基于建筑改造原則的可回收垃圾再利用設(shè)計

朱思睿 田靜 董皖寧 李晶

摘要：針對可回收垃圾缺乏再利用造成的資源浪費和環(huán)境危害問題，文章通過分析可回收垃圾現(xiàn)狀，將再利用設(shè)計分為基于材料的再利用、基于形態(tài)的再利用、基于功能的再利用；利用用戶訪談和文獻調(diào)研，將可回收垃圾的再利用需求分為成本、功能、質(zhì)量、操作、個性化和生態(tài)環(huán)保等需求；基于建筑改造原則的干預(yù)、置入和裝置策略，提出局部、組合和混合的改造設(shè)計方法；最后提出可回收垃圾的設(shè)計改造路徑，并結(jié)合熱縮管材料，進行陶瓷杯的改造設(shè)計研究，為可回收垃圾再利用提供設(shè)計指導(dǎo)方法。

關(guān)鍵詞：可回收垃圾 建筑改造原則 廢棄物 改造設(shè)計 再利用設(shè)計

中圖分類號：X705 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0069（2023）13-0012-03

Abstract：Aiming at the problem of resource waste and environmental hazards caused by the lack of reuse of recyclable garbage，this paper analyzes the current situation of recyclable garbage，and divides the reuse design into material-based reuse，form-based reuse，and function-based reuse；through interviews and literature research，the requirements for reuse of recyclable waste are divided into requirements such as cost，function，quality，operation，individualization and ecological environmental protection；intervention，placement and installation strategies based on the principles of building renovation，proposed partial，combined and mixed. Finally，the design and transformation path of recyclable garbage is proposed，and combined with heat-shrinkable tube materials，the transformation and design of ceramic cups are researched，and the design guidance method for the reuse of recyclable garbage is provided.

Keywords：Recyclables Principles of building renovation Waste The transformation design Reuse design

引言

目前，我國每年約產(chǎn)生4.3億噸垃圾，垃圾處理已經(jīng)成為我國環(huán)保政策推進的一個主要障礙。根據(jù)垃圾分類的一般標(biāo)準(zhǔn)，家庭固體廢棄物包括有害垃圾、廚余垃圾、可回收垃圾和其他垃圾四大類。其中，可回收物主要指適宜回收利用和資源化利用的生活廢棄物，包括廢紙、廢金屬、廢塑料瓶、廢玻璃、廢紡織物等，通過綜合處理、回收、再利用，可以減少污染，節(jié)省資源。本文基于建筑改造原則的再利用理論，進行可回收垃圾的再利用設(shè)計研究。

一、可回收垃圾再利用現(xiàn)狀

產(chǎn)品創(chuàng)造并不僅是利用某些模塊對產(chǎn)品原裝修復(fù)，還可以思考回收模塊的新領(lǐng)域 [1]。設(shè)計師們通過各種探索和嘗試，進行可回收垃圾的再利用設(shè)計，可以分為：基于材料的再利用、基于形態(tài)的再利用、基于功能的再利用。

（一）基于功能的再利用：基于功能的再利用，屬于實用型設(shè)計改造，是延續(xù)產(chǎn)品材料屬性、功能等特點，將廢棄物材料改造成具有特定功能的系統(tǒng)、產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)。例如，日本的設(shè)計師用2年時間收集大量廢棄的一次性筷子，造出了一艘獨木舟（如圖1（a））。上海某家具廠在生產(chǎn)沙發(fā)扶手部件時，面對扶手曲率不達標(biāo)等因素產(chǎn)生的大量邊角料，進行再設(shè)計研究，將廢料制成衣架，單段木料（400 mm×40 mm×10 mm）的價值由0.05元提升到1.8元，利用廢棄的不合格扶手創(chuàng)造了新的價值[2]（如圖1（b））。

由于造型、結(jié)構(gòu)服務(wù)于目標(biāo)功能，基于功能的再利用往往具有明顯的功能指向。廢棄物材料的多樣性使得廢棄物再利用之前需要進行細致的分類，便于廢棄物材料通過簡單的初步改造就可以改頭換面，煥發(fā)新生。

（二）基于形態(tài)的再利用：基于形態(tài)的再利用，屬于藝術(shù)型設(shè)計改造，是把廢棄物的局部或整體形態(tài)作為改造的基礎(chǔ)，利用形態(tài)美感、相似性，進行再設(shè)計，改造成品不一定具有特定的功能，但往往具有明顯的風(fēng)格和主旨。例如，為了保護亞馬孫河流域環(huán)境，西班牙設(shè)計師阿瓦羅Alvaro借助頻臨消失的民間手藝——竹藤編織手藝，將塑料瓶的瓶口部分保留下來作為燈座，然后切割瓶身，用棕櫚葉、竹藤等材料輔助編織，一盞盞精美的吊燈就這樣誕生了，阿瓦羅為它取名為Pet Lamp。這種燈不僅融合了民族特色和異國情調(diào)，而且體現(xiàn)了環(huán)保意識，挽救傳統(tǒng)手工藝，讓藏于大山深處的編織技藝發(fā)揚光大，源遠流長，幫助貧窮的原住民和手藝人安度余生（如圖1（c））。泰國Thung Kula Ronghai大米利用糠秕材料制作包裝盒，取出內(nèi)袋的大米后，整個包裝盒就能作為紙巾盒，進行重復(fù)使用；消費者在打開包裝后便不會隨意丟棄，十分有效地解決了資源浪費問題[3]。

對于難以直接進行二次利用的廢棄物，應(yīng)該要注重改善加工工藝，使廢棄物材料循環(huán)利用[4]，通過設(shè)計的力量，將廢棄物與其他材料結(jié)合起來重塑新的身份，改變原始形態(tài)，進行創(chuàng)新設(shè)計。

（三）基于材料的再利用

基于材料的再利用，屬于創(chuàng)新型設(shè)計改造，注重對廢棄物材料的技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合廢棄物材料的特性，以及現(xiàn)實問題，進行技術(shù)性革新。例如，在木材加工過程中，會產(chǎn)生各種小面積的加工余料，日本飛騨家具館充分利用木材加工余料，遵循物盡其用、尊重自然理念，對這些木材加工余料進行個性化的再設(shè)計，最終加工出各式各樣獨具特色的木制工藝品，給予余料全新的生命[5]（如圖1（d））。食物類垃圾屬于餐廚垃圾，餐廚垃圾由于較高的含水率和有機物含量，導(dǎo)致在存放、收集、轉(zhuǎn)運及處理的過程中特別容易滋生細菌。來自米蘭的初創(chuàng)公司Krill Design將不可食用的食物垃圾轉(zhuǎn)化為實用的家居物品。他們回收兩到三個橙子皮，經(jīng)過干燥、研磨后加入生物聚合植物淀粉基料中，模制成顆粒，制成了一種可用于3D打印的可堆肥的復(fù)合材料，并用其制作了一個燈具，還配有LED燈泡和調(diào)光器，可根據(jù)環(huán)境和需求調(diào)整光線（如圖1（e））。

廢棄物材料的不妥善處理已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了人類的生存環(huán)境，合理改造廢棄物材料，改善生態(tài)環(huán)境顯得刻不容緩。目前，“回收”“重復(fù)利用”等成為熱詞，可持續(xù)設(shè)計成為一大設(shè)計趨勢[6]。人們應(yīng)該對環(huán)境和資源利用問題給予充分的重視，在日常生活中對工業(yè)產(chǎn)品的要求不僅是滿足基本功能，還要滿足環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念，便于后續(xù)廢棄材料的處理[7]?？沙掷m(xù)有三大落腳點：經(jīng)濟、社會需求、環(huán)境，平衡這三個要素是一項非常艱巨的任務(wù)，但只有平衡了這三個要素才能稱之為可持續(xù)的解決方案[8]。以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)來思考設(shè)計，而不是以傳統(tǒng)意義上的功能和形式為目標(biāo)；設(shè)計應(yīng)以社會體系重要締造者的身份來呈現(xiàn)，而非簡單的對人類生活的美化和優(yōu)化[9]。而那些對環(huán)境有害的廢棄物材料僅僅靠著人工的力量是無法改變被丟棄的現(xiàn)狀的，唯有依靠科學(xué)技術(shù)的幫助，改變原始形態(tài)，進行創(chuàng)新設(shè)計，重塑廢棄物的形態(tài)。

二、可回收垃圾的再利用需求

根據(jù)用戶訪談和文獻調(diào)研，可回收垃圾的再利用需求主要包括成本、功能、質(zhì)量、操作、個性化和生態(tài)環(huán)保等方面。

（一）成本需求：成本費用是用戶對可回收垃圾進行改造的評估基礎(chǔ)。當(dāng)廢棄物本身的價值較低時，改造設(shè)計時成本費用投入過多，會讓用戶覺得得不償失。因此需要綜合廢棄物成本和改造成本，進行可回收垃圾再利用的預(yù)先評估。需要選擇恰當(dāng)?shù)膹U棄物為設(shè)計原材料，加入一些輔助材料，用簡單的技術(shù)將廢棄物進行改造。

（二）功能需求：如何讓可回收垃圾重新?lián)碛行碌幕蜓永m(xù)功能，是實用型改造的基礎(chǔ)。首先，需要讓用戶了解廢棄物的材料和結(jié)構(gòu)；然后，從剩余功能的角度出發(fā)，思考其剩余功能的可延續(xù)性和可創(chuàng)新性；最后，選擇適合的材料和加工方式，進而設(shè)計出功能性與藝術(shù)感兼具、更加環(huán)保生態(tài)、有意義的產(chǎn)品。

（三）質(zhì)量需求：一方面，廢棄物材料本身要有一定的質(zhì)量保障，在廢棄物材料還算完整的時候?qū)ζ溥M行二次利用，可以對廢棄材料進行一些技術(shù)上的操作和藝術(shù)上的創(chuàng)作，以便于煥發(fā)新的生命力；另一方面，通過二次設(shè)計出來的產(chǎn)品要具有一定的使用壽命，支撐得起一定時間的使用。

（四）操作需求：所需材料工具要能便獲得、易使用、危險系數(shù)小；制作過程要難度適中、易實現(xiàn)。要想使真正的循環(huán)進入社會的方方面面，歸根結(jié)底更是人類倫理問題的探討和價值觀的塑造[10]。要呼吁人們參與到操作中來，創(chuàng)造出貼合自身需要的產(chǎn)品。

（五）藝術(shù)性需求：廢棄物經(jīng)處理改造后的成品，要具有一定的美觀性和藝術(shù)性，這就需要通過藝術(shù)手法的加工。藝術(shù)思維在對事物認(rèn)知中體現(xiàn)了右腦思考的直覺性、美學(xué)性、感官性，對事物認(rèn)知與問題解決中的“天馬行空”往往外延事物本身，也是創(chuàng)造性的起點[11]。藝術(shù)美不是直白地向我們表現(xiàn)生活美，而是根據(jù)隱藏在生活中的美所創(chuàng)造出的綜合美。廢棄物也是我們曾經(jīng)感情的一份寄托，廢棄物改造便彌補了這份情感的缺失，這是人們對環(huán)境問題關(guān)注度增強的體現(xiàn)，是人與物之間摩擦融合的全新生態(tài)，是融入生活、回歸生活的態(tài)度。

（六）生態(tài)環(huán)保需求：為了踐行可持續(xù)發(fā)展的理念，我們要提倡大眾綠色消費，呼吁資源回收再利用的綠色設(shè)計理念。除了將廢棄物二次利用以外，還要在利用材料的過程中盡量減少對資源的消耗以及對生態(tài)環(huán)境造成的破壞。在滿足生態(tài)環(huán)保的條件下，可以通過藝術(shù)創(chuàng)造再利用廢棄物，讓其變成藝術(shù)材料，給予廢棄物新的價值。

三、基于建筑改造原則的可回收垃圾再利用

建筑改造原則可以為可回收垃圾的再利用創(chuàng)新提供設(shè)計指導(dǎo)。主要的建筑再利用方法是鄰近性策略。這一方法由英國皇家藝術(shù)學(xué)院教授Graeme Brooker提出[12]，鄰近性指的是臨近的要素或事物，或以某種方式聯(lián)系在一起的事物。設(shè)計師在做建筑改造設(shè)計時，要考慮到場地的現(xiàn)有材料或場地的現(xiàn)狀條件，除此以外，基地、場所、環(huán)境、區(qū)位、文脈以及他們之間的關(guān)系，都是影響室內(nèi)設(shè)計的要素。因此，可回收垃圾的再利用設(shè)計需要考慮室內(nèi)環(huán)境、使用場景、特殊人群（如兒童、老人等）及其關(guān)系。室內(nèi)環(huán)境方面，需要考慮可回收垃圾改造的大小、空間等特性；使用場景方面，需要考慮可回收垃圾改造的藝術(shù)性、耐候性等特征；特殊人群方面，需要考慮可回收垃圾改造的藝污染性、安全性等特征。

根據(jù)Graeme Brooker與Sally Stone在著作中提出“鄰近性”方法，再利用策略包括干預(yù)（intervention）、 置入（insertion）和裝置（installation）3種?！案深A(yù)”主要強調(diào)了新舊之間的關(guān)系，新與舊之間相互依賴并幾乎結(jié)為一體，即拆除部分現(xiàn)有的，并在此基礎(chǔ)上加入新的東西?！爸萌搿笔侵冈诟脑爝^程中添加某種輔助結(jié)構(gòu)?！把b置”是指通過建立可以暫時改變感知的對象來強調(diào)現(xiàn)有建筑的戲劇性效果。因此，本文提出可回收垃圾再利用的局部設(shè)計、組合設(shè)計、混合設(shè)計方法。

（一）局部設(shè)計：根據(jù)這一方法，可以通過添加新材料，將可回收垃圾進行形態(tài)、用途改造，將新元素加入到舊的事物上，巧妙地創(chuàng)造出一個新舊交織的和諧的物件。例如一塊舊瓷片，打孔穿入藤條，經(jīng)過編織后成為既具有實用功能又具有特別的美感的瓷與藤的結(jié)合物；在原材料上附上紙漿，干燥后可以呈現(xiàn)出不一樣的質(zhì)感。在利用局部設(shè)計進行可回收垃圾改造時，要注意新材料的成本和功能性，以及與主體材料的適配性，這影響了廢棄物再利用時是否能滿足用戶的成本、功能、操作難度等需求。

（二）組合設(shè)計：為了滿足用戶對于新空間、新功能的需求，通過組合設(shè)計，使之滿足新的需求，重新煥發(fā)活力。例如，為軟性材料置入一塊硬木板或木棍搭建的立體結(jié)構(gòu)作為材料表現(xiàn)的內(nèi)在支撐結(jié)構(gòu)；鐵絲，紙盒等可以作為支架結(jié)構(gòu)；置入提手結(jié)構(gòu)可以增加提拉的功能；給裝飾性的物件置入耳夾或是鏈條，使其具有實用性。在組合設(shè)計的廢棄物改造過程中，要注意輔助結(jié)構(gòu)的添加是否會破壞原有的結(jié)構(gòu)或削弱其使用強度，要使置入的新功能符合原有的功能邏輯，進而滿足用戶的功能需求和質(zhì)量需求。

（三）混合設(shè)計：利用混合設(shè)計方法，可以使可回收垃圾在造型、功能上具有耳目一新的效果。對可回收垃圾材料做藝術(shù)性的改造，可用于表達“美”或是探討具體的某一命題。在實現(xiàn)個性化需求的同時，還要注意制作過程和成果的生態(tài)環(huán)保性。

四、可回收垃圾的設(shè)計改造路徑

可回收垃圾的設(shè)計改造方法，首先需要讓用戶確定再利用的目標(biāo)（實用性、藝術(shù)性、創(chuàng)新型），其次進行相應(yīng)的需求分析，再進行設(shè)計方法的選擇，最后利用局部設(shè)計、組合設(shè)計、混合設(shè)計方法，完成可回收垃圾的改造設(shè)計。下面以“舊水杯”為例，進行可回收垃圾的設(shè)計改造研究。

（一）確定再利用的目標(biāo)：破碎的陶瓷杯，形態(tài)方面，把手脫落、杯口缺失；功能方面，幾乎失去了飲水的功能，但還保留盛裝的功能；材質(zhì)方面，易碎、不具備彈性和彎曲性。因此，可以從基于形態(tài)的再利用和基于功能的再利用出發(fā)，進行陶瓷杯改造設(shè)計。

（二）目標(biāo)對應(yīng)的需求分析：基于功能的再利用，用戶需要考慮改造的成本、剩余功能延續(xù)性、易操作性等方面。對于成本需求，由于陶瓷杯的成本不高，因此輔助材料、設(shè)計原料需要從成本不高的材料中選擇。由于陶瓷杯功能單一，盛裝的功能成為主要再利用功能。易操作性方面，由于陶瓷杯易碎，改造設(shè)計不能過于復(fù)雜，需要簡單容易實現(xiàn)。

基于形態(tài)的再利用，用戶更關(guān)注視覺美感、沖擊力、環(huán)境融合度等方面。由于陶瓷杯材質(zhì)偏硬、易碎，因此需要與軟質(zhì)材料或線性材料結(jié)合，更好地成為整體，共同實現(xiàn)某一功能。另一方面，軟硬不同材質(zhì)的結(jié)合，具有視覺沖擊力。在環(huán)境融合度方面，軟質(zhì)材料更容易給人親切感。

（三）基于改造方法的設(shè)計方案：通過以上分析，陶瓷杯可以與熱縮管相結(jié)合，利用組合設(shè)計方法，進行基于功能再利用的改造設(shè)計。利用熱縮管進行陶瓷杯的再設(shè)計不僅操作簡單、實用性強，并且具有自由度高、成本低、綠色環(huán)保的特點。

1.組合設(shè)計的熱縮管材料分析：熱縮管為熱收縮材料，還被稱作高分子形狀記憶材料。它具有遇熱收縮的性能，遇熱可以收縮至原尺寸，緊緊貼在保護層上。熱縮管還擁有高效的阻燃、絕緣性能，不僅柔軟且富有彈性；收縮溫度低、速度快，可廣泛應(yīng)用在電線連接、電線端部處理、線束標(biāo)識、電阻電容的絕緣保護等場所，是一種發(fā)展成熟、性能優(yōu)越、價格低廉的高技術(shù)材料，具有非常大的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?。利用熱縮管進行家庭固體廢棄物再利用的優(yōu)勢包括以下幾點：

成本方面，在廢棄物改造過程中，熱縮管可以作為連接件、裝飾件使用，減少了其他材料、工具的使用量，降低了改造的成本，且熱縮管成本低。

質(zhì)量方面，由于熱縮管具有優(yōu)良的物理性能，以其作為輔助材料修復(fù)、改造出的產(chǎn)品會比一般改造方式改造出的產(chǎn)品使用壽命更長。

操作方面，普通熱縮管用電吹風(fēng)或打火機即可實現(xiàn)加熱收縮，追求更好的加熱效果和精確度可以使用熱風(fēng)槍。

藝術(shù)性方面，熱縮管有多種顏色、紋理可選擇，在改造物的外觀造型設(shè)計中有多種可能性。同樣的設(shè)計，由于后期采用材質(zhì)的差異化則會呈現(xiàn)不同的視覺效果[13]。

生態(tài)環(huán)保方面，PE熱縮管無毒環(huán)保，可降解，通過SGS環(huán)保檢測、Sony SS-00259環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不會對人體和環(huán)境造成危害。

由此可見，熱縮管的優(yōu)勢基本可以滿足用戶進行家庭固體廢棄物再利用的需求。熱縮管的受熱快速收攏的特性可以對廢棄物做包邊處理，避免鋒利的邊角對使用者造成傷害；這種特性也可以作為一種收束結(jié)構(gòu)置入廢棄物材料中，當(dāng)按一定規(guī)律重復(fù)此結(jié)構(gòu)時，還可以呈現(xiàn)出韻律感和節(jié)奏感；抗彎、韌性強的特性使其可以作為一種支撐結(jié)構(gòu)置入廢棄物材料；隔熱、防潮、阻燃、絕緣的特性可以使其與多種傳感器或聲光裝置配合加入廢棄物材料，創(chuàng)造出不同的功能；顏色多樣的特性也可以為整體帶來不同的風(fēng)格與美感。熱縮管材料包括PVC熱縮管、PET熱縮管、PE熱縮管、含膠熱縮管、PVDF熱縮管常見的5種，其各自優(yōu)缺點和再設(shè)計改造優(yōu)勢如表1所示。

2.組合設(shè)計的方案分析：基于熱縮管的陶瓷杯改造設(shè)計，包括熱縮管無特定功能和有特定功能兩個方向。對于熱縮管無特定功能，當(dāng)單個的基礎(chǔ)材料強度不夠，需要多個基礎(chǔ)材料集合在一起時，熱縮管起束縛作用；當(dāng)基礎(chǔ)材料長度不夠或結(jié)構(gòu)間斷開時，熱縮管起連接作用；當(dāng)基礎(chǔ)材料局部損壞或缺失，或形狀不規(guī)則時，熱縮管起包裹作用；熱縮管也可以作為裝飾性功能。對于熱縮管有特定功能，從材質(zhì)、觸感、形狀、外觀等角度尋找與熱縮管具有共性的材料，如硅膠、橡膠、繩子等；接下來去收集這些材料的產(chǎn)品應(yīng)用案例；再對比熱縮管與案例中的相似材料有哪些不同，是否具有相似材料在該案例中所應(yīng)用的材料特性，然后以五感理論、移情理論、仿生設(shè)計等設(shè)計理論為指導(dǎo)進行應(yīng)用與遷移，最后實現(xiàn)成品的實用性、美觀性、趣味性。

熱縮管的特殊之處在于形態(tài)的改變是單一方向的，即收縮方向，且不可逆；而其具有一定的彈性，使其可以收縮固定在其他物體上。大直徑的熱縮管呈筒狀，無底中空，破損的杯子提供了底部和支撐結(jié)構(gòu)。將尺寸合適的熱縮管套在杯口，加熱熱縮管下部，使其牢牢固定在陶瓷杯上；再旋轉(zhuǎn)加熱熱縮管上部，使其均勻收縮至美觀合適的大小，即可制成一個花瓶，如圖2所示。

結(jié)語

通過對可回收垃圾的再利用現(xiàn)狀、需求和設(shè)計改造方法進行深刻分析，基于建筑改造原則的干預(yù)、置入和裝置策略，提出可回收垃圾再利用的局部設(shè)計、組合設(shè)計和混合設(shè)計的廢棄物改造方法?；跓峥s管材料，進行陶瓷杯改造設(shè)計案例研究，提出可回收垃圾的再利用設(shè)計改造路徑。通過本文提出的可回收垃圾再利用方法，以期降低可回收垃圾的不利用和不當(dāng)利用，減少家庭固體廢棄物的污染，提高資源利用率，推動群眾的生態(tài)環(huán)保行動。

基金項目：

1 . 2 0 2 1年南京林業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃校企合作基金項目（202110298156H）；

2.利用新材料CMF進行產(chǎn)品創(chuàng)新的教學(xué)設(shè)計研究，教育部產(chǎn)學(xué)研項目（202102298011）。

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