(guó)際電工委員會(huì)新的技術(shù)委員會(huì)IEC/TC111〈電氣電子產(chǎn)品和系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)〉于2005年的成立，以及IEC導(dǎo)則109：2003《電工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中引入環(huán)境因素的導(dǎo)則》和IEC導(dǎo)則114：2005《環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)》將環(huán)境因素引入電工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)》轉(zhuǎn)化為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，低壓電器標(biāo)準(zhǔn)IEC60947-1和我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14048.1《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則》也專門新增了一個(gè)附錄，要求在低壓電器設(shè)計(jì)、制造及使用時(shí)應(yīng)考慮電器產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響，將不利因素降低到最低水平，并提出產(chǎn)品的環(huán)境評(píng)估、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)等理念。為此，國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠商為樹立企業(yè)環(huán)保形象，提高產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛將電器的節(jié)能性、環(huán)保性列為產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)，因此，大量的綠色電器、環(huán)保電器應(yīng)運(yùn)而生。但到目前為止，對(duì)綠色電器，還沒有形成一個(gè)定量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，只是定性地有了幾個(gè)特征描述，即電器在制造、運(yùn)行過程中對(duì)環(huán)境造成的污染應(yīng)在規(guī)定的范圍之內(nèi)，且生命周期終止后可回收利用；電器在運(yùn)行中電能損耗盡可能低；電器經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用原材料節(jié)省，性價(jià)比較高。歐洲各國(guó)在環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)方面起步較早，多年來一直在積極實(shí)施環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)策略，歐盟還開發(fā)了生命周期評(píng)估試算軟件（EuPEcoRe-port）使用者首先歸納出該產(chǎn)品在生命周期各階段所可能投入的能源、資源現(xiàn)狀，通過軟件的計(jì)算功能，評(píng)估出該類型產(chǎn)品可能對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響）。西門子內(nèi)部環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SN363501-7將環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)原則整合到電器產(chǎn)品生命周期的所有階段，包括環(huán)境意識(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)；有害物質(zhì)、禁用物質(zhì)和避免使用物質(zhì)的清單；可接受、不可接受的塑料和金屬；包裝材料的生態(tài)要求；產(chǎn)品中材料的記錄；基于ISO14021標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境管理環(huán)境標(biāo)志和聲明自我環(huán)境聲明》的環(huán)境產(chǎn)品聲明等。低壓電器行業(yè)較為成功的示例是施耐德開發(fā)的EIME（Environmental Informational Management Explorer）軟件，這是一個(gè)基于生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)的集成信息系統(tǒng)。運(yùn)用該軟件對(duì)800～6300A低壓斷路器進(jìn)行環(huán)境影響分析，使得原材料消耗量從減少20%到減少到50%；能耗減少20%；用激光標(biāo)志代替原來的墨水，減少污染；改進(jìn)了拆裝。綜觀歐盟各國(guó)環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程概況，改善低壓電器產(chǎn)品環(huán)境性能可以采取3個(gè)主要步驟：①為電器產(chǎn)品設(shè)定具體的、適當(dāng)?shù)沫h(huán)境目標(biāo)，并在規(guī)范中詳細(xì)說明這些目標(biāo)；②在產(chǎn)品研發(fā)階段的設(shè)計(jì)評(píng)審中加入環(huán)境議題；③建立定量指標(biāo)，以使產(chǎn)品的環(huán)境表現(xiàn)顯著且可測(cè)。

3.結(jié)束語

總而言之，環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)是制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，其設(shè)計(jì)以環(huán)保實(shí)用為基本原則，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初高度審視產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，充分考慮資源和環(huán)境問題，借助現(xiàn)代高新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。既保證了產(chǎn)品的基本用途，也使產(chǎn)品在使用過程中對(duì)人體健康以及環(huán)境的影響降到最低，真正優(yōu)化了綠色電器的科學(xué)設(shè)計(jì)以及高效使用性。