“雙碳”理念下的鄉村可持續產品設計研究＊

許楗昀

（臺州學院，浙江 臺州 318000）

1 “雙碳”與可持續設計的關系

經濟和生活水平的發展推動了人類生活質量的提高，同時也帶來了環境的污染與資源的快速消耗。20世紀以來全球氣溫不斷上升，造成多物種滅絕、糧食減產等一系列問題，反過來限制了人類文明進一步發展。溫室氣體中的主體是二氧化碳，降低二氧化碳的排放為減少溫室氣體最主要的途徑，發達國家應對環境問題紛紛在國家層面進行綠色改革。美國在20世紀80年代就在法律層面對低碳制造、綠色經濟進行規范，2007年《低碳經濟法案》設計了減少溫室氣體排放的戰略目標[1]。歐洲在2005年提出了能耗產品能效標準框架性政策，通過強化設計來盡可能減少對環境的負面影響[2]。2007年日本提出了中長期計劃來構建能與自然和諧共生的低碳社會[3-4]。為了承擔全球氣候變化問題的任務，中國也積極行動來減少二氧化碳的排放，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上宣布，中國力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標[5]。

產品是跟人們聯系最緊密的物質資料，圍繞在日常的生活中，占有相當大的比例，產品生命周期的每個階段都對環境有著重要的影響。可持續發展作為20世紀80年代聯合國為應對環境惡化和社會沖突而提出的發展理念，呼吁“在起支撐作用的生態系統的承載能力范圍內，改善人類生活的質量”[6]。可持續設計（DFS）范疇下涉及多種設計方法，包括綠色設計、生態設計、仿生設計、可持續行為設計、閉環設計、產品服務系統設計等。可持續設計以實現生態效益為目的，通過有效的設計來減少產品對資源的消耗，減弱對環境的影響[7]。“雙碳”的核心是碳達峰、碳中和，可持續設計方法綠色環保的目標特性更能體現出其設計價值的優越性和目標性，在原材料加工、生產制造、使用維護和廢棄回收的產品整個生命周期內實現碳排放控制，把有害氣體排放控制在最低水平。相較于其他的設計方法，可持續設計作為促進產品綠色轉型的設計性活動，一直積極地引導著產品設計向不同的戰略進行溝通與協作，“雙碳”工作的推進也需要可持續設計為其帶來更美好的生態前景。

2 “雙碳”與可持續設計在鄉村

在“雙碳”工作推進過程中重點往往集中在城市以及重點行業，之前中國許多城市是學習西方的模式而進行“現代化”進程，經過多年的發展，城市在很多方面達到國際化水平，但是也不得不面對如汽車尾氣、垃圾處理等城市化而造成的環境問題。近些年中國經濟持續高速增長，在“共同富裕”政策的帶動下鄉村億萬人口實現了脫貧，鄉村人民也向往跟城市一樣的生活，其生活發展也趨向城市化。政府通過家電下鄉、汽車下鄉等政策雖然有效推動了鄉村地區消費需求，但是對鄉村的建設只是簡單地參照城市的模式進行復制，非常容易走上城市高消耗重排放的老路子，應該根據鄉村的情況因地制宜，提前研究布局綠色環保的發展模式，在方法和行為上進行合理引導[7]，必將具有可觀的降碳減排空間。中國傳統文化中“天人合一”的思想被相當一部分學者認為是與可持續發展理念相通的。合理運用可持續設計方法，利用鄉村豐厚的自然生態資源進行更加環保的產品開發，重點是借鑒鄉村本土的造物智慧設計創新鄉村生活、生產用品，建設現代農村低碳生態體系對農村未來的生存發展具有重要意義。

鄉村參與到可持續設計中，在地域范疇上的“鄉村”是一次具有前瞻性的設計規劃，是以“雙碳”為目標，避免城市化高污染發展模式而進行主觀的設計介入。“鄉村”在概念范疇中是對可持續設計理論和實踐來說重要的設計發展補充，在中國的傳統模式中鄉村的設計內涵往往被忽視，對鄉村環境中設計因素的挖掘是有意義和有價值的探索過程，在疑難問題上可能會尋找到更智慧的解題思路，尤其是鄉村的地域、人群、環境設施等要素給設計師在操作、功能、維護、回收等方面提出了更有效的解決目標。

3 低碳可持續產品設計方法

產品通過可持續設計實現降碳減排是一個系統工程，很難在短時間內對現有成熟的產品進行更換革新，鄉村消費者的經濟能力、生活習慣和對產品的使用依賴性等都應該得到充分考慮，保持原有的設計合理性，分步驟逐漸推進產品設計更新。分階段從產品的效果、功能、樣式、材料方面切入，結合可持續設計的輕量化設計、模塊化設計、可拆卸設計和閉環設計，有目的地進行深入研究和低碳化設計替代，保持產品功能完整性的同時最終達到低碳或零碳的設計目標。設計方法研究框架如圖1所示。

圖1 設計方法研究框架

3.1 效果替代的輕量化設計

產品輕量化涉及到2個層面上的含義：一個是產品物理上的質量，產品的質量與產品的加工量成正比，跟能耗產出成正比，產品零件越復雜，產品零件加工就越多，因此產品越重，其產生的碳排放相對也比較高；另一個是產品操作過程，過度繁雜的操作步驟給人在使用感受上不夠“輕巧”，需要在明確主體功能的前提下簡化不需要的操作，鄉村居民的理解能力相對有限，在設計過程中應充分考慮他們的認知感受，簡化多余操作步驟以達到簡單實用的效果。產品輕量化設計過程以實現材料輕量化、結構輕量化、操作簡單化為目的，在航空航天、車輛交通等領域較多使用，在現有民用產品領域進行降碳減排時也非常具有利用價值。輕量化設計不是簡單的材料減重，需要在保證產品性能與質量的前提下，通過優化產品布局來實現低碳目標，綜合考慮產品的剛強度、結構穩定性和功能性，保持產品的使用效果與整體外觀效果。

3.2 功能替代的模塊化設計

具有功能的部件、組件、零件在產品中通過標準化接口相組合而構成了產品的功能性。很多產品沒有達到產品使用壽命就被用戶拋棄或更換而造成浪費，很大原因來自于功能滿足不了用戶的需求，包括原有功能達不到用戶現在的要求，或者用戶有新功能的需要。因此在設計時目標聚焦于產品的功能性，根據鄉村消費者的使用需求可以進行相應調整，使得產品功能屬性不只依附于產品，也具備一定的獨立性，功能組件具有可更換、可替代、可升級的模塊化思維來提升產品的生命周期。產品模塊化可以使不同產品組件之間具有多元共享和互換性，共享可以提高零件模塊的產品適應性，減少相似零件二次開發的資源浪費，零件工藝結構的改進帶來的碳優化效益可以成倍的增加。模塊設計為產品本身的降碳進化提供了可能性，在產品的生命周期中通過對產品的不同模塊進行分批次、漸進式的低碳化替代，在產品生命周期內減少價值損失。

3.3 樣式替代的可拆卸設計

可拆卸設計打破產品生產時的樣式固定，具有易裝配拆卸結構設計，可以把產品裝配的過程進行時間化和空間化分割，減少生產加工過程中的物料堆積與時長消耗，可以減少鄉村及相對邊遠區域的倉儲運輸等方面溫室氣體的排放。有些產品在消費使用過程中形成了自身特有的造型語言和樣式認同，在可拆卸設計中可以隨著結構研究逐步深入，保持樣式整體性的情況下進行局部可拆卸序列規劃設計，不同零件可以選擇碳排放最低的加工工藝，可以側重于產品關鍵組件在鄉村等有限條件下易于維護和低碳化更換。可拆卸設計還考慮到了拆卸回收的效率，相同樣式的產品具備可拆卸設計的其回收拆解就越徹底，回收分類越細致，回收再利用效果越理想。

3.4 材料替代的閉環式設計

閉環式設計強調產品的生態效益，在設計中強調“循環”的積極作用，在產品和材料中探求積極影響，考慮綜合因素來降低對環境的破壞。在閉環式設計中合理選擇與使用低碳材料對產品最終的低碳性意義重大[8]，通過設計產品的可分解性，包括結構造型可分解性和材料使用設計的可分解性，使產品在整個生命周期內能夠在不需要外在條件參與情況下重新回到自然的循環當中，可以是轉化為無機物的形式，也可以是轉化為新的原料投入到生產中[9]。例如，Steelcase推出的Think座椅（99%回收），Desso推出的Gold Collection地毯（100%回收）。閉環式設計干預了生產模式以及消費模式，將循環的概念帶入制造業從而消滅對環境的影響，使產品實現完全循環的回收使用，也使得產品回收更加簡單。要保證閉環式設計的環保效果就要對產品的材料進行持續低碳化研究，還要確保產品同樣具有高效的性能。

4 設計過程綜合優化

產品設計時應考慮使用、加工、回收等整個過程涉及的碳排放，產品的加工成本、性能要求也是需要思考的因素。“雙碳”目標的可持續設計方法運用到其中，形成了多目標、多變量的設計過程，也與生產回收的經濟性和效率性形成了一定的矛盾，需要進行優化與協調。優化過程可以包括降碳問題明確、減碳概念抽象和最優設計方法選擇，“雙碳”使得可持續設計意圖明確在碳排放，清晰的目標會形成統一的思想，在設計方法的選擇與應用上具有連貫性。概念的抽象需要更多維度的發散與思考，離不開設計師在低碳實踐過程中的經驗，更會產生一種探索動力去尋找更多的設計思路與設計解決方案。最優設計方法的選擇需要更多學科的參與、多方的合作，生物燃料技術、電驅動技術、清潔能源技術、植物有機材料技術等方面持續的技術進步，為降碳減排提供了多方面可靠的解決方案。利用物聯網、大數據、5G通信等新技術可以形成產品服務系統Service System[10]，對鄉村產品的碳足跡及時跟蹤，實現村民、國家和環境的三方優化共贏。

5 結語

把“雙碳”的設計概念融入到產品生命周期中，在鄉村特有的語境下明確可持續設計的任務目標內涵，充分考慮產品低碳化的過程設計，通過可持續設計，有效地把產品的降碳目標、降碳內容階段化，使得可持續降碳持續有效推進，實現更加綠色清潔的未來。