第七講 生態(tài)設(shè)計(jì)

1、第七講 生態(tài)設(shè)計(jì)生態(tài)設(shè)計(jì)的概念生態(tài)設(shè)計(jì)的主要思路生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1一、生態(tài)設(shè)計(jì)的概念生態(tài)設(shè)計(jì)：是指“環(huán)境因素”決定設(shè)計(jì)決策的方向，即環(huán)境與產(chǎn)品開發(fā)中其它因素（如利潤、功能、美觀等）一樣同等重要，甚至更重要。這個(gè)概念強(qiáng)調(diào)了產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)。屬于狹義的生態(tài)設(shè)計(jì)生態(tài)設(shè)計(jì)：指任何與生態(tài)過程相協(xié)調(diào)，盡量使其對環(huán)境的破壞影響達(dá)到最小的設(shè)計(jì)形式。這種協(xié)調(diào)意味著設(shè)計(jì)尊重生物多樣性，減少對資源的剝奪，保持營養(yǎng)和水循環(huán)，維持植物生境和動(dòng)物棲息地的質(zhì)量，以有幫助改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康。這種生態(tài)設(shè)計(jì)不僅涉及產(chǎn)品，還包括原材料、生產(chǎn)過程、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、景觀和建筑等，屬于廣義的生態(tài)設(shè)計(jì)。2二、生態(tài)設(shè)計(jì)的原則和思路1 原

2、則系統(tǒng)分析方法：需要系統(tǒng)考慮和分析產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)與人類需求之間的關(guān)系，尤其是耦合關(guān)系。生命周期角度：只有綜合考慮產(chǎn)品生命周期過程的影響，多級使用資源和能源，才能降低產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)過程的環(huán)境影響，使其與地球的環(huán)境承載力一致。3多要素分析：生態(tài)設(shè)計(jì)必須必須同時(shí)考慮成本、環(huán)境影響和性能等主要因素。相關(guān)者協(xié)作：生態(tài)設(shè)計(jì)是基于產(chǎn)品生命周期鏈的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)過程中，需要各利益相關(guān)者共同參與及協(xié)作，這些利益相關(guān)者包括：生產(chǎn)者、供應(yīng)商、消費(fèi)者、廢棄物管理者、資源回收者及政策制訂者。42、思路低物質(zhì)化 指在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中，減少物料消耗和降低能量強(qiáng)度的現(xiàn)象，從更廣的意義上，低物質(zhì)化是指提供同樣的經(jīng)濟(jì)

3、功能的同時(shí)相對或絕對地減少物質(zhì)的量。低物質(zhì)化應(yīng)從產(chǎn)品生命周期考慮。 比如：借助于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無紙化辦公、交易等。5功能經(jīng)濟(jì) “一種產(chǎn)品代表的是向消費(fèi)者提供特定功能的一種手段” 。即產(chǎn)品不是目的，而是服務(wù)手段，實(shí)際上消費(fèi)者關(guān)系不是產(chǎn)品，而是產(chǎn)品所提供的功能。 這意味著可以引導(dǎo)消費(fèi)者把其注意力從關(guān)注產(chǎn)品的特征轉(zhuǎn)向關(guān)注服務(wù)的特征，從而尋求產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的機(jī)會和可能。當(dāng)把產(chǎn)品看成是向最終用戶提供的某種功能時(shí)，資源的使用量和廢物排放量將會大大減少，即人們通過服務(wù)來代替那些消耗大量物質(zhì)和能量的活動(dòng)時(shí)，可以減少對單位生活質(zhì)量不利的環(huán)境影響。 比如，當(dāng)人們不買汽車這種產(chǎn)品本身，而只買汽車運(yùn)送乘客和物品的功能時(shí)，汽車制

4、造商將會想方設(shè)法延長汽車的使用壽命，并且提高廢舊汽車的回收價(jià)值，從而減少資源消耗和廢物排放。6物質(zhì)替代減少物質(zhì)使用的一個(gè)辦法是完全使用新的物質(zhì)替代舊的物質(zhì)，新的物質(zhì)應(yīng)該具有耐用、在獲取和加工過程中產(chǎn)生的廢物少等特性。如：聚合材料代替鋼材 光纖代替銅質(zhì)線 用萜（一種植物清洗劑）代替CFCs 7三、生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程的生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)設(shè)計(jì)81、原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)減少原材料的使用量采用再循環(huán)原料采用低能值原料9減少原材料的使用量通過生態(tài)設(shè)計(jì)，在為人類提供同樣的經(jīng)濟(jì)功能的同時(shí)相對或絕對地減少原材料的使用量。10采用再循環(huán)原料 盡量避免使用不可再生，或者需要

5、很長時(shí)間才能再生的原料，如礦物燃料，金屬銅等。盡量使用可以再循環(huán)利用的原料，可以減少原料在采掘和生產(chǎn)過程中的能耗。舉例A 日本的Beauty工業(yè)利用廢舊的玻璃作為原料，生產(chǎn)的免燒瓷磚可以節(jié)省大量的資源和能源，而且這種瓷磚可以再利用。B11采用低能值原料 在原料的采掘和生產(chǎn)過程中，需要的工藝過程愈復(fù)雜，所消耗的能源就越多。這種在采掘和生產(chǎn)過程中消耗大量能源的原料稱為高耗能原料。 但是須注意：必須采用系統(tǒng)的和全生命周期的觀點(diǎn)來待，即全局看待其原料采掘、生產(chǎn)和使用過程。 比如： A 碳纖維屬于高耗能材料，但是其后續(xù)的使用過程中因?yàn)槠渚哂辛己玫膹?qiáng)度、硬度、抗老化等優(yōu)良特性而節(jié)省能源。 B 鋁屬于高能耗

6、物質(zhì)。但由于鋁較輕，同時(shí)又易于回收，使用階段用的能量較少。122、產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)整合產(chǎn)品功能優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)品部件的功能功能優(yōu)化模塊化設(shè)計(jì)易于維護(hù)和維修易于再循環(huán)13整合產(chǎn)品功能 將幾種功能或產(chǎn)品組合進(jìn)一個(gè)產(chǎn)品中，則可節(jié)約大量的原料和空間。例如： 德國Viessmann公司開發(fā)了多功能集成的太陽能收集陽臺欄桿，這種欄桿是一種真空管收集器，它可用于取代大的太陽嵌板。厚硼硅酸鹽玻璃和耐用的真空管玻璃/金屬收集器保證了安全性和長壽命。由于這一創(chuàng)新，陽臺欄桿和太陽能收集器不在需要獨(dú)立的建造，節(jié)省了能源和材料。而且這種收集器比平板收集器效率高30。14優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品功能及延長

7、產(chǎn)品受用壽命的目的。例如：20世紀(jì)90年代初，歐洲的一家家電雜志提出SONY電視的環(huán)境性能比競爭對手差。SONY認(rèn)識到這一問題后決定重新設(shè)計(jì)其產(chǎn)品。改進(jìn)后的電視不再使用哈龍、三氧化銻等危險(xiǎn)原料，也不再使用PVC。而且減少塑料使用量52，原材料的使用總量大大下降。另外SONY承諾該電視可快速拆解，整機(jī)只用了9枚螺釘，整機(jī)再循環(huán)率達(dá)到了99。而且制造成本下降了30，裝配速度比以前大有提高。15產(chǎn)品部件的功能功能優(yōu)化通過部件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，有利于維修、更換、回收再利用；長壽命化，尤其是易損部件的長壽命化可提高產(chǎn)品的整體壽命；連接簡化，采用容易拆卸的連接方法；重復(fù)利用化，經(jīng)過翻修可達(dá)到原設(shè)計(jì)要求而再

8、次使用。舉例： 柯達(dá)公司設(shè)計(jì)了一個(gè)有效的一次性相機(jī)機(jī)的在循環(huán)計(jì)劃。該計(jì)劃鼓勵(lì)各洗印部把空的一次性的殼體送回該公司，然后公司將這些照相機(jī)的殼體拆開，一些零部件可以再次用于新的一次性相機(jī)中，另一些零件則作為廢舊塑料或金屬再循環(huán)，為了實(shí)現(xiàn)這些用途，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮產(chǎn)品部件的標(biāo)準(zhǔn)化和易拆卸。目前，這種相機(jī)再循環(huán)率達(dá)到了60，在美國等發(fā)達(dá)國家達(dá)到了70。16模塊化設(shè)計(jì) 指對一定范圍內(nèi)的不同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行分析、劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊。通過模塊的的選擇和組合可以組裝成不同的產(chǎn)品，易滿足市場需求。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)也有利于產(chǎn)品使用后的拆卸，以最大限度地提高產(chǎn)品的可更新性，以滿足不斷變

9、化的用戶需求。17模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法可使新技術(shù)能與已有落后的產(chǎn)品迅速結(jié)合，使得在產(chǎn)品生命周期內(nèi)對部件進(jìn)行升級以減少用戶對新產(chǎn)品的需求。18易于維護(hù)和維修生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)保證產(chǎn)品易于清潔、維護(hù)和維修以延長產(chǎn)品的使用壽命。維護(hù)和維修包括用戶和制造商兩個(gè)方面。對用戶，廠家應(yīng)該提供維護(hù)和維修說明。對廠商，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮產(chǎn)品的易運(yùn)輸性，維護(hù)/維修的技能及有關(guān)工具的開發(fā)；產(chǎn)品的難易程度；可否進(jìn)行模塊化19易于再循環(huán)。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，就要考慮產(chǎn)品生命終結(jié)后的去處，要充分考慮他們的再利用。比如，廢舊輪胎目前被利用主要途徑是：廢舊輪胎在回收廠里，被破碎和分解成3類材料：小的輪胎塊、鋼絲和碎渣。20 輪胎設(shè)計(jì)人員如果考慮到輪胎最終去處，可以改變輪胎的成分能夠使燃燒更加有效，可以產(chǎn)生較少或根本不產(chǎn)生有毒物質(zhì)，可以使輪胎在一定條件下更加快速、簡單的分解，可以通過配方的改變使廢舊輪胎更容易轉(zhuǎn)化為一種新的產(chǎn)品。213 生產(chǎn)過程的生態(tài)設(shè)計(jì)盡可能減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)選擇對環(huán)境影響小的生產(chǎn)技術(shù)使用清潔能源和材料建