新时期环境意识设计与绿色电器探讨

黄新川

【摘 要】环境意识设计与绿色制造是一种全新的设计与制造理念，它们是人类社会可持续发展在现代制造业中的体现。本文简述了环境意识设计、绿色电器定义及内容，并提出了电器产品的绿色设计总体原则及开发过程模式，以环境意识设计理念进行电器产品生态设计开发，制造了资源消耗低、环境影响小的绿色电器，希望能够为我国制造业可持续发展提高一定的理论参考和实践价值。

【关键词】新时期；环境意识设计；绿色电器

随着环保意识的加强，环境意识设计必将会全面取代传统设计。由于环境意识设计是一项极为复杂的系统工程，往往需要在做全面分析基础上进行检测和评估，建立一个完善、规范的绿色设计评价体系，以改善、指导设计方案和设计过程。绿色电器制造的理论体系和总体技术是从系统的角度、从全局和集成的角度，研究绿色制造的理论体系、共性关键技术和系统集成技术。包括绿色制造的资源属性、建模理论、运行特性、可持续发展战略以及绿色制造的系统特性和集成特性等。绿色制造系统将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源、生态环境以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企业和生态环境的整体优化。鉴于资源消耗问题在绿色制造中的特殊地位，且涉及绿色制造全过程，因此应建立绿色制造的物质资源系统，并研究制造系统的物能资源消耗规律、面向环境的产品材料选择、物能资源的优化利用技术，面向产品生命周期的物流和能源的管理与控制等问题。

1.环境意识设计

1.1环境意识设计的内涵

环境意识设计的定义是指在不牺牲产品既定功能的前提下，遵循节省资源、低毒性、可回收、易拆解设计原则，提升产品的环保性，从而产生实际经济效益的一种设计方法。主要内容为在产品的整个生命周期内各个环节（产品设计—原材料采购—产品生产—产品包装运输—产品废弃等）都必须考虑环境的影响。

电器产品与环境的关系不是单方向的，环境对电器性能影响的同时，电器也对周围环境产生影响，影响可能在产品的任何或全部生命周期阶段发生。影响可能很大，可能很小；可能是短期的也可能是长期的；还可能在当地区域或全球发生。因此，识别产品整个生命周期的环境因素是一项复杂的工作，产品环境因素必须与其他因素（如用途、性能、安全、健康、成本、质量以及法律和法规要求）权衡。

1.2将环境因素引入产品设计的总体原则

产品对环境的影响主要取决于产品生命周期所有阶段中材料和能量输入和输出的情况（见图1）。因此，将环境因素引入产品设计和开发应考虑以下与产品相关的问题。

（1）尽早将环境因素引入产品设计和开发，有助于改进产品即在设计和开发前期过程的初期就强调环境因素。因为所有的主要技术方案已经确定，在后期不易选择合适的环境方案。

（2）使用生命周期方法，即从原材料的采购到生命末期进行全程分析（见图1）。识别整个生命周期内的相关环境因素和环境影响，以帮助制定设计方案。

（3）功能性，即产品在多大程度上符合其设定的目标，包括可用性、有效寿命、可靠性、外观等。在开发产品的时候，产品的功能性要比产品的具体技术方案更值得考虑。

（4）多种判别依据，即考虑所有相关环境影响和因素。除了传统设计要求（如性能、质量、成本）外，还应考虑多种环境要求。

（5）在寻找最佳解决方案的过程中进行权衡。主要包括3种权衡方法：①不同环境因素之间的权衡，如优化产品、减轻重量可能会对其回收利用性产生消极影响；②环境、经济和社会效益之间的权衡，这种权衡可能是有形的（如降低成本、减少废弃物），也可能是无形的（如方便性）；③环境因素、技术因素和质量因素的权衡。

1.3将环境因素引入产品设计开发过程的模式

在产品的设计和开发过程的初级阶段就已经确定了产品的大多数特性、制造成本和环境影响，因此，应在产品设计和开发过程中跟踪产品的环境兼容性，以及产品所表现出的相关技术功能性和经济可行性。在产品设计的后续阶段逐步将各种概念转化为具体的表格形式。使用环境意识设计（Environmental Conscious Design，ECD）工具（如检查表和计算机辅助方法等），以支持有良好基础的设计决策。

2.绿色电器及其开发过程

低压电器由于性能与用途多样性，从材料选用直至产品功能失效产生废弃物的全过程都与环境保护有密切关系。为此，随着国际电工委员会新的技术委员会IEC/TC111〈电气电子产品和系统环境标准化技术委员会〉于2005年的成立，以及IEC导则109：2003《电工产品标准中引入环境因素的导则》和IEC导则114：2005《环境意识设计》将环境因素引入电工产品的设计和开发》转化为中国国家标准，低压电器标准IEC60947-1和我国的国家标准GB14048.1《低压开关设备和控制设备总则》也专门新增了一个附录，要求在低压电器设计、制造及使用时应考虑电器产品对环境的影响，将不利因素降低到最低水平，并提出产品的环境评估、环境意识设计等理念。为此，国内各生产厂商为树立企业环保形象，提高产品在国内外市场的竞争能力，纷纷将电器的节能性、环保性列为产品性能的重要指标，因此，大量的绿色电器、环保电器应运而生。但到目前为止，对绿色电器，还没有形成一个定量的衡量标准，只是定性地有了几个特征描述，即电器在制造、运行过程中对环境造成的污染应在规定的范围之内，且生命周期终止后可回收利用；电器在运行中电能损耗尽可能低；电器经优化设计，使用原材料节省，性价比较高。欧洲各国在环境意识设计方面起步较早，多年来一直在积极实施环境意识设计策略，欧盟还开发了生命周期评估试算软件（EuPEcoRe-port）使用者首先归纳出该产品在生命周期各阶段所可能投入的能源、资源现状，通过软件的计算功能，评估出该类型产品可能对环境所产生的影响）。西门子内部环境意识设计标准SN363501-7将环境意识设计原则整合到电器产品生命周期的所有阶段，包括环境意识产品设计；有害物质、禁用物质和避免使用物质的清单；可接受、不可接受的塑料和金属；包装材料的生态要求；产品中材料的记录；基于ISO14021标准《环境管理环境标志和声明自我环境声明》的环境产品声明等。低压电器行业较为成功的示例是施耐德开发的EIME（Environmental Informational Management Explorer）软件，这是一个基于生态环境设计的集成信息系统。运用该软件对800～6300A低压断路器进行环境影响分析，使得原材料消耗量从减少20%到减少到50%；能耗减少20%；用激光标志代替原来的墨水，减少污染；改进了拆装。综观欧盟各国环境意识设计的发展历程概况，改善低压电器产品环境性能可以采取3个主要步骤：①为电器产品设定具体的、适当的环境目标，并在规范中详细说明这些目标；②在产品研发阶段的设计评审中加入环境议题；③建立定量指标，以使产品的环境表现显著且可测。

3.结束语

总而言之，环境意识设计是制造业可持续发展的必然要求，其设计以环保实用为基本原则，在产品设计之初高度审视产品的整个生命周期，充分考虑资源和环境问题，借助现代高新技术进行设计和制造。既保证了产品的基本用途，也使产品在使用过程中对人体健康以及环境的影响降到最低，真正优化了绿色电器的科学设计以及高效使用性。