产品设计中实施低碳环保的手段

由于全球性的气候变暖现象加剧，国内外的不少专家呼吁必须采取有效的措施来减少温室气体的排放量。在丹麦哥本哈根召开的全球气候大会和去年在上海召开的世博会更让“低碳”这个名词成为热点话题。在产品设计中深入研究实施低碳环保的具体措施具有深远意义。

一、与低碳环保相关的产品设计因素低碳减排的核心问题主要是能源结构的转变和提高能源的利用效率，它体现在产品设计领域是多方面的，其中材料的应用、动力源的选择、环保的设计理念这三项是最主要的。

（一）材料的选择工业产品由各种材料加工而成，不同材料具有不同特性，选择合适的材料满足产品的必要功能同时兼顾加工工艺。从低碳减排的角度来考虑产品材料的选择主要包括两个方面：

1．材料本身的环境友好性。这一指标需着眼于产品生产的整个流程，从原料的生产，运输到生产过程中所用工艺和能源消耗量都在衡量一种材料“碳足迹”的范围内。例如，产品设计中广泛使用的塑料，其在被焚烧和降解时会释放大量温室气体，但它同时又具有可回收、再利用的特性，加工方法也丰富多样。Sony推出的Naite概念手机是首款商业性质的环保手机，环保手段之一便是使用了50%的回收塑料，因此售价非常低廉；再例如金属，其特殊质感使它成为许多设计师热衷使用的材料。金属从矿石开采，提炼到加工的全过程中，能耗相当于同质量PVC塑料的5～8倍，但多数金属具有良好的再回收利用性，甚至能接近100%；纯棉作为一种天然原料广泛用于纺织业，但在其作物生长过程中对农药具依赖性，在棉纺印染过程中也需要大量添加剂，伴随着巨大的温室气体排放和大气污染。因此，衡量一种材料的碳排放量和环境友好性不能仅局限于某一特定环节。

2．材料与能耗的关系。材料对电、热、光等的传导性会对产品的能耗产生较大影响，这在建筑设计领域体现的尤为突出。不同类型外墙材料运用会对建筑物内部的光照强度，热量吸收和保温效果造成影响。应极力探索有效方法通过材料的选择和建筑结构的改善，来营造更适合人居住和生活的空间。合理利用季节和昼夜温差、阳光照度、清新空气等天然资源，减少建筑对人工调节的依赖。

（二）动力源的确定电池是动力源的载体，其在生产和废弃的过程中会造成环境污染，当前对策一是回收处理，二是开发可充电电池。在产品设计领域，推广采用的干净能源之一是太阳能，将阳光直接转化成电能，这一类产品在市场上也已经较多出现，但在产品设计领域当中担当的主要还是应急和辅助的功能，原因主要是能量的转化率还比较低，无法满足大多数产品的日常运行，同时安装太阳能光伏电池的产品需要有比较大的平整表面面积，设计和制造所需成本也较高。同一类的能源还包括风能和氢能，目前这一类技术在产品设计的运用尚处于试验阶段。比如文图瑞设计制造的太阳能动力概念汽车是迄今为止最成功的太阳能汽车设计之一，但一系列技术与经济因素使它距离真正的商业产品还有很长差距。另一种方法是将人体本身的动能转化成电力，这在古老的机械产品当中运用广泛，如今这一类技术在概念产品当中也屡见不鲜。工业设计师可以将这类技术中电能的产生方式与人们的日常行为习惯相结合，通过使用人群分析和行为分析，将使用者的日常行为和习惯动作所造成的旋转、按压、震动等能量转化成电力，这在技术上已经完全可行，同时也给使用者带来一种有趣的产品体验和环保参与感。

（三）产品的寿命每一件产品从生产到运输，销售都需要消耗能源，因此，减缓消费者不必要的产品废弃速度，延长产品的使用周期能够有效的减少过量生产造成的温室气体排放。影响产品使用寿命的因素包括产品正常的使用寿命，以及使用者自主更新产品的速度。对于消费时代的多数产品，尤其是消费类电子产品来说，其使用寿命一般会远短于产品本身到达正常报废期的时间。人们快速更换产品的理由只是因为它不再流行或符合时尚审美。这对产品本身是一种浪费，对环境也将造成巨大而不必要的负担，这显然不符合低碳设计的理念。造成这种状况的原因有商家不健康消费的引导，以及设计师所设计的产品不能满足消费者长期的审美和功能使用需求。但同时我们也可以看到，许多过去的经典设计在今天依然没有落伍的趋势。通过分析比较可以发现，相对更“诚实”的设计所具有的市场生存时间会较长，忠于产品最本质的功能和材料最本质特点，设计更加合理的产品能够长时间抓住消费者的眼球，而过分或刻意的强调某一种时尚特点的产品将随着这一元素的过时而淡出消费者的视线，其生命期会相对较短。从产品自身使用寿命来看，主要通过合适的材料和合理的结构及生产工艺保证整个产品的经久耐用。但是，在客观条件下，每件产品的各个零部件的使用寿命不尽相同，某个零部件的损坏将使整个产品无法正常工作，这是我们经常遇到的问题。此时将整件产品丢弃实属浪费并造成垃圾污染。将模块化，标准化的思想引入产品设计当中能够很好的解决这个问题，易损件的备用和维修部的设立是一个途径。若同时兼顾模块化概念与产品外观形态的相关性，还能满足不同时代和地域的造型和美学要求。模块化的设计也能让一件产品通过更换某个特定的组件后改变其原有功能或扩充功能，减少不必要的生产支出。

二、低碳环保的产品交互在许多情况下，产品使用者不正确的使用习惯会造成不小的能源浪费，而设计师所能够提供的是通过合理有效的设计，特别是人机交互设计和产品功能造型改良，来引导使用者采用正确的操作方式，或者顺应消费者原有的优良习惯对存有不足的产品进行改进。

（一）低碳的人机交互在人机系统中，产品常通过将字体、图案、色彩和声音等某些特定信息准确地传达给使用者，对使用者做出提示。按照低碳减排设计理念，产品需要通过某种适当的提示来引导消费者做出有利于环境，减少碳排放的操作方式。例如，手机充电器在工作时经常被消费者遗忘，充电完成后，多余的电力会不断转化成热量被浪费，如果能及时的给予使用者一个明显的反馈信号（如手机语音或音乐提示），这种浪费完全可以避免。许多电器在待机状态下依然保持着16W的待机功率，一直是家庭中电力浪费的主要原因，这也能通过交互提示避免。透明插线板的内置LED灯光在熄灯后的刺眼光线造成的不适感能起到提醒人们在停止使用的情况下切断电源的作用，设计师在某些情况下甚至可以有意识的运用这种不适感改良其他电子产品。简洁明了便于操作的人机界面设计一样能减少浪费。通过简单易懂的交互界面，能够减少误操作和由此带来的后患，同时也便于使用者选择更好的工作模式。如打印机在双面打印模式下可节约不少纸张，许多消费者却因为不了解而无法使用，这就需要设计师加以正确引导。

（二）减少非必要功能在产品的生产和使用过程中，每增加一项额外功能，都要增加相应的零部件，生产工序，能耗和原料，产生额外的碳排放。因此在设计过程中，需要根据使用人群和使用环境赋予产品与之相协调的功能，避免因非必要功能所带来的浪费。比如，一个专门用于听音乐的MP3就不需要配置一个用于播放视频文件的屏幕，一个小尺寸甚至单色的LED屏幕已能够满足产品的正常使用。这一理念也体现在产品的结构布局当中，当产品需要防水时，用严密的外壳和密封的橡胶圈使整个结构密闭或是通过合理的结构调整将内部电子元件架空，使它们始终处于进水后的水平面之上，同时给予一个良好的排水条件，对不会影响产品正常工作的进水问题则不予重点考虑，虽然两种方法的效果一致，但采用的加工工序复杂程度、零件数量、设计难度和相应的生产能耗将完全不同，这就需要设计师根据实际情况加以选择。从形态方面考虑，在满足产品所要求的力学条件下对形态进行优化处理，将材料的最大利用率作为一项设计指标，避免因过分追求造型造成的加工困难和材料浪费。对于低碳时代背景下的工业设计师来说，如何用最少的加工步骤，最简单的加工方法，最节省的原材料满足使用者对产品的主要需求是需要不断考虑的重要概念。

三、产品设计中的低碳减排实施手段

（一）整体设计低碳设计是一种需要贯彻到产品整个开发流程当中的设计理念，从构思阶段就应该把它作为开发过程的一部分加以考虑。产品的设计理念、材料选择、形态结构、加工工艺、人机界面、运输、销售、使用到维修、回收乃至最后的废弃填埋都应在考虑范围内，以让产品在总体评价方面达到一个最优化的均衡结果为目标。

（二）成本控制低碳减排设计理念运用到产品设计中的时间还很短，相关技术尚不成熟，多数产品仍停留在概念阶段，所以低碳产品的成本和初期投入会更高，难以成为大众消费目标。在消费时代背景下，市场与消费者的认可是产品能否顺利生存的关键，价格因素是重中之重。第二，如果产品的研发和生产费用远高于相应的污染治理费用，这样的低碳产品设计方案是不切实际的，无法真正造福人类。因此低碳环保产品的设计必须考虑成本控制，考虑经济效益。

（三）材料的充分利用从低碳减排的角度来考虑产品的循环利用主要体现在材料的回收再利用与互换性设计方面。一般，重新生产一种材料所需的能源总是要比再生利用该材料所需的能源多得多。因此，一件产品中应尽量避免使用过多不同种类的材料，利用可回收材料制成的零部件也要易于拆解，便于回收再利用。拥有互换性设计特点的产品不仅使设计和生产过程更为简单高效，同时也符合低碳设计的理念。要尽力避免一次性产品的设计。图1是一款能够简单变化成电视柜的电视机包装设计，使原本无法避免的一次性产品拥有了第二次生命。低碳环保的设计理念正日益引起大众的重视和认可，同时对技术的大力资助必然将使相关的产品设计拥有更多机会。为此，需要各个领域的技术人员的长期努力，交流与通力合作，让科学技术和相应的设计理念相辅相成，彼此促进，为我们创造一个更加舒适干净的世界。