许楗昀

（台州学院，浙江 台州 318000）

1 “双碳”与可持续设计的关系

经济和生活水平的发展推动了人类生活质量的提高，同时也带来了环境的污染与资源的快速消耗。20世纪以来全球气温不断上升，造成多物种灭绝、粮食减产等一系列问题，反过来限制了人类文明进一步发展。温室气体中的主体是二氧化碳，降低二氧化碳的排放为减少温室气体最主要的途径，发达国家应对环境问题纷纷在国家层面进行绿色改革。美国在20世纪80年代就在法律层面对低碳制造、绿色经济进行规范，2007年《低碳经济法案》设计了减少温室气体排放的战略目标[1]。欧洲在2005年提出了能耗产品能效标准框架性政策，通过强化设计来尽可能减少对环境的负面影响[2]。2007年日本提出了中长期计划来构建能与自然和谐共生的低碳社会[3-4]。为了承担全球气候变化问题的任务，中国也积极行动来减少二氧化碳的排放，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标[5]。

产品是跟人们联系最紧密的物质资料，围绕在日常的生活中，占有相当大的比例，产品生命周期的每个阶段都对环境有着重要的影响。可持续发展作为20世纪80年代联合国为应对环境恶化和社会冲突而提出的发展理念，呼吁“在起支撑作用的生态系统的承载能力范围内，改善人类生活的质量”[6]。可持续设计（DFS）范畴下涉及多种设计方法，包括绿色设计、生态设计、仿生设计、可持续行为设计、闭环设计、产品服务系统设计等。可持续设计以实现生态效益为目的，通过有效的设计来减少产品对资源的消耗，减弱对环境的影响[7]。“双碳”的核心是碳达峰、碳中和，可持续设计方法绿色环保的目标特性更能体现出其设计价值的优越性和目标性，在原材料加工、生产制造、使用维护和废弃回收的产品整个生命周期内实现碳排放控制，把有害气体排放控制在最低水平。相较于其他的设计方法，可持续设计作为促进产品绿色转型的设计性活动，一直积极地引导着产品设计向不同的战略进行沟通与协作，“双碳”工作的推进也需要可持续设计为其带来更美好的生态前景。

2 “双碳”与可持续设计在乡村

在“双碳”工作推进过程中重点往往集中在城市以及重点行业，之前中国许多城市是学习西方的模式而进行“现代化”进程，经过多年的发展，城市在很多方面达到国际化水平，但是也不得不面对如汽车尾气、垃圾处理等城市化而造成的环境问题。近些年中国经济持续高速增长，在“共同富裕”政策的带动下乡村亿万人口实现了脱贫，乡村人民也向往跟城市一样的生活，其生活发展也趋向城市化。政府通过家电下乡、汽车下乡等政策虽然有效推动了乡村地区消费需求，但是对乡村的建设只是简单地参照城市的模式进行复制，非常容易走上城市高消耗重排放的老路子，应该根据乡村的情况因地制宜，提前研究布局绿色环保的发展模式，在方法和行为上进行合理引导[7]，必将具有可观的降碳减排空间。中国传统文化中“天人合一”的思想被相当一部分学者认为是与可持续发展理念相通的。合理运用可持续设计方法，利用乡村丰厚的自然生态资源进行更加环保的产品开发，重点是借鉴乡村本土的造物智慧设计创新乡村生活、生产用品，建设现代农村低碳生态体系对农村未来的生存发展具有重要意义。

乡村参与到可持续设计中，在地域范畴上的“乡村”是一次具有前瞻性的设计规划，是以“双碳”为目标，避免城市化高污染发展模式而进行主观的设计介入。“乡村”在概念范畴中是对可持续设计理论和实践来说重要的设计发展补充，在中国的传统模式中乡村的设计内涵往往被忽视，对乡村环境中设计因素的挖掘是有意义和有价值的探索过程，在疑难问题上可能会寻找到更智慧的解题思路，尤其是乡村的地域、人群、环境设施等要素给设计师在操作、功能、维护、回收等方面提出了更有效的解决目标。

3 低碳可持续产品设计方法

产品通过可持续设计实现降碳减排是一个系统工程，很难在短时间内对现有成熟的产品进行更换革新，乡村消费者的经济能力、生活习惯和对产品的使用依赖性等都应该得到充分考虑，保持原有的设计合理性，分步骤逐渐推进产品设计更新。分阶段从产品的效果、功能、样式、材料方面切入，结合可持续设计的轻量化设计、模块化设计、可拆卸设计和闭环设计，有目的地进行深入研究和低碳化设计替代，保持产品功能完整性的同时最终达到低碳或零碳的设计目标。设计方法研究框架如图1所示。

图1 设计方法研究框架

3.1 效果替代的轻量化设计

产品轻量化涉及到2个层面上的含义：一个是产品物理上的质量，产品的质量与产品的加工量成正比，跟能耗产出成正比，产品零件越复杂，产品零件加工就越多，因此产品越重，其产生的碳排放相对也比较高；另一个是产品操作过程，过度繁杂的操作步骤给人在使用感受上不够“轻巧”，需要在明确主体功能的前提下简化不需要的操作，乡村居民的理解能力相对有限，在设计过程中应充分考虑他们的认知感受，简化多余操作步骤以达到简单实用的效果。产品轻量化设计过程以实现材料轻量化、结构轻量化、操作简单化为目的，在航空航天、车辆交通等领域较多使用，在现有民用产品领域进行降碳减排时也非常具有利用价值。轻量化设计不是简单的材料减重，需要在保证产品性能与质量的前提下，通过优化产品布局来实现低碳目标，综合考虑产品的刚强度、结构稳定性和功能性，保持产品的使用效果与整体外观效果。

3.2 功能替代的模块化设计

具有功能的部件、组件、零件在产品中通过标准化接口相组合而构成了产品的功能性。很多产品没有达到产品使用寿命就被用户抛弃或更换而造成浪费，很大原因来自于功能满足不了用户的需求，包括原有功能达不到用户现在的要求，或者用户有新功能的需要。因此在设计时目标聚焦于产品的功能性，根据乡村消费者的使用需求可以进行相应调整，使得产品功能属性不只依附于产品，也具备一定的独立性，功能组件具有可更换、可替代、可升级的模块化思维来提升产品的生命周期。产品模块化可以使不同产品组件之间具有多元共享和互换性，共享可以提高零件模块的产品适应性，减少相似零件二次开发的资源浪费，零件工艺结构的改进带来的碳优化效益可以成倍的增加。模块设计为产品本身的降碳进化提供了可能性，在产品的生命周期中通过对产品的不同模块进行分批次、渐进式的低碳化替代，在产品生命周期内减少价值损失。

3.3 样式替代的可拆卸设计

可拆卸设计打破产品生产时的样式固定，具有易装配拆卸结构设计，可以把产品装配的过程进行时间化和空间化分割，减少生产加工过程中的物料堆积与时长消耗，可以减少乡村及相对边远区域的仓储运输等方面温室气体的排放。有些产品在消费使用过程中形成了自身特有的造型语言和样式认同，在可拆卸设计中可以随着结构研究逐步深入，保持样式整体性的情况下进行局部可拆卸序列规划设计，不同零件可以选择碳排放最低的加工工艺，可以侧重于产品关键组件在乡村等有限条件下易于维护和低碳化更换。可拆卸设计还考虑到了拆卸回收的效率，相同样式的产品具备可拆卸设计的其回收拆解就越彻底，回收分类越细致，回收再利用效果越理想。

3.4 材料替代的闭环式设计

闭环式设计强调产品的生态效益，在设计中强调“循环”的积极作用，在产品和材料中探求积极影响，考虑综合因素来降低对环境的破坏。在闭环式设计中合理选择与使用低碳材料对产品最终的低碳性意义重大[8]，通过设计产品的可分解性，包括结构造型可分解性和材料使用设计的可分解性，使产品在整个生命周期内能够在不需要外在条件参与情况下重新回到自然的循环当中，可以是转化为无机物的形式，也可以是转化为新的原料投入到生产中[9]。例如，Steelcase推出的Think座椅（99%回收），Desso推出的Gold Collection地毯（100%回收）。闭环式设计干预了生产模式以及消费模式，将循环的概念带入制造业从而消灭对环境的影响，使产品实现完全循环的回收使用，也使得产品回收更加简单。要保证闭环式设计的环保效果就要对产品的材料进行持续低碳化研究，还要确保产品同样具有高效的性能。

4 设计过程综合优化

产品设计时应考虑使用、加工、回收等整个过程涉及的碳排放，产品的加工成本、性能要求也是需要思考的因素。“双碳”目标的可持续设计方法运用到其中，形成了多目标、多变量的设计过程，也与生产回收的经济性和效率性形成了一定的矛盾，需要进行优化与协调。优化过程可以包括降碳问题明确、减碳概念抽象和最优设计方法选择，“双碳”使得可持续设计意图明确在碳排放，清晰的目标会形成统一的思想，在设计方法的选择与应用上具有连贯性。概念的抽象需要更多维度的发散与思考，离不开设计师在低碳实践过程中的经验，更会产生一种探索动力去寻找更多的设计思路与设计解决方案。最优设计方法的选择需要更多学科的参与、多方的合作，生物燃料技术、电驱动技术、清洁能源技术、植物有机材料技术等方面持续的技术进步，为降碳减排提供了多方面可靠的解决方案。利用物联网、大数据、5G通信等新技术可以形成产品服务系统Service System[10]，对乡村产品的碳足迹及时跟踪，实现村民、国家和环境的三方优化共赢。

5 结语

把“双碳”的设计概念融入到产品生命周期中，在乡村特有的语境下明确可持续设计的任务目标内涵，充分考虑产品低碳化的过程设计，通过可持续设计，有效地把产品的降碳目标、降碳内容阶段化，使得可持续降碳持续有效推进，实现更加绿色清洁的未来。