10.绿色结构设计
1 10. 绿色结构设计
10.1绿色设计与绿色产品结构设计10.1.1绿色设计与绿色产品的概念绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。绿色设计也称为环境设计生态设计、可持续发展设计等绿色设计的概念与思想应用于产品设计即为绿色产品设计
2 10.1.1 绿色设计与绿色产品的概念 绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和 环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更 要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最 小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。绿色设计也称为环境设计、 生态设计、可持续发展设计等。 绿色设计的概念与思想应用于产品设计即为绿色产品设计。 10.1绿色设计与绿色产品结构设计
绿色设计的基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是"3R"，即Reduce(减量），Recycle(循环）Reuse（再利用），即减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用
3 绿色设计的基本思想是:在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品 设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的 影响为最小。 对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”,即Reduce(减量)， Recycle(循 环)， Reuse(再利用)，即减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，使 产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用
绿色产品设计主要包括：绿色材料选择设计、绿色制造过程设计、产品可回收性设计、产品的可拆卸性设计、绿色包装设计、绿色回收利用设计等。绿色产品设计要从材料的选择、生产和加工的流程产品直到运输、包装等方面都要考虑资源的消耗和对环境的影响，寻找和采用尽可能合理和优化的结构和方案，使资源消耗及对生态环境影响降到最低
4 绿色产品设计主要包括：绿色材料选择设计、绿色制造过程设计、产 品可回收性设计、产品的可拆卸性设计、绿色包装设计、绿色回收利 用设计等。绿色产品设计要从材料的选择、生产和加工的流程产品直 到运输、包装等方面都要考虑资源的消耗和对环境的影响，寻找和采 用尽可能合理和优化的结构和方案，使资源消耗及对生态环境影响降 到最低
对应工业设计领域，以下三方面是绿色产品设计的核心内容（1）材科选择与管理：不能把含有有害成分与无害成分的材料混在一起，产品到寿命周期后，有用部分要充分回收利用，其他部分要用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降到最低（2）可回收性设计：综合考虑材料的回收可能性、回收价值的大小。回收的处理方法等。（3）产品的可拆卸性设计：要使所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后能够重新回收利用
5 对应工业设计领域，以下三方面是绿色产品设计的核心内容: （1）材科选择与管理：不能把含有有害成分与无害成分的材料混在一起， 产品到寿命周期后，有用部分要充分回收利用， 其他部分要用一定的工艺 方法进行处理，使其对环境的影响降到最低。 （2）可回收性设计：综合考虑材料的回收可能性、回收价值的大小。回 收的处理方法等。 （3） 产品的可拆卸性设计：要使所设计的结构易于拆卸、维护方便，并 在产品报废后能够重新回收利用
绿色产品是绿色设计的结果和载体，体现了绿色设计的思想观念，主要表现在以下几个方面(1)环境友好性：产品从生产到使用的整个寿命周期乃至废弃、回收、处理等的各个环节均对环境无害或危害很小。(2）充分利用材料资源：尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是不可再生资源、稀有贵重材料及有毒、有害材料，鼓励使用可降解材料和易于再生资源。在满足产品基本功能的前提下，除合理选择材料外，要设计、选择适合于材料的结构，尽量简化产品结构，并考虑产品零部件材料最大限度的再利用（3）节约能源、节省资源：在产品寿命周期的各个环节以及产品报废回收处理时消耗能源和资源（如节能、节水的洗衣机和工业用清洗机）尽量小。(4）方便回收处理和再利用：废弃后易于拆解、分类，回收处理简便、消耗低，或可更新、再生及再利用
6 绿色产品是绿色设计的结果和载体，体现了绿色设计的思想观念，主要表现在以下几个方面: (1)环境友好性：产品从生产到使用的整个寿命周期乃至废弃、回收、处理等的各个环 节均对环境无害或危害很小。 (2) 充分利用材料资源：尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是不可再 生资源、稀有贵重材料及有毒、有害材料，鼓励使用可降解材料和易于再生资源。在 满足产品基本功能的前提下，除合理选择材料外，要设计、选择适合于材料的结构， 尽量简化产品结构，并考虑产品零部件材料最大限度的再利用。 (3) 节约能源、节省资源：在产品寿命周期的各个环节以及产品报废回收处理时消耗 能源和资源(如节能、节水的洗衣机和工业用清洗机)尽量小。 (4) 方便回收处理和再利用：废弃后易于拆解、分类，回收处理简便、消耗低，或可 更新、再生及再利用
10.1.2绿色结构设计绿色结构设计是支撑绿色产品设计的关键和重要环节技术。凡是符合绿色设计思想观念，能够提高、改善产品“绿色度”（评价绿色产品的绿色程度的指标）使产品体现优良绿色特性的结构设计技术和方案，均可称为绿色结构设计范畴
7 10.1.2 绿色结构设计 绿色结构设计是支撑绿色产品设计的关键和重要环节技术。凡是 符合绿色设计思想观念，能够提高、改善产品“绿色度“（评价 绿色产品的绿色程度的指标）使产品体现优良绿色特性的结构设 计技术和方案，均可称为绿色结构设计范畴
绿色结构设计的主要内容：1.面向环境友好的结构设计此方面主要是结合环境友好技术、材料的使用，配合适当的结构设计。包括使用对环境无污染或少污染技术与材料的产品、使用易于降解材料的产品、使用易再生材料的产品等。由于产品核心技术、构造材料不同于一般产品，结构设计上的考虑也相应发生变化。通常，此情况在结构设计上，只是选择一些前几章介绍过的合适结构来满足要求，故在此不作深入分析，仅举几个典型产品实例略作说明
8 绿色结构设计的主要内容： 此方面主要是结合环境友好技术、材料的使用，配合适当的结构设计。 包括使用对环境无污染或少污染技术与材料的产品、使用易于降解材料 的产品、使用易再生材料的产品等。由于产品核心技术、构造材料不同 于一般产品，结构设计上的考虑也相应发生变化。通常，此情况在结构 设计上，只是选择一些前几章介绍过的合适结构来满足要求，故在此不 作深入分析，仅举几个典型产品实例略作说明。 1.面向环境友好的结构设计
案例：OZ23冰箱图为绿色设计领域大名鼎鼎的一件产品，意大利设计师帕泽特设计的0Z23冰箱。该冰箱采用异丁烷R600a作制冷剂，环戊烷作填充绝缘体，而壳体内衬材料均为可降解塑料。传统的冰箱、空调等制冷产品，均采用氟利昂作为制冷剂，并使用氟利昂发泡材料作为热绝缘体材料。氟利昂挥发破坏臭氧层，这已是今天广为人知的科学常识。采用非氟利昂制冷剂的产品，由于制冷剂特性不同，压缩机及相关制冷剂循环的结构需要与之适应，必然与传统压缩机有所不同
9 案例：OZ23冰箱 图为绿色设计领域大名鼎鼎的一件产品，意大利设 计师帕泽特设计的0Z23冰箱。该冰箱采用异丁烷 R600a作制冷剂，环戊烷作填充绝缘体，而壳体、 内衬材料均为可降解塑料。传统的冰箱、空调等制 冷产品，均采用氟利昂作为制冷剂，并使用氟利昂 发泡材料作为热绝缘体材料。氟利昂挥发破坏臭氧 层，这已是今天广为人知的科学常识。采用非氟利 昂制冷剂的产品，由于制冷剂特性不同，压缩机及 相关制冷剂循环的结构需要与之适应，必然与传统 压缩机有所不同
案例：GMEV1减少污染排放是汽车绿色设计最主要的问题。以技术而言，减少尾气污染的方法主要有两个方面，一是提高汽车工效从而减少尾气排放量，二是采用新的循环型清洁能源。从提高汽车工效来看，则需要从外观造型上加强整体性，减少风阻。在汽车的机械零件传动中要使其动力传送达到最大效能。美国通用汽车公司的EV1是最早的电动汽车，它采用全铝合金结构，流线造型，一次充电可行驶112~144km，是汽车绿色设计的典范。10
10 案例：GM EV1 减少污染排放是汽车绿色设计最主要的问题。以技术而 言，减少尾气污染的方法主要有两个方面，一是提高汽 车工效从而减少尾气排放量，二是采用新的循环型清洁 能源。从提高汽车工效来看，则需要从外观造型上加强 整体性，减少风阻。在汽车的机械零件传动中要使其动 力传送达到最大效能。美国通用汽车公司的EV1是最早的 电动汽车，它采用全铝合金结构， 流线造型，一次充电 可行驶112~ 144km, 是汽车绿色设计的典范