低碳時代我國電子企業產品設計要素研究

倪 勇，朱杰棟，卜林森，盧 敏，薛紅艷

（南京航空航天大學，江蘇南京210016）

低碳時代我國電子企業產品設計要素研究

倪 勇，朱杰棟，卜林森，盧 敏，薛紅艷

（南京航空航天大學，江蘇南京210016）

在我國低碳經濟轉型期，電子企業產品設計在滿足產品功能性、安全性、舒適性及便攜性的同時，著重以電子企業產品的設計能源、設計材料、設計方法為低碳要素，實現產品節能、減排、低消耗、無污染和再回收利用.同時，達到電子企業低碳節能、綠色環保、可持續的目的.

低碳；電子產品；模塊；集成

“低碳環保”一直是熱點話題，國務院政府工作報告全文中曾明確指出：“要順應人民群眾對美好生活環境的期待，大力加強生態文明建設和環境保護.生態環境關系人民福祉，關乎子孫后代和民族未來.要堅持節約資源和保護環境的基本國策，著力推進綠色發展、循環發展、低碳發展.”不管是哥本哈根會議，還是兩會的“低碳”熱議，種種跡象表明，探尋低碳之路還是社會發展趨勢和人們的共識.在我國經濟低碳轉型期，電子產品企業應著重考慮電子產品的設計能源、設計材料與設計方法，從而實現產品結構的升級、核心競爭力的增強、自身影響力的擴大及綜合實力的提升.

1 綠色、清潔、高效能源的推廣

低碳，英文為lowcarbon，意指較低（更低）的溫室氣體（以二氧化碳為主）的排放.低碳設計，是以低能耗、低污染、低排放為基礎的設計模式，是人類社會繼農業文明、工業文明之后的又一次重大進步，亦是實現中國經濟可持續發展的必由之路，是不可逆轉的劃時代潮流，是一場涉及生產方式、生活方式和價值觀念的全球性革命.我國是個“富煤、少油、短氣”的國家，這就導致長期以來我國能源消費以煤炭為主，能源消費結構不夠合理，以煤炭為主的能源消費結構帶來一系列負面效應——高碳.

（1）電子產品的低碳設計首先需從生產上降低能耗，提高能源效率，大力開發太陽能、風能、水能、潮汐能、生物質能等綠色、清潔能源.從根本上改變能源供給，加速從“高碳能源”向“低碳能源”轉變，徹底向電子產品的低碳和零碳發展.如近年，LG電子公司敏銳的把握住太陽能產業的巨大市場機會與經濟效益，LG曾投資8.2億美元拓展太陽能業務，并取得良好的成效.實際上，太陽能電池還可以廣泛用于電子紙、OLED柔性電視、電子標簽等電子產品.自2011年日本大地震爆發后，德國政府也決定逐步放棄國內所有核電站.目前，德國正處于一場從核能向可循環使用能源轉型的革命中，預計到2020年“綠色能源”占德國能源構成的比例將達35%.世界能源消費結構預測顯示，在世界范圍內，傳統的石油、煤炭、天然氣、核能在能源消費中的比重會逐漸降低，取而代之的是新能源，也就是說，具有綠色、清潔、的能源在電子產品消費結構中的比例將會大幅度提升.

（2）另外，新型的清潔、高效能源也需在電子產品設計中得到大力研究與推廣.近期《自然》(Nature)雜志子刊《科學報道》(Sci.Report)就報道了一項“水溶液鋰電池體系”的最新研究，該項研究可將鋰電池性能提高80%.這項成果對發展新型的低成本、易大規模生產、安全環保的蓄電池體系提供了可能.可想，這項研究成果將對以鋰電池為介質的電子產品而言將是一個重大利好.多晶硅、鋰電池等關鍵材料及傳感器等領域的技術研發和產業化對電子產品的的低碳發展也將起到明顯的作用.此外，未來電子產業發展還會出現諸如燈具形式革新、電源系統發生革命性變化、光學系統變化等突破.

2 可再生、可降解、可循環材料的應用

材料是電子產品的存在形式，低碳的材料應用貫穿于電子產品整個周期中的各個階段.可再生、可降解、可循環材料的應用以材料對環境的影響和有效利用作為控制目標，在實現產品功能作用的同時，使其對環境污染最少和資源消耗最低.

（1）低碳電子產品的材料選擇就是要強調保護環境，防止污染和非再生資源的濫用以及把環保因素及材料的工程性質共同作為選材的目標，使低碳的電子產品既滿足產品的基本性能要求、具有優良的預定性能，又有利于保護生態環境.日本曾從2001年起出臺了《家電回收法》，以法律法、規的形式規定電子生產企業必須承擔回收利用廢棄家電的義務；經銷商有回收并將其送交電子企業再利用的義務，消費者也有處理、再利用的部分義務.日本甚至還規定電子生產企業必須回收再利用廢棄家電的比例：冰箱50%、洗衣機50%、電視機55%、空調60%以上.這些法律法規的出臺，使得日本的電子企業對材料的低碳使用達到了一個良性循環.現在，蘇州工業園的富士施樂就是“垃圾零填埋”、“零污染”和“無非法丟棄”的一個排頭兵，富士施樂打印機、復印機等電子產品可被分解成鐵、鋁、透鏡、玻璃、銅等64個類別，并通過再生處理轉化為原材料.其中，97%的部件將作為新資源得到再利用.因此，我們必須重視的可再生材料的選擇.

（2）目前應用于電子產品的材料非常廣泛，如金屬、陶瓷、玻璃、塑料、皮革、涂料等.但這些材料因為生產工藝、材料特性和性能需要等因素，均有可能含有一定的有毒有害物.電子產品中可降解材料的應用涉及到人類的健康及環境的保護，如含鹵塑料（PVC；CPVC；CPE等）在二次利用的時候會釋放含溴、氯的有毒有害的氣體，這種材料就不適宜作為電子產品的塑料件.所以，在電子產品的設計的過程中盡量選擇環境兼容性好、可降解的無鹵塑料及零部件，避免選用有毒、有害和有輻射的含鹵塑料.作為我國家電行業領頭羊的海爾其冰箱全部采用環保塑料，并采用了比歐盟ROHS指令更苛刻的標準控制產品的生產過程，保證了冰箱等電子產品的安全、健康.

（3）日本循環再利用的觀念早已深入人心，將廢舊家電回收來的資源在電子產品設計時的再利用不但可以給企業帶來切實利益還將大大減少環境的負荷.松下電子公司已經成功地開發出了從廢舊顯像管電視中回收的前置玻璃再利用為玻璃棉的設備，該玻璃棉主要用作其它電子產品隔熱材料的芯材.松下公司表示已經將這種隔熱材料成功應用在洗衣機、冰箱、吸塵器和電飯鍋等四類電子產品上.蘋果的首席執行官喬布斯曾指出：“制造Mac電腦所使用的金屬件是航空器級別的鋁材.”這就大大提高了蘋果產品使用效率，也提升了可循環再利用率.Mac電腦可循環利用的鋁質材料所消耗的能源只相當于鋁材首次生產時的5%，這意味著使用可循環的鋁材可降低95%的溫室氣體排放.

3 模塊化、集成化、數字化功能的體現

將一個電子產品整體拆分成多個相互獨立的功能模塊，根據實際需要選擇模塊單元.這種設計最大的優點就是拆卸、維修方便，所以它使電子產品的功能更強大，相對延長了電子產品的使用壽命，節約了環境能源.達到了低碳節能減排目的，電子產品模塊化、集成化、數字化對電子產品的低碳設計具有重要意義.

（1）模塊化設計就是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，以滿足市場的不同需求.模塊化設計既可以很好地解決低碳電子產品品種規格、設計制造周期和生產成本之間的矛盾，又可為電子產品快速更新換代，提高產品質量，方便維修，有利于產品廢棄后的拆卸回收、降低污染，增強電子產品的競爭力提供必要條件.如廈門就比較領先地建有廢舊電子產品拆解廠及節能燈汞回收處理平臺，通過拆解廠的分揀中心形成穩定、高效、安全、便捷的拆卸、回收主渠道.而發達國家的成功電子企業如西門子公司的電咖啡壺、施樂公司的復印機、柯達公司的照相機，美國的個人計算機、日本的激光打印機和加拿大的電話機等，都早已實現了可拆卸的模塊化結構.

（2）現代電子產品的使用無處不在，MP3、手機、手表、u盤、筆記本電腦、計算器、可視通訊設備等.電子產品的集成使得這些的單體產品形成一個合理的有機體，操作便利、舒適、準確、快捷，同時還帶給人一種精神上與心理上的滿足，比如現代較為流行的的電子產品iphone系列.據悉，蘋果公司將來也有可能會推廣iwatch等集成產品.集成的電子產品減少了零件數量，提高產品質量，延長使用壽命，都能減少產品對環境的影響來提升蘋果的影響力.電子產品的集成設計思路已經逐步體現在了低碳生活的方方面面，從電子產品按鍵的一再簡化到產品的整體化設計，這些設計體現了電子產品的技術美學，使集成得到最大程度的利用，同時實現了功能最大化，無疑是最好的體現了低碳設計的精髓.

（3）數字技術徹底地改變了電子產品的外部結構外化和內部結構內化的設計理念，電子芯扳的程序集成塊代替了占據大量空間的機械化部件，這意味著電子產品的設計不得不向數字化方向發展.數字化電子產品設計將是低碳社會的發展趨勢，例如電子書進入教育領域，是一個必然趨勢.又如，在公共交通中使用的一卡通就是產品非物質化數字設計的典型.傳統的紙質票據使用后就被拋棄，無法重復利用，這不僅是對紙張的浪費，也是對環境的污染.公交一卡通實現了數字化的乘務便捷，既解決了紙張及人力資源的浪費，又提高了乘車效率.規范了服務秩序，可謂一舉多得的低碳設計.

4 結語

電子產品設計中低碳的要素應始終秉承節能、低消耗、無污染和再回收利用作為設計目標，同時滿足產品功能性、安全性、舒適性及便攜性，從而達到低碳節能、環境保護和資源再生的要求.堅持低碳發展戰略，已成為電子產品設計的發展方向，同時也成為電子產品設計必須思考的首要課題.

〔1〕胡宗義,劉亦文.低碳經濟的動態CGE研究[J].科學研究, 2010，28（10）：1470-1475.

〔2〕徐茂森,張新生.我國能源消費結構的現狀及其優化[J].河南科學,2012，30（8）：1157-1162.

〔3〕趙驚濤.低碳經濟視野下企業環境責任實施的路徑選擇[J].吉林大學社會科學學報,2011，51（6）：93-99.

TB472

A

1673-260X（2013）12-0041-02

2012南京航空航天大學青年科技創新基金項目（56XAA12137）階段成果