第8章綠色設(shè)計(jì)

1、第8章 綠色設(shè)計(jì)張東編寫8.1 概述 綠色設(shè)計(jì) （Green Design）是20世紀(jì)80末出現(xiàn)的一股國(guó)際設(shè)計(jì)潮流，綠色設(shè)計(jì)反映了人們對(duì)于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，同時(shí)也體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師道德和社會(huì)責(zé)任心的回歸。 綠色設(shè)計(jì)的興起和廣泛應(yīng)用正逐步改變著一貫以來(lái)以大量消耗資源為主的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，改變著人們的生活方式和消費(fèi)觀念，它為人們提供了一種解決人-機(jī)-環(huán)境關(guān)系協(xié)調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。8.1.1 綠色設(shè)計(jì)的概念 綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品及其壽命周期全過(guò)程的設(shè)計(jì)中，要充分考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的同時(shí)，更要優(yōu)化各種相關(guān)因素，使產(chǎn)品及

2、其制造過(guò)程中對(duì)環(huán)境的總體負(fù)面影響減到最小，各項(xiàng)指標(biāo)符合綠色環(huán)保的要求。 其基本思想是：在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)而言，綠色設(shè)計(jì)的核心是“5R” 即節(jié)約資源，減少污染（Reduce）； 綠色生活，環(huán)保選購(gòu)（Reevaluate）； 重復(fù)使用，多次利用（Reuse）； 分類回收，循環(huán)再生（reeycle）； 保護(hù)自然，萬(wàn)物共存（Reseue）等方面。 不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并再生循環(huán)或重新利用。 8.1.2 綠色設(shè)計(jì)的必要性 以

3、往的工業(yè)設(shè)計(jì)始終沒(méi)有把環(huán)境因素考慮其中，即在設(shè)計(jì)中沒(méi)有融入綠色的概念，這也是其最大的不足之處，從而間接地給人類帶來(lái)了一些不良的影響。 任何一種產(chǎn)品，無(wú)論其壽命有多長(zhǎng)，但它最終避免不了因老化損壞被廢棄的結(jié)局。以往的設(shè)計(jì)，因沒(méi)有綠色的意識(shí)，造成產(chǎn)品被廢棄后不可回收，不可重復(fù)利用，從而使產(chǎn)品廢棄物越積越多。同樣因?yàn)闆](méi)有綠色設(shè)計(jì)意識(shí)，在設(shè)計(jì)中會(huì)選擇一些有毒的材料或難以降解的材料，從而使產(chǎn)生的產(chǎn)品廢棄物污染環(huán)境。 隨著世界人口的劇增，產(chǎn)品廢棄物生活垃圾產(chǎn)生的速度也越來(lái)越快，據(jù)報(bào)道，90年代以來(lái)，全世界每年要產(chǎn)生大約10億噸生活垃圾，這幾乎是整個(gè)人類體重的3倍。面對(duì)這堆積如山的垃圾，目前主要有3種處理方法

4、： （l）填埋； （2）焚燒； （3）堆肥。 但這都是“有污治污”的末端處理方法。且在處理過(guò)程中有可能產(chǎn)生二次污染。在新的世紀(jì)里，為了從根本上解決這排山倒海般的垃圾，減少污染，只有在工業(yè)設(shè)計(jì)中走綠色設(shè)計(jì)的道路。 在國(guó)與國(guó)之間進(jìn)行貿(mào)易時(shí)，有些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家會(huì)利用其先進(jìn)技術(shù)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)、實(shí)行他們的所謂“環(huán)境標(biāo)志”或“綠色標(biāo)志”，制造一種最大的非關(guān)稅貿(mào)易壁壘，即“綠色貿(mào)易壁壘”，使發(fā)展中國(guó)家面臨不利的貿(mào)易態(tài)勢(shì)。 沒(méi)有綠色標(biāo)志的產(chǎn)品，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就會(huì)拒絕進(jìn)口，在價(jià)格和關(guān)稅方面也不給予優(yōu)惠，并采取歧視性待遇從而使發(fā)展中國(guó)家蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 為了克服這種綠色貿(mào)易壁壘，我們所能做的就是大力提倡綠色設(shè)計(jì)，從根

5、本上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色性。 8.2 產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì) 8.2.1綠色產(chǎn)品的定義和內(nèi)涵 綠色產(chǎn)品是在不增加成本，不犧牲產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，在產(chǎn)品生命周期全過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，資源利用率極高，能源消耗最低的產(chǎn)品。綠色產(chǎn)品具有豐富的內(nèi)涵，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:（1）優(yōu)良的環(huán)境友好性，即產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用乃至廢棄、回收、處理處置的各個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境無(wú)害或危害甚小。（2）最大限度地利用材料資源，綠色產(chǎn)品應(yīng)盡量減少材料使用量，減少使用材料的種類，特別是稀有昂貴材料及有毒、有害材料。（3）最大限度地節(jié)約能源，綠色產(chǎn)品在其生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)所消耗的能源應(yīng)最少。8.2.2綠色產(chǎn)品的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其認(rèn)證 綠色產(chǎn)品

6、至今尚無(wú)嚴(yán)格準(zhǔn)確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但從消費(fèi)市場(chǎng)來(lái)看，目前得到公認(rèn)的綠色標(biāo)準(zhǔn)包括以下三條:（1）產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中少用資源和能源，并且不污染環(huán)境。（2）產(chǎn)品在使用過(guò)程中能耗低，不會(huì)對(duì)使用者造成危害，也不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染物。（3）產(chǎn)品使用后可以和易于拆卸、回收、翻新或能夠安全廢置并長(zhǎng)期無(wú)慮。北歐 歐盟 德國(guó) 瑞典 加拿大泰國(guó) 辛巴威 日本 克羅地亞 捷克各國(guó)綠色標(biāo)志或稱環(huán)境標(biāo)志 印度 西班牙 匈牙利 奧地利 美國(guó)法國(guó) 荷蘭 新加坡 新西蘭 以色列 綠色產(chǎn)品的概念是20世紀(jì)70年代在美國(guó)政府起草的環(huán)境污染法規(guī)中首次提出的。 但真正的綠色產(chǎn)品首先誕生于前聯(lián)邦德國(guó)，1987年該國(guó)實(shí)施一項(xiàng)被稱為“藍(lán)天使”的計(jì)劃，對(duì)

7、在生產(chǎn)和使用過(guò)程中都符合環(huán)保要求，且對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康無(wú)損害的商品，環(huán)境標(biāo)志委員會(huì)則授予該產(chǎn)品綠色標(biāo)志。目前，德國(guó)綠色標(biāo)志產(chǎn)品己達(dá)7500多種，占其全國(guó)商品的30%。 其后日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)也相繼建立自己的綠色標(biāo)志認(rèn)證制度，以保證消費(fèi)者自識(shí)別產(chǎn)品的環(huán)保性質(zhì)，同時(shí)鼓勵(lì)廠商生產(chǎn)低污染的綠色產(chǎn)品。 我國(guó)于1993年實(shí)行綠色標(biāo)志認(rèn)證制度，并制訂了嚴(yán)格的綠色標(biāo)志產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 目前涉及七類產(chǎn)品，即家用制冷器具、氣溶膠制品、可降解地膜、車用無(wú)鉛汽油、水性涂料和衛(wèi)生紙。中國(guó)大陸 香港地區(qū) 臺(tái)灣地區(qū)圖8-2 我國(guó)的綠色標(biāo)志 我國(guó)的環(huán)境標(biāo)志圖形由青山、綠水、太陽(yáng)和10個(gè)環(huán)組成，如圖8-2所示。 中心結(jié)構(gòu)表示人

8、類賴以生存環(huán)境，外圍的十個(gè)環(huán)緊密結(jié)合，表示公眾參與，其寓意為“全民聯(lián)合起來(lái)，共同保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境”。8.2.3 產(chǎn)品包裝的綠色設(shè)計(jì) 綠色包裝是指對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康無(wú)害，能循環(huán)復(fù)用和再生利用，可促進(jìn)持續(xù)發(fā)展的包裝。 也就是說(shuō)包裝產(chǎn)品從原材料選擇、產(chǎn)品制造、使用、回收和廢棄物的整個(gè)過(guò)程均應(yīng)符合保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求。 它包括了節(jié)省資源、能源，減量、避免廢棄物產(chǎn)生，易回收復(fù)用再循環(huán)利用，可焚燒或降解等保護(hù)生態(tài)環(huán)境要求的內(nèi)容。 綠色包裝一般具有四方面的內(nèi)涵，即材料最省、廢棄物最少，且節(jié)省資源和能源； 易于回收再利用和再循環(huán) 廢棄物燃燒產(chǎn)生新能源而不產(chǎn)生二次污染: 包裝材料最少和自行分解、不污染環(huán)境

9、。 因此推行綠色包裝的目標(biāo)，就是要以保存最大限度的自然資源、形成最小數(shù)量的廢棄物和最低限度的環(huán)境污染。8.2.4 綠色消費(fèi) 綠色消費(fèi)是一種追求健康，崇尚自然，有益于環(huán)境保護(hù)的消費(fèi)方式，是人們?yōu)榱松a(chǎn)和生活的需要，購(gòu)買和消耗符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的商品。 也就是說(shuō)是利用消費(fèi)者的環(huán)境意識(shí)在市場(chǎng)上形成一個(gè)龐大的環(huán)保消費(fèi)趨勢(shì)，來(lái)引導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和制造符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境和諧演進(jìn)的目標(biāo)。 綠色消費(fèi)的興起是人類社會(huì)生產(chǎn)力高度發(fā)展與自然環(huán)境再生能力下降矛盾尖銳化的結(jié)果。綠色消費(fèi)是人類消費(fèi)活動(dòng)得到大自然無(wú)情報(bào)復(fù)之后的覺(jué)醒，是全新觀念的理性消費(fèi)，是帶著環(huán)保意識(shí)的消費(fèi)活動(dòng)。 當(dāng)人類的歷史進(jìn)入2

10、0世紀(jì)70年代后，隨著環(huán)境問(wèn)題惡化，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，尤其進(jìn)入80年代，以保護(hù)環(huán)境為主題的“綠色運(yùn)動(dòng)”在全球逐步展開(kāi)。 西方國(guó)家相繼爆發(fā)了以“綠色食品”為主導(dǎo)的綠色革命。當(dāng)人們?cè)谫?gòu)買物品時(shí)，不僅僅關(guān)心產(chǎn)品功能、壽命、款式和價(jià)格，而且更加關(guān)心產(chǎn)品的環(huán)境性能，寧愿多花錢購(gòu)買綠色產(chǎn)品。 據(jù)國(guó)外的一項(xiàng)消費(fèi)調(diào)查表明，有75%以上的美國(guó)人表示，企業(yè)和產(chǎn)品的綠色形象會(huì)直接影響他們的購(gòu)買行為在歐洲市場(chǎng)上有近一半的消費(fèi)者購(gòu)買產(chǎn)品時(shí)會(huì)考慮環(huán)保問(wèn)題，其中94%的意大利人青睞于綠色產(chǎn)品，82%的德國(guó)人在消費(fèi)產(chǎn)品時(shí)會(huì)注重環(huán)境因素，在亞洲、日本、韓國(guó)和香港等地的消費(fèi)者也都熱衷于綠色產(chǎn)品。8.3 綠色設(shè)計(jì)的原則與方法

11、8.3.1 綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 綠色設(shè)計(jì)是這樣一種設(shè)計(jì)，即在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、質(zhì)量等。 綠色設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)必須按環(huán)境保護(hù)的指標(biāo)選用合理的原材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在制造和使用過(guò)程中降低能耗、不產(chǎn)生毒副作用，其產(chǎn)品易于拆卸和回收，回收的材料可用于再生產(chǎn)。表8-1 綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較比較因素傳統(tǒng)設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的為需求而設(shè)計(jì)為需求和環(huán)境而設(shè)計(jì)，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求設(shè)計(jì)依據(jù)依據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品提出的功能、性能、質(zhì)量及成本要求來(lái)設(shè)計(jì)依據(jù)環(huán)境效益和

12、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)與產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量及成本要求來(lái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)人員很少或沒(méi)有考慮到有效的資源再生利用及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響要求設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品的構(gòu)思及設(shè)計(jì)階段，必須考慮降低能耗、資源重復(fù)利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)技術(shù)或工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中很少考慮產(chǎn)品回收處理（有也僅是有限的材材料回收），采取“末端治理”措施在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中充分考慮可拆卸、易回收，不產(chǎn)生或產(chǎn)生最少的廢棄物，從根本上消除了污染物的產(chǎn)生產(chǎn)品特性傳統(tǒng)意義上的一般產(chǎn)品綠色產(chǎn)品或綠色標(biāo)志產(chǎn)品8.3.2綠色設(shè)計(jì)的原則綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比較應(yīng)遵循以下原則：（1）資源最佳利用原則（2）能量消耗最少原則（3）最小污染原則（4）零損

13、害原則（5）技術(shù)先進(jìn)原則（6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則8.3.3產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 在進(jìn)行綠色產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師必須要了解到綠色設(shè)計(jì)是一種與技術(shù)結(jié)合很緊密的設(shè)計(jì)。 目前的綠色設(shè)計(jì)方法主要有生命周期設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)，面向拆卸的設(shè)計(jì)，面向回收的設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等。（1）生命周期設(shè)計(jì) 產(chǎn)品生命周期又稱生命循環(huán)或壽命周期，是指產(chǎn)品從自然中來(lái)，到自然中去的全過(guò)程，即產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€(gè)生命過(guò)程各階段。包括從自然中獲取最初資源，經(jīng)過(guò)開(kāi)采、加工、再加工等生產(chǎn)過(guò)程形成最終產(chǎn)品，又經(jīng)過(guò)產(chǎn)品存儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售、使用等過(guò)程，直至產(chǎn)品報(bào)廢或處置，構(gòu)成物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一個(gè)生命周期。 生命周期設(shè)計(jì)實(shí)

14、際上是面向產(chǎn)品生命周期所有環(huán)節(jié)、所有方面的設(shè)計(jì)。（2）模塊化設(shè)計(jì) 模塊化設(shè)計(jì)就是對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足不同的需求。 任何一個(gè)產(chǎn)品，都是由若干具有一定功能的部件組成的。設(shè)計(jì)時(shí)將各個(gè)部件設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，各模塊間能方便地進(jìn)行聯(lián)接，每個(gè)模塊也能方便地獨(dú)立出來(lái)，這不但將簡(jiǎn)化整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，而且可使產(chǎn)品的維修模塊化，同時(shí)便于模塊的重復(fù)使用和回收。（3）面向拆卸的設(shè)計(jì)表8-2可拆卸性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則目標(biāo)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則減少拆卸的工作量減少所用材料的種類、采用互相兼容的材料、盡量將各部件

15、結(jié)合成模塊、將有害材料組裝成特定模塊、有價(jià)值及可重復(fù)使用的零件應(yīng)容易拆卸產(chǎn)品可預(yù)見(jiàn)性避免易老化及腐蝕材料的連接、避免零部件被污染和腐蝕易于拆卸減少緊固件數(shù)量、盡量采用相同的緊固方法、易于接近拆卸點(diǎn)、避免在塑料部件中嵌入金屬件易于分離盡量避免二次處理（油漆、涂層、電鍍等）、對(duì)不同材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)或用顏色加以識(shí)別減少多樣性利用標(biāo)準(zhǔn)零部件、最大程度的減少緊固件類型（4）面向回收的設(shè)計(jì) 產(chǎn)品在被用戶使用完畢之后就進(jìn)入了回收處理過(guò)程，為了對(duì)這些壽命結(jié)束的產(chǎn)品進(jìn)行安全及時(shí)、經(jīng)濟(jì)可靠的處理，盡量減少其對(duì)環(huán)境的影響，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可回收設(shè)計(jì)。 可回收性設(shè)計(jì)是指:在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期充分考慮其零件材料的回收可能性、回收價(jià)

16、值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收性有關(guān)的一系列問(wèn)題，最終達(dá)到零件材料資源、能源的最大利用，并對(duì)環(huán)境污染為最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法。 面向回收的設(shè)計(jì)思想，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)師能考慮產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程，既減少了對(duì)環(huán)境的影響，又使資源得到充分利用，同時(shí)還明顯降低了產(chǎn)品成本。（5）產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì) 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品功能和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和工具，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能滿足當(dāng)前和將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的市場(chǎng)需求。 產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命能有效地減少各種原材料、資源的使用，并相應(yīng)地也減少產(chǎn)品報(bào)廢、產(chǎn)品處理的費(fèi)用。 一方面，長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)通過(guò)分析產(chǎn)品及其零部件失效的原因，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從

17、而提高產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性以及維修性，達(dá)到延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命的目的。 另一方面，長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)并非一味地延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命期，而是利用模塊化設(shè)計(jì)、開(kāi)放性設(shè)計(jì)、可維修性設(shè)計(jì)、可重構(gòu)性設(shè)計(jì)和技術(shù)預(yù)測(cè)以及軟硬件的可升級(jí)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)理論和方法，最大限度地減少產(chǎn)品過(guò)時(shí)和淘汰。（6）產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計(jì) 節(jié)能設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、工藝或利用新技術(shù)、新理論使產(chǎn)品在使用過(guò)程中消耗能量最少、能量損失最少?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的人都在關(guān)注產(chǎn)品在使用過(guò)程中所消耗的資源及其給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，對(duì)其使用造成的能源消耗問(wèn)題應(yīng)給予足夠的重視。 面向能源節(jié)省也關(guān)系到產(chǎn)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的運(yùn)輸也需要消耗能源，產(chǎn)生污染。（

18、7）產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì) 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)是建立在利用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程構(gòu)想的基礎(chǔ)之上的。它以計(jì)算機(jī)仿真和產(chǎn)品全生命周期建模為基礎(chǔ)。集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、并行工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等諸多技術(shù)為一體，在虛擬條件下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和分析。 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)不僅可真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與過(guò)程的集成，同時(shí)還可以有效地組織市場(chǎng)信息、技術(shù)信息、資源信息等，促進(jìn)異地分布式協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的實(shí)現(xiàn)，并為創(chuàng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供較好的運(yùn)行條件和機(jī)制。 這項(xiàng)技術(shù)不僅能縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省制造成本，而且還可以減少生產(chǎn)過(guò)程中不必要的浪費(fèi)，對(duì)有效節(jié)約資源具有重要的意義。8.4 綠色設(shè)計(jì)流程 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)

19、計(jì)流程是指按照產(chǎn)品的一般規(guī)律，遵循分階段按時(shí)間順序模型展開(kāi)的設(shè)計(jì)進(jìn)程和步驟。 一般新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程大致有以下幾個(gè)階段:需求分析階段-新構(gòu)想發(fā)展的階段-提案階段-設(shè)計(jì)提案評(píng)估階段-設(shè)計(jì)定案表現(xiàn)和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)-提案、移交-技術(shù)或生產(chǎn)單位。 而綠色設(shè)計(jì)過(guò)程一般需經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：需求分析、提出明確的設(shè)計(jì)要求、概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)實(shí)施，如圖8-3所示。圖8-3 產(chǎn)品綠色開(kāi)發(fā)流程圖8.4.1綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程基本構(gòu)架 由于綠色設(shè)計(jì)的目的是在設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、有效的產(chǎn)品的同時(shí)也要盡可能考慮到產(chǎn)品各方面的環(huán)境因素。 產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)流程主要包括以下幾個(gè)階段:綠色產(chǎn)品規(guī)劃，綠色產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，綠色材料選擇

20、，綠色設(shè)計(jì)方法，綠色包裝設(shè)計(jì)等，詳見(jiàn)圖8-4。圖8-4 產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的流程8.4.2 綠色產(chǎn)品規(guī)劃 產(chǎn)品規(guī)劃是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提，也是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程的第一階段，產(chǎn)品規(guī)劃中的決策錯(cuò)誤必然導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程的徒勞和最終的失敗。 產(chǎn)品規(guī)劃的任務(wù)是在掌握技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)走向的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地尋找和選擇有前途的產(chǎn)品作為開(kāi)發(fā)對(duì)象，進(jìn)而明確開(kāi)發(fā)目標(biāo)和要求，并制訂企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)期和近期計(jì)劃。 綠色產(chǎn)品規(guī)劃是指尋找和選擇產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)象，使得在滿足市場(chǎng)需求的前提下，產(chǎn)品生命周期全過(guò)程要符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求。8.4.3 綠色產(chǎn)品方案設(shè)計(jì) 產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)一般是指涉及產(chǎn)品原理、方法、總體布局、產(chǎn)品類型等方面的選擇和設(shè)計(jì)，產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)

21、的優(yōu)劣將在很大程度上決定產(chǎn)品及其制造過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。 綠色產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)是指選擇和設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案，使得在保證產(chǎn)品功能和質(zhì)量以及其它必要條件的前提下，產(chǎn)品及其制造過(guò)程的資源利用率盡可能高、環(huán)境污染盡可能小。8.4.4 綠色產(chǎn)品材料選擇（1）綠色材料的定義 綠色材又稱環(huán)境協(xié)調(diào)材料 （Environmental eonscious Materials）或生態(tài)材料（Ecomaterials），是指那些具有良好使用性或功能，并對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染少，有利于人類健康，再生利用率高或可降解循環(huán)利用，在制備、使用、廢棄直至再生循環(huán)的整個(gè)過(guò)程，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的一大類材料。 綠色材料的主要概念包括材

22、料本身的先進(jìn)性（優(yōu)質(zhì)的、生產(chǎn)能耗低的材料）；生產(chǎn)過(guò)程的安全性（低噪聲、無(wú)污染）；材料使用的合理性（節(jié)省的、可回收的）；以及符合現(xiàn)代工學(xué)的要求等。（2）綠色產(chǎn)品材料的選擇原則 綠色材料是綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和前提，也是綠色設(shè)計(jì)選材的最終目標(biāo)。 一般來(lái)說(shuō)必須考慮避免有害物質(zhì)、盡量選用天然材料或新型綠色材料、選用低能耗低成本材料、減少所用材料種類、所選材料應(yīng)“物盡其用”等等。8.4.5 綠色產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 綠色產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是采用盡可能合理和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，以減少資源的消耗和浪費(fèi)，從而減少對(duì)環(huán)境的影響。 綠色產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要可以從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)、可拆卸性設(shè)計(jì)、面向回收的設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)

23、等方面考慮。（1）簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 在滿足產(chǎn)品功能要求的前提下，簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，盡量避免設(shè)計(jì)可有可無(wú)的零件，采用功能多樣化和復(fù)合化的零件以及簡(jiǎn)單的聯(lián)接方法，使整體裝置的零件數(shù)減少，可大大減少資源消耗。（2）優(yōu)化構(gòu)件布置 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，合理布置構(gòu)件，使機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸減小，可減少產(chǎn)品的材料消耗。（3）改善構(gòu)件受力狀況 構(gòu)件的受力狀況從以下兩方面影響材料消耗:第一，在滿足同等承載能力的前提下，受力狀況好的構(gòu)件可采用較小的截面，材料消耗少；第二，受力狀況好的構(gòu)件，使用壽命長(zhǎng)，減少因構(gòu)件破壞失效而造成的資源損失。（4）改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)工藝性 具有良好結(jié)構(gòu)工藝性的零件，不僅易于加工，降低廢品率，而且

24、加工中的動(dòng)力消耗和設(shè)備損耗少，無(wú)需專用設(shè)備。而結(jié)構(gòu)工藝性差的零件不僅加工工藝復(fù)雜，耗費(fèi)工時(shí)，容易出現(xiàn)工藝廢品，而且需要專用刀、夾、量具才能加工，增加了設(shè)備損耗和制造專用工裝的資源消耗。8.5 綠色設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 較好的評(píng)價(jià)方法必須具有以下特點(diǎn): （1）全面性 （2）協(xié)同性 （3）適用性 （4）指導(dǎo)性8.5.1綠色設(shè)計(jì)的生命周期評(píng)價(jià)方法 產(chǎn)品生命周期又稱生命循環(huán)或壽命周期，是指產(chǎn)品從自然中來(lái)到自然中去的全過(guò)程，即產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€(gè)生命過(guò)程各階段。包括從自然中獲取最初資源，經(jīng)過(guò)開(kāi)采、冶煉、加工、再加工、等生產(chǎn)過(guò)程形成最終產(chǎn)品，又經(jīng)過(guò)產(chǎn)品存儲(chǔ)、批發(fā)、使用等過(guò)程，直至產(chǎn)品報(bào)廢或處置，構(gòu)成物

25、質(zhì)轉(zhuǎn)化的一個(gè)生命周期。 產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題不僅發(fā)生在產(chǎn)品的廢棄處理的過(guò)程中，還同時(shí)發(fā)生在產(chǎn)品的制造、運(yùn)輸、流通、使用、以及產(chǎn)品及包裝廢棄物的回收處理等產(chǎn)品生命周期的其他階段中。 生命周期評(píng)價(jià) LCA（Life Cycle Assessment）是國(guó)際上普遍認(rèn)同的評(píng)價(jià)方法之一。生命周期評(píng)價(jià)有效地考慮了產(chǎn)品整個(gè)生命周期與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生命周期活動(dòng)的相互作用。 生命周期評(píng)價(jià)即從產(chǎn)品最初的原材料采掘到產(chǎn)品使用后最終廢棄物處理進(jìn)行全過(guò)程的跟蹤、定量分析與定性分析。8.5.2生命周期評(píng)價(jià)的步驟 LCA分析是評(píng)價(jià)產(chǎn)品在生命周期各個(gè)階段對(duì)環(huán)境影響的最常用工具 國(guó)外的一些大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)從不同的角度，應(yīng)用

26、不同的方法和模型，開(kāi)發(fā)了比較成熟的LCA分析軟件 如荷蘭的Eeo2it，Eeo2indieator99，CML2（2001），丹麥的EDIP/UMIP，瑞典的EPS2000，瑞士的Ecopoints1997等。一般來(lái)說(shuō)LCA分析普遍包括以下4個(gè)步驟:（1）目的和范圍的確定。它說(shuō)明開(kāi)展LCA的目的和意圖、研究結(jié)果可能應(yīng)用的領(lǐng)域，確定LCA的研究范圍，保證研究的廣度、深度與要求的目標(biāo)一致。（2）清單分析。量化和評(píng)價(jià)所研究的產(chǎn)品在整個(gè)生命周期各個(gè)階段，資源和能量使用以及環(huán)境釋放的過(guò)程。（3）生命周期影響評(píng)價(jià)。將清單數(shù)據(jù)通過(guò)分類、特征化和加權(quán)，進(jìn)一步與環(huán)境影響聯(lián)系起來(lái)，讓非專業(yè)的環(huán)境管理決策者更容易理

27、解。（4）解釋。根據(jù)規(guī)定的目的和范圍，綜合考慮清單分析和影響評(píng)價(jià)的發(fā)現(xiàn)，從而形成結(jié)論并提出建議。8.6 綠色設(shè)計(jì)案例分析 8.6.1 多功能產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì) 在綠色設(shè)計(jì)理念下，多功能產(chǎn)品設(shè)計(jì)被賦予了新的內(nèi)涵，它不再是多個(gè)功能的簡(jiǎn)單組合，而是在不增加成本、不浪費(fèi)材料的前提下，擴(kuò)展產(chǎn)品的功能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，盡可能地物盡其用。 通過(guò)模糊化多功能設(shè)計(jì)、相關(guān)功能集成設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)產(chǎn)品二次功能的設(shè)計(jì)、提升產(chǎn)品精神功能的設(shè)計(jì)等可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的這種多功能化。1模糊化多功能設(shè)計(jì) 通常一件產(chǎn)品的使用功能是確定的，如座椅是用來(lái)坐的，桌子是用來(lái)支撐物品的，衣柜是用來(lái)存放衣物的。這些功能固定的產(chǎn)品已成為人們工作和生活中不可

28、缺少的用品。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，各種新產(chǎn)品不斷推出，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，使用壽命逐漸縮短，很多產(chǎn)品不斷地從生活中退出。被淘汰產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件和材料并沒(méi)有失效，只是由于產(chǎn)品的單一固定功能的淘汰，使產(chǎn)品不得不成為垃圾，從而造成資源的浪費(fèi)，也給環(huán)境造成很大壓力。 從綠色設(shè)計(jì)的角度，可以探索一種模糊化多功能設(shè)計(jì)方法。在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)劃產(chǎn)品多種可能的模糊化使用功能，使用者可以發(fā)揮自己的想象力創(chuàng)造性地使用產(chǎn)品，使產(chǎn)品功能得到擴(kuò)展和延伸。 經(jīng)常變換使用功能，可避免單調(diào)乏味，保持產(chǎn)品的新鮮感，使產(chǎn)品不會(huì)因?yàn)楣δ軉我欢^(guò)早淘汰，從而延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。 模糊化多功能即一種產(chǎn)品存在多種可能的使用功能

29、。 如圖8-5所示的Alex Hochstrasser設(shè)計(jì)制造的Bilibo玩具，從產(chǎn)品的外觀形態(tài)看不出它是哪一種固定功能的產(chǎn)品。事實(shí)上，它具有多種產(chǎn)品的功能特征，比如具有盛裝功能的盆形特征，具有座椅座面的形態(tài)特征，具有組合玩具的形態(tài)特征等。 圖8-5 Bilibo玩具 圖8-6是荷蘭設(shè)計(jì)師J.P.Meulendijk設(shè)計(jì)的名為Shots的儲(chǔ)酒柜。 當(dāng)裝滿酒瓶時(shí)，一個(gè)個(gè)順序擺放的酒瓶和諧地排列成一條漂亮的弧線，并且可以變換不同的放置方向，具有多種使用方式。 使用方式的變換增加了趣味性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。這個(gè)儲(chǔ)酒柜還具有擺放雜志等多種功能。圖8-6 Shots儲(chǔ)酒柜2相關(guān)功能集成設(shè)計(jì) 相關(guān)功

30、能集成設(shè)計(jì)方法，即把相關(guān)功能合理組合在一件產(chǎn)品中，在不增加成本和制作工藝的情況品的功能，設(shè)計(jì)出一物多用的多功能產(chǎn)品。 如圖8-7所示的產(chǎn)品是一種多功能開(kāi)瓶器，可以方便的開(kāi)啟易拉罐、密封的鐵蓋、旋轉(zhuǎn)式蓋子等，末端的壓按式設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同直徑的瓶蓋進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可吸附在冰箱上，從而巧妙地將各種功能結(jié)合在一起，提高了產(chǎn)品的利用率。圖8-7 多功能開(kāi)瓶器圖8-8 椅子變桌子 圖8-8所示的產(chǎn)品是新加坡設(shè)計(jì)師Jaren Goh設(shè)計(jì)的多功能產(chǎn)品“椅子變桌子”。 一件產(chǎn)品通過(guò)簡(jiǎn)單的折疊變化，可以具有椅子、桌子兩種使用功能。 再如各種充電器等配件產(chǎn)品，出行攜帶多有不便。把這些功能相近的電子配件產(chǎn)品合理組合，相關(guān)

31、結(jié)構(gòu)共用，設(shè)計(jì)出多功能的充電器等配件產(chǎn)品，既能減少材料的過(guò)度浪費(fèi)，又能給使用者帶來(lái)方便。3開(kāi)發(fā)產(chǎn)品二次功能的設(shè)計(jì) 針對(duì)一次性產(chǎn)品使用壽命短的缺點(diǎn)，為了提高產(chǎn)品的使用率，可對(duì)一次性產(chǎn)品進(jìn)行二次功能開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。 如為使飲料瓶二次利用而設(shè)計(jì)的輔助產(chǎn)品收納瓶，去掉頂部，在剪口處用膠布處理一下就成了一個(gè)收納瓶，可以當(dāng)筆筒，插枝花也可以當(dāng)做花瓶。剪下兩個(gè)瓶子的頂端然后對(duì)接，瓶口剛好可以插入蠟燭，就成為了一個(gè)燭臺(tái)，如圖8-9所示。只要發(fā)揮一點(diǎn)綠色設(shè)計(jì)的理念，飲料瓶也能變身實(shí)用物品，使一次性飲料瓶重新煥發(fā)了生機(jī)，延伸了飲料瓶的使用功能，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命，也為環(huán)保出了一份力。圖8-9 飲料瓶二次利用設(shè)計(jì)4提升

32、產(chǎn)品精神功能的設(shè)計(jì) 當(dāng)今人們要求產(chǎn)品在滿足物質(zhì)功能的同時(shí)也應(yīng)具有更高層次的精神功能。人們傾向于簡(jiǎn)單易用、輕松活潑、充滿趣味性的生活用品，要求產(chǎn)品具有豐富的文化內(nèi)涵和情感特征。 由于人們對(duì)具有高層次精神功能的產(chǎn)品傾注了更多的情感，不會(huì)輕易遺棄，甚至?xí)谰檬詹兀@就大大提高了產(chǎn)品的使用價(jià)值和壽命。 這種情感化設(shè)計(jì)已成為當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，并成為提升產(chǎn)品品質(zhì)的重要手段。8.6.2 燕尾槽型墻壁板的綠色設(shè)計(jì) 從現(xiàn)有的墻壁板設(shè)計(jì)現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)大部分墻壁板采用的材料、墻壁涂料、膠粘劑、混凝土外加劑等有害物質(zhì)超標(biāo)，對(duì)使用者的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們開(kāi)始追求安全、健

33、康、舒適的建筑環(huán)境，因而，關(guān)于墻壁板的綠色設(shè)計(jì)也隨之應(yīng)運(yùn)而生。 新的墻壁板的設(shè)計(jì)方案需要符合綠色設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，滿足產(chǎn)品材料循環(huán)使用的要求。具體設(shè)計(jì)方法如下：（1）墻壁板設(shè)計(jì)的材料選擇 根據(jù)綠色設(shè)計(jì)材料選擇的要求和原則，在墻壁板的設(shè)計(jì)中采用了塑木型材料（Wood-Plastic Composites簡(jiǎn)稱WPC），是當(dāng)今世界上許多國(guó)家逐步推廣應(yīng)用的新型材料。 該材料是以農(nóng)作物秸稈等廢棄物（農(nóng)作物桔稈、皮殼、竹木屑等）為主原料，應(yīng)用廢舊塑料填充改性和高分子界面化學(xué)等技術(shù)手段，將經(jīng)過(guò)加工處理的廢舊熱塑性塑料和加工粉碎的農(nóng)作物及天然木材廢棄物的木質(zhì)粉與增容劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、膠合劑、潤(rùn)滑劑一起熔融、捏和、混

34、煉制成粒狀或碎片狀，為了配合顧客對(duì)產(chǎn)品顏色的特殊要求,有些產(chǎn)品還會(huì)含有少量的色粉，再經(jīng)高溫高壓可直接擠出冷卻而流變成型制品或把型材再裝配最終產(chǎn)品。 原料中廢棄物的利用比例可高達(dá)95%,不僅可節(jié)省大量寶貴的木材資源,而且不產(chǎn)生二次污染,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,是一種用途非常廣泛,發(fā)展前景極為寬廣的可逆循環(huán)利用的優(yōu)質(zhì)“代木”材料。（2）墻壁板的可拆卸設(shè)計(jì) 生態(tài)設(shè)計(jì)的最直接的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法就是拆卸設(shè)計(jì) 通過(guò)拆卸的墻壁板，應(yīng)使大部分零件可以重復(fù)使用或回收利用； 另外，通過(guò)拆卸使墻壁板的重組和維修更加便利。 為此提出了基于燕尾槽型的墻壁板綠色設(shè)計(jì)方法，如圖8-10所示。圖8-10 墻壁板三維立體圖根據(jù)墻壁板的拆卸設(shè)

35、計(jì)準(zhǔn)則，需先分析其可拆卸的經(jīng)濟(jì)性。圖8-11表示了考慮拆卸時(shí)的墻壁板處置的總成本。1f2f3ff圖8-11 墻壁板拆卸終止點(diǎn)的確定拆卸成本；處理成本；墻壁板回收成本；總回收成本。（3）墻壁板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 1）墻壁板設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化，簡(jiǎn)化了墻壁板的規(guī)格、數(shù)量； 2）在生產(chǎn)時(shí)，由于簡(jiǎn)化了墻壁板的規(guī)格數(shù)，便于質(zhì)量控制，因此提高了加工精度和生產(chǎn)率，相應(yīng)的延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，降低了墻壁板的成本。 3）多功能的轉(zhuǎn)換，在墻壁板的使用過(guò)程中，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)多種功能的轉(zhuǎn)換，并持久耐用，例如，可以將廢舊的燕尾型墻壁板拆卸后用于室外建筑用的活動(dòng)板房墻壁，或用于電話亭、報(bào)亭的墻壁板，實(shí)現(xiàn)了多功能轉(zhuǎn)換以延長(zhǎng)使用

36、壽命。（4）墻壁板的可回收設(shè)計(jì)回收設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 1）墻壁板可回收材料分析 2）回收工藝及方法 3）回收的經(jīng)濟(jì)性 4）回收墻壁板的結(jié)構(gòu)工藝性8.6.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)1工程概況 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中綠色概念的運(yùn)用，需要考慮如何充分利用自然界的太陽(yáng)能，同時(shí)也要注重選擇節(jié)能設(shè)備和系統(tǒng)，以滿足使用要求，力求節(jié)約能源，降低成本。 建筑面積約為71380m2，空調(diào)采暖面積為32872m2。整個(gè)建筑東西長(zhǎng)123.7m，南北寬126.4m，地下1層為商場(chǎng)，地上1層為小商鋪，地上2、3層為賣場(chǎng)及小商鋪，地上4層為空調(diào)機(jī)房，空調(diào)用主機(jī)及冷卻水塔也放在地上4層。表8-3 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)夏季冬季新風(fēng)量/ m3/(人

37、h)噪聲標(biāo)準(zhǔn)/ dB(A)溫度/ C相對(duì)濕度/ %溫度/ C相對(duì)濕度/ %室內(nèi)參數(shù)263030552空調(diào)冷熱源空調(diào)冷、熱源由設(shè)在頂層一體化空調(diào)提供。其中設(shè)置1臺(tái)500 RT的直燃太陽(yáng)能機(jī)組，2臺(tái)500RT的離心式冷水機(jī)組。夏季冷凍水供回水溫度為7/12，冬季熱水供回水溫度為65/57，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)優(yōu)先使用太陽(yáng)能機(jī)組，以達(dá)到環(huán)保、綠色、節(jié)能。（1）一體化太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組 小型非電空調(diào)的加熱源在目前空調(diào)系統(tǒng)中主要以燃?xì)鉃橹?，如果采用太?yáng)能這種可再生能源替代燃?xì)猓梢怨?jié)省很大一部分的運(yùn)行費(fèi)用。 該工程的計(jì)算冷負(fù)荷為5021 kW（1428RT），熱負(fù)荷1760kW，通過(guò)分析比較后選用1臺(tái)制冷量為5

38、00RT的太陽(yáng)能空調(diào)制冷機(jī)組，充分利用太陽(yáng)能這種可再生能源。 同時(shí)配置2臺(tái)兩制冷量為500RT三級(jí)離心式壓縮機(jī)組。 在空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中優(yōu)先使用太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組，當(dāng)該機(jī)組制冷量不能滿足要求時(shí)開(kāi)啟離心式冷水機(jī)組。 太陽(yáng)能制冷、制熱過(guò)程中，如果空調(diào)負(fù)荷小于太陽(yáng)能提供的能量，則將多余的能量輸送到蓄能罐內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)。 在沒(méi)有太陽(yáng)能的時(shí)候再將儲(chǔ)存的能量輸送到空調(diào)系統(tǒng)中，同時(shí)還可以提供生活熱水，從而全部利用所集熱到的太陽(yáng)能。圖8-12 太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組3太陽(yáng)能空調(diào)主機(jī)能耗分析 設(shè)計(jì)太陽(yáng)能吸收面板采用可跟蹤太陽(yáng)位置的跟蹤面板，由于投射在水平面的和跟蹤面的直射輻射不同，投射在水平面（北京地區(qū)）年平均值為620W/m2，

39、跟蹤面的直射輻射平均值為830 W/m2，實(shí)際集熱效率40%，則實(shí)際平均集熱取值為332 W/m2。圖8-13 弧型陽(yáng)光跟蹤面和采用平面集熱板全年平均集熱量對(duì)比圖 如圖8-13所示，圖中系列1為平面集熱板集熱曲線，系列2為弧形陽(yáng)光跟蹤面集熱板集熱曲線。每塊集熱板集熱面積為13.225 m2，共262塊集熱板。取年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為h=2400，則年回收的熱量為276萬(wàn)kWh。年回收熱量相當(dāng)于天然氣的耗量為（天然氣熱值為10kWh/m3）27.6萬(wàn)m3，相當(dāng)于每年節(jié)省天然氣總價(jià)值（天然氣價(jià)格未來(lái)7年平均價(jià)取2.3元/m3）63.5萬(wàn)元，需要7年左右時(shí)間可以回收全部投資。 所以太陽(yáng)能空調(diào)比一體化非電空調(diào)

40、每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用74.2萬(wàn)元，20年生命周期內(nèi)比一體化非電空調(diào)共可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用1480萬(wàn)元。4離心式制冷機(jī)組選擇 為了彌補(bǔ)太陽(yáng)能機(jī)組制冷量的不足，該工程還設(shè)置2臺(tái)高能效、低噪聲制冷量均為500 RT的離心式制冷機(jī)組，該機(jī)組采用三級(jí)壓縮，將三級(jí)壓縮、直接傳動(dòng)和二級(jí)經(jīng)濟(jì)器等先進(jìn)技術(shù)集于一體，該機(jī)組的能效比高達(dá)7.85W/W（0.448 kW/Ton），機(jī)組效率比常規(guī)離心機(jī)組高16%25%。表8-4不同工況下費(fèi)用比較機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行耗電比較部分負(fù)荷運(yùn)行耗電比較三級(jí)離心機(jī)組常規(guī)離心機(jī)組三級(jí)離心機(jī)組常規(guī)離心機(jī)組能效比/(kW/Ton)0.590.650.5090.57輸入功率/kW590650509570

41、20年運(yùn)行費(fèi)用/萬(wàn)元849.6936733821節(jié)電費(fèi)用/萬(wàn)元86.487.8注：電費(fèi)以0.5元/（kWh）計(jì)算，機(jī)組平均每年運(yùn)行4個(gè)月，每月運(yùn)行30 天，每天運(yùn)行12 小時(shí)；部分負(fù)荷計(jì)算時(shí)能效比采用NPLV值，如系統(tǒng)中有多臺(tái)冷水機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，將節(jié)省更多電費(fèi)。在以后空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行中，3臺(tái)空調(diào)制冷主機(jī)優(yōu)先使用太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組，不足時(shí)再考慮離心制冷機(jī)組的開(kāi)啟。5空調(diào)冷卻、通風(fēng)、排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）空調(diào)冷卻系統(tǒng) 在大型公共建筑采暖空調(diào)能耗中，60%70%的能耗被輸送和分配冷、熱量的風(fēng)機(jī)及水泵所消耗。在1年的大部分時(shí)間中空調(diào)系統(tǒng)都處于部分負(fù)荷運(yùn)行，在部分負(fù)荷時(shí)若水泵的效率仍能保持較高水平將節(jié)省很大費(fèi)用。

42、為了節(jié)約水泵能耗，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，該工程設(shè)計(jì)中采用低噪聲3臺(tái)變頻水泵，以根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化水泵變頻運(yùn)行。并且空調(diào)機(jī)組的冷凝水統(tǒng)一回收，作為冷卻塔的補(bǔ)水，把冷凝水的冷量和水量進(jìn)行回收，可以提高冷卻塔的冷卻效率，同時(shí)可以降低冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗。（2）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng) 1層大廳采用了置換通風(fēng)空調(diào)方式，風(fēng)口設(shè)在坐椅下部，新鮮空氣直接送入工作區(qū)，并在地板上形成一層較薄的“空氣湖”，送入的低溫低速的新鮮空氣置換掉室內(nèi)的熱空氣，送風(fēng)在重力作用下先蔓延至整個(gè)地板表面，隨后在后繼送風(fēng)的推動(dòng)和室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱對(duì)流氣流的卷吸提升作用下由下至上流動(dòng)，形成室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)氣流，最后在房間頂部排到室外，排風(fēng)溫度和濃度高于室

43、內(nèi)。 采用環(huán)保的布袋風(fēng)道，在送風(fēng)量相同的情況下，布袋風(fēng)道的出風(fēng)面積可以達(dá)到鐵皮風(fēng)管出風(fēng)面積的40倍左右，送風(fēng)速度小，室內(nèi)氣流均衡能獲得更好的室內(nèi)氣流環(huán)境。布袋送風(fēng)時(shí)不易產(chǎn)生噪音，并有吸收環(huán)境噪音的功能。和普通風(fēng)道相比，干凈衛(wèi)生，能夠有效地防止細(xì)菌、霉菌的孳生，而且多次清洗之后仍然能夠保持較好的抗菌性能，安裝時(shí)可以節(jié)省超過(guò)80%的安裝費(fèi)用并且節(jié)約安裝工時(shí)，可以節(jié)約一部分費(fèi)用。（3）空調(diào)排風(fēng)、排煙系統(tǒng) 室內(nèi)空調(diào)回風(fēng)管兼做排風(fēng)管及消防排煙管，風(fēng)管共用可節(jié)約一次能源。排風(fēng)、排煙風(fēng)機(jī)合用，采用雙速風(fēng)機(jī)。平時(shí)排風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)由消防控制中心給出信號(hào)風(fēng)機(jī)則轉(zhuǎn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 設(shè)計(jì)中汽車庫(kù)設(shè)置了

44、汽車尾氣檢測(cè)設(shè)備，尾氣濃度達(dá)到了設(shè)定值后啟動(dòng)送排風(fēng)系統(tǒng)，濃度低于設(shè)定值后送排風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行。這種通風(fēng)方式與全天運(yùn)行的汽車庫(kù)通風(fēng)系統(tǒng)相比可大量節(jié)省風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗，所以該系統(tǒng)更節(jié)能。同時(shí)，地下車庫(kù)送、排風(fēng)系統(tǒng)與火災(zāi)排煙系統(tǒng)合用，還部分地采用了人防、消防和排風(fēng)共用風(fēng)道，節(jié)約了一次投資。6控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了提高空氣品質(zhì),在室內(nèi)裝設(shè)了CO2濃度測(cè)量?jī)x，通過(guò)對(duì)室內(nèi)CO2濃度的檢測(cè)來(lái)控制空調(diào)機(jī)房新風(fēng)管上的比例積分調(diào)節(jié)閥調(diào)整新風(fēng)、回風(fēng)的比例；同時(shí)室外安裝溫濕度傳感器通過(guò)焓差來(lái)確定過(guò)渡季。 進(jìn)一步在定風(fēng)量系統(tǒng)中通過(guò)在室內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器來(lái)控制水管路上電動(dòng)閥的開(kāi)啟度；令空調(diào)冷熱水供回水系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷的變化確定冷水機(jī)組

45、及冷熱水泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。 而空調(diào)冷熱水泵則由供回水管主干管壓差控制變頻泵的臺(tái)數(shù)及頻率，采用三級(jí)離心式冷水機(jī)組進(jìn)行控制，可以方便有效地實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減耗，使機(jī)組達(dá)到較好的節(jié)能效果。 該暖通空調(diào)系統(tǒng)充分體現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)的概念，利用天然的可再生能源來(lái)消除空調(diào)負(fù)荷，降低傳統(tǒng)空調(diào)中對(duì)能源的消耗，同時(shí)采用天然資源的方案大大減小了排放氣體對(duì)自然環(huán)境的破壞，為用戶提供了健康、舒適的環(huán)境。8.6.4齒輪加工機(jī)床的綠色設(shè)計(jì) 齒輪加工機(jī)床是一種技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝備，已成為汽車、摩托車、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電和船舶等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。 特別是隨著汽車工業(yè)和風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)齒輪的需求量日益增加，對(duì)齒輪加工的效率

46、、質(zhì)量及加工成本的要求愈來(lái)愈高。 傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床在加工過(guò)程中有以下特點(diǎn)：切削鋼齒輪時(shí)，應(yīng)用切削液可提高刀具壽命，改善加工表面質(zhì)量，有利于排出切削熱而不致引起機(jī)床的熱變形；但是，高速切削過(guò)程中切削液的飛濺和形成的油霧對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類特別有害，變質(zhì)切削液的排放也會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境；機(jī)床漏油、混油現(xiàn)象嚴(yán)重；由于機(jī)床的材料用量、能耗、油耗及附加費(fèi)用偏高，導(dǎo)致齒輪加工成本高，據(jù)日本三菱重工資料報(bào)道，濕式齒輪加工中消耗的切削液及切削液附加裝置的費(fèi)用占加工成本的20%左右；齒輪加工生產(chǎn)效率低下，加工質(zhì)量差，已難以滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。1齒輪加工機(jī)床特性分析 齒輪加工機(jī)床的生命周期過(guò)程包括齒輪加工機(jī)床設(shè)計(jì)制造

47、過(guò)程、齒輪加工生產(chǎn)過(guò)程以及機(jī)床淘汰或報(bào)廢過(guò)程三個(gè)主要階段。這三個(gè)階段均不斷地消耗物料、能量并產(chǎn)生環(huán)境排放，其各個(gè)階段與資源環(huán)境交換過(guò)程如圖8-14所示。 傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床特性總結(jié)如表8-5所示。相比于其他機(jī)床，如車床、加工中心、鏜床等，齒輪加工機(jī)床傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工過(guò)程中切削油消耗大、油霧和油污污染嚴(yán)重、漏油混油現(xiàn)象嚴(yán)重以及切屑多等，這些特性是導(dǎo)致齒輪加工機(jī)床綠色性相對(duì)差的重要原因。圖8-14 齒輪加工機(jī)床資源環(huán)境交換過(guò)程表8-5 傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床特性階段技術(shù)特征資源環(huán)境影響設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及建模分析傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件復(fù)雜多樣、功能單一能效低、機(jī)床笨重、材料消耗大、零件通用性及重用性差制

48、造材料消耗大、制造工藝復(fù)雜、工藝過(guò)程多場(chǎng)地占用大、能耗大，材料及刀具、工裝等輔助物料消耗大、勞動(dòng)力密集使用精度低、生產(chǎn)效率低、柔性差、安全風(fēng)險(xiǎn)大、在使用過(guò)程中，油霧、漏油、混油等現(xiàn)象嚴(yán)重、可調(diào)整維護(hù)性差單位產(chǎn)能能耗大、工作環(huán)境油霧、油污污染大，導(dǎo)致生產(chǎn)安全性差、油污排放污染車間環(huán)境報(bào)廢處理沒(méi)有考慮回收重用問(wèn)題造成資源循環(huán)重用率低下2齒輪加工機(jī)床綠色設(shè)計(jì)圖8-15 齒輪加工機(jī)床綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)框架（1）干式切削技術(shù) 冷卻液在使用過(guò)程中的成本一般包括使用成本、購(gòu)置成本、管理成本、工件清潔成本、鐵屑與污油的分離成本、廢液排放處理成本。 德國(guó)大眾公司（Volkswagen）在一份統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告中抱怨，

49、他們冷卻液的使用成本甚至超過(guò)了刀具及其維護(hù)成本。 此外，冷卻液的使用還是造成切削加工生態(tài)和車間環(huán)境污染以及操作者健康傷害的主要源頭，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及相關(guān)法規(guī)的日益嚴(yán)格，減少甚至消除冷卻液的使用已成為必然趨勢(shì)。 目前干切削新技術(shù)已成為綠色加工技術(shù)中的熱點(diǎn)，并出現(xiàn)了微量潤(rùn)滑切削、冷風(fēng)切削等準(zhǔn)干切削新工藝。 當(dāng)前倡導(dǎo)的干切削并不是簡(jiǎn)單地把原有工藝中的冷卻液去掉，降低切削效率，而是進(jìn)行傳統(tǒng)切削工藝的重大變革，為新世紀(jì)提供一種清潔、安全、高效的新工藝。 在國(guó)外齒輪加工機(jī)床中，干式滾切技術(shù)得到了比較完善的發(fā)展，典型產(chǎn)品有日本MHI的GE150A系列滾齒機(jī)，德國(guó)里伯海爾（Liebherr）的L

50、C180系列滾齒機(jī)，美國(guó)格里森（Gleason）公司的Gleason 210H系列滾齒機(jī)等。 干式滾切加工機(jī)床的切削速度可達(dá)傳統(tǒng)加工的5倍，生產(chǎn)效率可提高4倍左右。與濕式加工相比，干式滾切加工機(jī)床加工成本可降低45%，其中，刀具費(fèi)降低40%，切削油費(fèi)降低100%，電力費(fèi)降低33%；加工的零件質(zhì)量更高，而且干凈清潔無(wú)油霧；干切屑工作環(huán)境得到改善，更加清潔、安全。 實(shí)現(xiàn)干式切齒技術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾項(xiàng)。1）高滾切速度。一般地，在干式滾切加工中，對(duì)于涂層（TiAlN）的高速鋼滾刀線速度要求達(dá)到180m/min甚至更高；對(duì)于硬質(zhì)合金鋼滾刀線速度要求達(dá)到300m/min。2）切屑的快速分離。由

51、于溫度高，切屑若不能快速脫離刀具、工件和機(jī)床，容易引起熱變形，影響加工精度，因此必須快速有效地排除鐵屑。3）高速滾刀。對(duì)比分析結(jié)果表明，干式滾切相對(duì)于常規(guī)加工而言，加工時(shí)間短，成本更低；采用粉末冶金高速鋼滾刀甚至比采用硬質(zhì)合金鋼滾刀具有更好的干式滾切加工效果。（2）少無(wú)切屑加工技術(shù) 機(jī)械制造中用精確成形方法制造零件的工藝，稱少無(wú)切屑加工。 齒輪冷軋機(jī)是一種無(wú)切屑的齒輪加工機(jī)床，屬綠色加工技術(shù)。 但由于受冷成形加工特性的限制，雖然節(jié)約了原材料消耗，但加工過(guò)程中存在加工能耗高、噪聲大以及加工能力有限等問(wèn)題，仍有待大力推進(jìn)其技術(shù)的發(fā)展。圖8-16 一種可進(jìn)行無(wú)屑加工的齒輪冷軋機(jī)（3）數(shù)控化技術(shù) 齒輪

52、加工機(jī)床的數(shù)控化改造有利于其設(shè)計(jì)與制造的綠色化，主要表現(xiàn)在:一、齒輪加工機(jī)床數(shù)控化改造有利于簡(jiǎn)化機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少機(jī)床原材料及其制造所需能源、輔料的消耗，節(jié)約資源，減少環(huán)境污染。二、采用數(shù)控程序，提高了機(jī)床的自動(dòng)程度，大大縮短了機(jī)床調(diào)整時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。三、切削速度、進(jìn)給量等切削參數(shù)任意可調(diào)，提高了加工柔性，便于切削參數(shù)的優(yōu)化。四、人機(jī)交互式界面，操作方便，而且通常采用密封加工方式，大大降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了操作的安全性，有利于勞動(dòng)保護(hù)。（4）模塊化及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 齒輪加工機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)是根據(jù)客戶要求，在功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一系列具有不同用途（或性能）、結(jié)構(gòu)，而功能相同的、可互換的共有功能模塊（包括組件、部件、裝置或系統(tǒng)等）和一些專用獨(dú)立部件，然后通過(guò)模塊的選擇和組合來(lái)組裝成不同性能和規(guī)格的齒輪加工機(jī)床的設(shè)計(jì)方法。 采用模塊化設(shè)計(jì)，可以縮短交貨期，快速響應(yīng)市場(chǎng)，而且可提高產(chǎn)品質(zhì)量，成本更低，性能更加穩(wěn)定，有利于機(jī)床的再制造及維護(hù)，便于廢棄后拆卸。 另外，在齒輪加工機(jī)床的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還可采用各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，以改善機(jī)床的綠色性能。 如：用鋼板焊接機(jī)床結(jié)構(gòu)部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)床鑄件結(jié)構(gòu)。由于鑄造過(guò)程環(huán)境污染嚴(yán)重，能耗高，因此采用鑄件床身或立柱結(jié)構(gòu)不利于改善齒輪加工機(jī)床的綠色性能。采用鋼板焊接