在环境问题日益严重的今天，绿色思想越来越受到社会各界的重视。本文给出了绿色家电的定义，并根据家电产品的一些工程特点，在绿色设计概念的基础上，系统地论述了家电产品的绿色设计和绿色制造的内容，对家电制造业的发展具有一定的工程指导意义。
1、引 言
随着欧盟于2003年2月13日在《官方公报》公布了《报废电子电气设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》两项强制性技术法规，并于2004年8月13日正式实施，全球环保制度的逐步建立与加强，绿色技术在国际贸易中的影响愈加突出。近几年的国际贸易争端表明，关税壁垒正逐渐向环境壁垒转移，“环境”作为贸易准入谈判的条件和焦点已成为制约和限定贸易自由化的新因素。
保护环境的义务、满足绿色消费者的需求和遵守法规的责任促使家电制造业加快了应用绿色设计及绿色制造技术的速度，绿色设计及制造已成为每一个家电制造企业的唯一选择。
2、绿色家电的定义
绿色家电源于绿色产品概念的提出。所谓绿色产品，是相对于传统产品而言。绿色产品是在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高，能源消耗最低的产品。即绿色产品应有利于保护生态环境，不产生环境污染或使污染最小化，同时有利于节约资源和能源，且这一特点应贯穿于产品生命周期全程，绿色家电亦然。在各类绿色家电中，绿色冰箱是指无CFC、节能和低噪声达标的产品，绿色彩电主要是针对29英寸以上彩电，要求其辐射低于0.07毫伦/小时，空调的绿色标准主要换新风、节能和低噪声等。从中可见，绿色家电具有丰富的内涵，其主要表现在以下几个方面：
(1)优良的环境友好性
即在家电产品的全生命周期过程中对环境无害或危害极小，也就是产品从原材料的选择到生产、使用乃至废弃、回收、处理的各个环节都对环境无害或危害甚小。这就要求企业在生产过程中选用环境性能友好的原材料，清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；用户在使用产品时不产生或很少产生环境污染，并且不对使用者造成危害；报废的产品在回收处理过程中很少产生废弃物；
(2)资源利用率最高。
在满足产品基本功能的条件下，通过简化产品结构、合理选用材料(特别是昂贵材料和有毒、有害材料)、减少材料的用量和种类等途径使资源得到最大限度地利用。
(3)产品材料绿色化。广泛使用可回收、易分解、能再生，对环境无污染或低污染的原材料，减少材料用量和种类，形成合乎环保要求的材料选用制度和技术规范。绿色材料不仅要求来源丰富、便于利用，而且在其生命周期的全程中具有很低的环境负荷值和很高的循环再生率。
(4)生产过程绿色化。即具备有效的降噪、除尘、润滑、清洗、电化学处理、油漆防护、污物处理以及包装材料回收再生机制。减少生产过程中的污染物生成，防止因污染物传递而对人、生产设备和环境形成潜在危害，切实保证职业健康和生产安全。
(5)能源消耗很低。
在产品生命周期的各个环节采取有效的节能措施，重视能源的节俭使用。
(6)产品结构易于拆卸、回收、翻新或安全处置并长期无害。
可拆卸回收性能是绿色产品的重要特征，是提高资源利用率、降低能源消耗的显著体现，并要求具有长期无害性。
3、家电产品的绿色设计
绿色设计是指在产品及其生命周期过程的设计中，在满足功能和质量、使用寿命、经济可靠的前提下，以产品的可制造性、可装配性、可测试性、可维修性、可运输性、可循环利用性和环境友好性等作为设计目标，从而达到缩短新产品上市时间、提高产品质量、降低成本、改进服务、加强环境保护意识，实现社会可持续化发展。在产品的生命周期全过程中，充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计的因素，使得产品在生命周期全过程中对环境的总体影响最小、资源效率最高。家电产品的绿色设计，应从以下几个方面全盘考虑，以使“绿色”特性贯穿于产品全生命周期。
3.1 绿色材料选择设计
原材料处于产品生命周期的源头，材料选择设计是实现全生命周期设计的前提和关键技术之一。材料的选择不仅仅影响产品的制造，而且还影响产品的销售、使用、维修、回收等过程。绿色设计要求产品设计人员要改变现有设计中只注重技术性能和经济性能的材料选择思路，而要将环境因素融入到设计开发之中，必须了解材料对环境的影响，由于家电产品中的材料种类比较多，如:有色金属、黑色金属、玻璃、各种塑料等。材料的绿色特性对家电产品的绿色性能具有极为重要的影响，因此，具体在选择时应遵循以下几个原则：(l) 首选可再生利用材料，尽量选用回收材料，提高资源利用率; (2)尽量选用低能耗、无毒、少污染、无腐蚀性的材料; (3)尽量选择环境兼容性好的材料及零部件，同一产品单元尽量选用较少的材料种类，以便于产品废弃后的有效回收；(4)为便于回收，材料上要标注出其型号、种类、等级等。如在冰箱生产过程中选用环保性制冷剂，以减少对臭氧层的破坏。
3.2 可回收性设计
减少环境污染和节省自然资源是绿色设计的根本目标，而合理的回收和再生利用无疑有利于这一目标的实现。我国的家电产品是在上个世纪80年代开始大量进入家庭的，目前社会拥有量巨大，更新速度很快，如何使废弃和被淘汰的家电回收和再利用，将是一个很重要的资源节约和环境保护问题。如果在其产品设计阶段就能同时考虑回收和再生利用，那么就可大大提高废弃产品的再生利用率，减少甚至消除产品废弃过程中直接或间接的污染性。因此，在实际产品设计中，应该首先考虑产品的可回收性，进行可回收性设计。
可回收性设计是指：在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染为最小的一种设计思想和方法。可回收性设计包括以下几方面的主要内容：①可回收材料及其标志；②可回收工艺与方法；③可回收性经济评价；④可回收性结构设计。面向回收的设计思想，使产品设计师能考虑产品生命周期的全过程，既减少了对环境的影响，又使资源得到充分利用，同时还明显降低了产品成本。
3.3 绿色模块化设计
模块化设计是产品结构设计的一种有效方法，也是绿色设计中确定产品结构方案的常见方法。模块化设计就是在一定范围内，在对不同功能、或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求。家电产品特别是一些结构复杂的家电产品，都是由若干具有一定功能的部件组成的。设计时应尽可能将各部件设计成相对独立的功能模块，例如在电冰箱的设计过程中通常是将电冰箱划分为门体、箱体、制冷系统和电气系统四大模块。这样将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场为变化；另一方面可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收处理。
3.4 可拆卸性设计
良好的可拆卸性是产品维护性好、零件材料可回收、可再生的重要保证，只有良好的拆卸才能实现完全的材料回收和可能的零部件再利用，从而达到节省成本，减少污染，保护环境的目的。为此，先应从观念上重视可拆卸性设计。设计人员应经常与用户、产品维护及资源回收部门取得联系，获取产品结构在拆卸方面存在的不足，并为可拆卸性设计的发展准备有关数据资料。其次，为便于拆卸，家电产品在整机设计时，就要从结构上考虑拆卸的难易程度，提出相应的设计目标、结构方案。对模块间、部件间的连接方式等问题要进行细致的研究与设计：在家电产品的设计中应尽量避免采用焊接、胶粘、铆接等不可拆卸连接方式，而尽可能优先选择易于分离的搭扣式连接。
3.5 可维修设计
用可维修设计方法设计出的家电产品在发生故障后，可通过适当的维修使产品恢复功能，从而延长产品的寿命，实现节能、省料、无废少废的绿色目标。为了便于维修，除产品整机结构要采用模块化设计、可拆卸性设计外，各独立模块内部也要尽可能设计成可维修的。比如对易耗易损的零件、元器件，应尽量将其设计得集中一些，便于维修装卸。
3.6 节能设计
节能设计就是设计合理的产品结构、功能、工艺或利用新技术、新理论使产品在使用过程中消耗能量最少、能量损失最少。已经越来越多的人在关注产品的使用所消耗的资源及其给环境带来的负担，因此在产品的设计阶段，对其使用造成的能源消耗问题应给予足够的重视。产品使用阶段的节能设计应注意根据产品耗能特点有针对性地进行节能设计。比如对录像机、电视机等这类产品设计时就应特别注意减少待机能耗。
节能设计同样也考虑产品的储存和运输环节。产品的运输也要消耗能源，产生污染。如汽车运输要消耗燃油，汽车尾气的污染等也会对环境产生一定的影响。减少产品的重量、减小产品的体积可能会减轻产品的运输给环境带来的负担。
例如科龙研究的节能冰箱BCD－209冰箱，每个家庭每天可省电0.87度；若将国内现有的1.3亿台冰箱，全部换成科龙“节能明星”冰箱，则每年可节电412亿度，两年的节电量即接近三峡水电站全部工程竣工后全年的发电量。
3.7 绿色包装设计
为了减少家电产品在运输、销售过程中对环境造成的污染，应尽量采用“绿色包装”，绿色包装已成为产品整体绿色特性的一个重要内容，绿色包装是指从原材料到产品的加工生产对环境无污染，可以回收循环使用或者再生利用和可在大自然中自行化解的包装。
绿色包装具有以下特点：(1)在保证包装功能条件下，用料最省，废弃物最少，是一种适度包装；产品的包装应摒弃求新、求异的消费理念，简化包装，这样既可减少资源的浪费，又可减少环境的污染和废弃物后的处置费用。(2) 包装生产工艺过程没有或极少污染环境；(3) 包装制品不与内装物品发生直接或间接的反应，同时对人体和生物无害无毒；(4) 包装废弃物应易回收再利用，而且掩埋时能迅速降解不产生污染，焚烧时能产生新能源且不污染环境。
4、家电产品的绿色制造
家电产品在制造过程中会产生各种固体的、液体的或气体的排放物以及电磁辐射等污染，如何合理地处理这些环境影响因素，以减轻其环境污染性，则在设计阶段就要从工艺实现方法上予以考虑。对此，应根据产品绿色设计目标重新设计生产系统，采用环保技术改造工艺设备，积极推进清洁生产技术，不断设计、开发新的绿色工艺方法。在进行环保生产技术创新的同时，加强企业全面环境质量管理，通过对企业环保质量的控制，减少生产过程中的环境危害性。ISO14000是国际性的环境质量标准，适用于各类企业的环境管理体系，设计人员应熟悉该标准，并在设计过程中自觉履行。
家电产品的绿色制造主要包括:
(1)提供宜人的工作环境，有利员工的身心健康;搞好工厂5S，有利提高工作效率和产品质量，减少安全事故的发生。
(2)建设绿色供应链。重点搞好绿色采购、绿色供应分承包方的选择、运输损耗控制、库存和包装材料循环再利用等。
(3)以ERP为基础的现代物流管理。重点是物流业务重组，合理调配并优化资金流、物质流和信息流。
(4)按设计确定的绿色工艺和设备进行加工，重点控制加工过程中的废水、废气、废渣、尘埃和固体废弃物的产生，治理噪声和防止辐射。
5、结束语
绿色家电将成为本世纪世界市场的主导产品，如果现在不及时调整家电产品的设计方法与思路，以迎接绿色时代的挑战，就会成为落伍者，其产品在国际市场上将受到排挤甚至被禁止，最终将为市场所淘汰。因此大力推进家电产品的绿色设计及制造进程，努力减少其环境污染性，促进其绿色性能的不断更新换代，具有非常迫切的现实意义。
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12/16/2004
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