制冷空調(diào)設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的技術(shù)和實(shí)踐探討

朱斌祥，張緩緩，曲本連，彭飛，李韶強(qiáng)

（合肥通用機(jī)械研究院，安徽合肥 230031）

制冷空調(diào)設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的技術(shù)和實(shí)踐探討

朱斌祥*，張緩緩，曲本連，彭飛，李韶強(qiáng)

（合肥通用機(jī)械研究院，安徽合肥 230031）

空調(diào)行業(yè)作為能源消耗和環(huán)境污染的重要源流，對于節(jié)能環(huán)保承擔(dān)著重要責(zé)任。制冷空調(diào)設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究日益受到人們的重視。本文指出了制冷空調(diào)產(chǎn)品進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的必要性，分析了制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)中的主要因素及主要內(nèi)容，對于目前制冷空調(diào)產(chǎn)品提出了相應(yīng)的綠色設(shè)計(jì)方法，還提出了綠色設(shè)計(jì)在制冷空調(diào)產(chǎn)品中的應(yīng)用策略，以及綠色產(chǎn)品的評價(jià)指標(biāo)。

制冷空調(diào)；綠色設(shè)計(jì)；評價(jià)

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，社會和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人口急驟增加，全球城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，能源危機(jī)、資源缺乏和環(huán)境污染惡化，使得人類社會面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。面對這種形勢，各國相關(guān)機(jī)構(gòu)和研究人員均開展了不同深度的研究，政府相關(guān)部門也制定了相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保法規(guī)和條例，大力推進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新研究和應(yīng)用，實(shí)施產(chǎn)品能效限制和節(jié)能認(rèn)證，推廣提倡綠色設(shè)計(jì)和綠色制造。其中，綠色設(shè)計(jì)為重要舉措之一。綠色設(shè)計(jì)是在保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、質(zhì)量等條件下，同時(shí)著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性[1]（材料環(huán)保無害性、可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性和可重復(fù)利用性等），并將環(huán)境目標(biāo)要求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的重要內(nèi)容，從根本上節(jié)約資源和能源、減少污染。制冷空調(diào)設(shè)備量大面廣，同許多機(jī)械設(shè)備和機(jī)電產(chǎn)品一樣，其生產(chǎn)制造和使用的過程中不僅消耗了大量的能源和資源，而且破壞了環(huán)境。制冷空調(diào)設(shè)備緊跟形勢和技術(shù)進(jìn)步，實(shí)施綠色設(shè)計(jì)理所當(dāng)然，且大有作為。

發(fā)達(dá)國家早在10多年前就制定一些政策，如日本發(fā)布《容器和包裝再循環(huán)法》、《家電再循環(huán)法》、《建筑工程材料再資源法》等條例[2]、歐盟發(fā)布的關(guān)于報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令[3]，即Waste Electrical and Electronic Equipment（WEEE）指令，和關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令，即Restriction of use of certain Hazardous Substances in EEE（RoHS）指令 ，促使相關(guān)行業(yè)或企業(yè)實(shí)施綠色設(shè)計(jì)。在上述條例和指令里，規(guī)定了產(chǎn)品部分環(huán)境屬性的要求。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國制冷空調(diào)設(shè)備綠色設(shè)計(jì)的技術(shù)探討和實(shí)踐研究起步稍晚，尚未完善，需加大行動力度。2005年頒布的《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》[4]規(guī)定，2006年7月1日起，投放國內(nèi)市場的重點(diǎn)監(jiān)管電力電子產(chǎn)品禁用鉛等6種有害物質(zhì)。我國首部《廢舊家電及電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》[5]也已于2011年1月1日起施行。這要求在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮產(chǎn)品廢棄后的拆卸和回收事宜，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品必須易于拆卸和回收，且可回收率須達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求。因此只有在開始設(shè)計(jì)時(shí)就按綠色產(chǎn)品的要求規(guī)劃和開發(fā)產(chǎn)品，才能確保產(chǎn)品的完全綠色特性。

1 制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)及其必要性

制冷空調(diào)品種涉及家用、商用、民用、軍用及特種設(shè)備各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)品應(yīng)用于人民生活和社會的各行各業(yè)，已經(jīng)成為社會主要的高耗能源頭。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，作為制冷空調(diào)設(shè)備應(yīng)用主體的建筑，其耗能占我國社會總耗能的三分之一，在我國耗能總量中占有十分重要的比例[6-7]。而在這些建筑能耗當(dāng)中，又以空調(diào)、采暖等設(shè)施設(shè)備耗能最多，占建筑能耗的一半以上。有數(shù)據(jù)顯示，我國商場、辦公樓、酒店三種大型建筑中，僅中央空調(diào)的耗電量就分別占47.2%、46.7%和53.3%[8]。同時(shí)，在制冷空調(diào)設(shè)備的生產(chǎn)和使用中，存在著大量制冷劑、發(fā)泡劑等的排放和廢棄物，特別是大量產(chǎn)品的報(bào)廢，給環(huán)境帶來危害和破壞。

在當(dāng)今社會大力推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、追求低碳節(jié)能的形勢下，綠色設(shè)計(jì)技術(shù)是最受認(rèn)可和應(yīng)用實(shí)踐的手段。對于制冷空調(diào)行業(yè)，推廣和實(shí)施制冷空調(diào)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)更是重中之重。通過綠色設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用直至廢棄處理整個(gè)生命周期內(nèi)，對制冷空調(diào)產(chǎn)品進(jìn)行能源消耗、資源消耗和環(huán)境影響等的分析和評估，貫徹能源有效利用、資源合理利用和再生利用、節(jié)能先進(jìn)技術(shù)利用設(shè)計(jì)的思想和原則，從源頭上控制能源消耗、資源消耗以及排放和污染問題，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。我國作為制冷空調(diào)設(shè)備的制造大國和使用大國，實(shí)施產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)，取得的結(jié)果對節(jié)約能源資源和環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)將是巨大的。它將極大地提高我國制冷空調(diào)產(chǎn)品技術(shù)水平，促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

2 制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)中的主要因素

制冷空調(diào)的綠色設(shè)計(jì)主要涉及能源、資源和環(huán)境三大問題。其核心是“3R”[9]，即Reduce、Recycle和Reuse，不僅要盡量減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便地分類回收并再生循環(huán)和重復(fù)利用。材料要強(qiáng)調(diào)低污染、易降解、節(jié)省資源；結(jié)構(gòu)要強(qiáng)調(diào)零部件的互換通用、可拆卸；制造加工中要強(qiáng)調(diào)材料的高效利用、低的排放和污染；產(chǎn)品的使用要強(qiáng)調(diào)低的能源消耗和經(jīng)濟(jì)實(shí)用；產(chǎn)品的報(bào)廢要強(qiáng)調(diào)高的可回收利用率、低的環(huán)境污染，這是綠色設(shè)計(jì)的根本要求。綠色設(shè)計(jì)工作需從包括設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、運(yùn)行及回收整個(gè)生命周期內(nèi)多方面考慮三大問題，落實(shí)上述強(qiáng)調(diào)的項(xiàng)目，其主要因素如下。

1）產(chǎn)品基本屬性。無論是綠色設(shè)計(jì)，還是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)都必須考慮制冷空調(diào)產(chǎn)品能否滿足消費(fèi)者所需求的功能、性能、質(zhì)量等基本屬性。質(zhì)量和性能指標(biāo)要符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能效指標(biāo)要達(dá)到一定的級別或要獲得國家節(jié)能認(rèn)證。否則，產(chǎn)品根本無法占領(lǐng)市場。

2）環(huán)境保護(hù)。制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)中，應(yīng)該貫徹這一理念：產(chǎn)品無論是在生產(chǎn)制造過程中，還是在使用過程中都應(yīng)避免損害和破壞環(huán)境，即追求實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，制冷空調(diào)產(chǎn)品有優(yōu)異的環(huán)境保護(hù)特性，這是綠色設(shè)計(jì)最重要的目的之一。

3）勞動和健康保護(hù)。實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)者和用戶的良好勞動和健康保護(hù)也是綠色設(shè)計(jì)過程中所必須考慮的重要因素之一。綠色設(shè)計(jì)時(shí)，必須仔細(xì)考慮所設(shè)計(jì)的制冷空調(diào)產(chǎn)品在制造過程中應(yīng)對生產(chǎn)者具有良好的勞動保護(hù)，同時(shí)在使用過程中對使用者也應(yīng)該具有良好的安全和健康保護(hù)。在產(chǎn)品整個(gè)壽命周期中對勞動者和用戶的危害應(yīng)極小化，零危害是最佳狀態(tài)。

4）資源能源優(yōu)化利用和重復(fù)利用。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，制冷空調(diào)企業(yè)也從降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本角度考慮過節(jié)約資源、降低消耗問題，但由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中僅考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、制造、銷售等幾個(gè)階段，而并非以系統(tǒng)的觀點(diǎn)從產(chǎn)品的生命周期角度上去考慮該問題，因此，雖然對產(chǎn)品進(jìn)行了一些節(jié)省資源和能源的改進(jìn)型設(shè)計(jì)，但是其節(jié)資節(jié)能效果有限。綠色設(shè)計(jì)則克服了這一缺點(diǎn)，它用生命周期分析方法，模擬追蹤并分析所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的壽命周期中各個(gè)階段以及整體的資能源消耗情況，通過制冷系統(tǒng)零部件的通用性設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、制冷空調(diào)產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)以及制冷空調(diào)產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計(jì)及可回收設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的資源和能源優(yōu)化利用。

5）產(chǎn)品生命周期成本。無論是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還是綠色設(shè)計(jì)中，制冷空調(diào)產(chǎn)品的成本都必須作為一個(gè)十分重要的因素。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中通?？紤]的產(chǎn)品成本僅包括設(shè)計(jì)、制造和營銷費(fèi)用成本，未考慮消費(fèi)者使用成本和產(chǎn)品最終處理成本，而綠色設(shè)計(jì)中必須考慮產(chǎn)品的生命周期成本（由企業(yè)成本、用戶成本和社會成本三部分組成）。隨著環(huán)境保護(hù)的法制化，企業(yè)對產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期負(fù)責(zé)已逐步走向規(guī)范化、法制化，因此企業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮產(chǎn)品的維護(hù)和最終處理成本；此外，產(chǎn)品要真正占據(jù)市場，企業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)還需為顧客考慮，為用戶降低產(chǎn)品的使用成本；同時(shí)從可持續(xù)發(fā)展觀點(diǎn)出發(fā)，企業(yè)在維護(hù)自身經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，還應(yīng)從提高整個(gè)社會福利角度考慮如何降低因產(chǎn)品報(bào)廢廢棄（或部分零部件廢棄）后對環(huán)境、人們健康等造成的影響而產(chǎn)生的社會成本。

6）技術(shù)先進(jìn)性。綠色設(shè)計(jì)中不僅考慮制冷空調(diào)產(chǎn)品的基本功能、使用壽命、質(zhì)量，同時(shí)著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（材料環(huán)保無害性、可拆卸性、可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等）。這是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品所不具備的。因此設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮產(chǎn)品制冷原理技術(shù)、制冷機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)、產(chǎn)品生產(chǎn)制造技術(shù)的先進(jìn)性，大力度應(yīng)用地源熱泵技術(shù)[10]、太陽能制冷技術(shù)等可再生能源驅(qū)動的制冷技術(shù)，以確保所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生命周期“綠色性”和制冷系統(tǒng)應(yīng)有的技術(shù)水平和制冷技術(shù)的綠色特征。

3 制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

綠色設(shè)計(jì)是以環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源為核心，將制冷空調(diào)行業(yè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中眾多局部設(shè)計(jì)方法融合到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，以達(dá)到整體最優(yōu)。如何實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)，以期達(dá)到綠色產(chǎn)品的預(yù)期目標(biāo)，其設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下。

1）綠色產(chǎn)品建模

準(zhǔn)確全面的描述綠色產(chǎn)品，建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評價(jià)模型是制冷空調(diào)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，例如針對制冷壓縮機(jī)和換熱器等系統(tǒng)部件，采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其重量最輕、體積最小、使用的材料最少、消耗的能源最少；隨之建立制定出綠色產(chǎn)品的評價(jià)指標(biāo)體系、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定原則，利用模糊評價(jià)法對“綠色程度”進(jìn)行評價(jià)。

2）綠色材料選擇

改變傳統(tǒng)的選材程序和步驟，選材時(shí)既要有良好的適用性能，又要與環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性。在制冷空調(diào)產(chǎn)品選材時(shí)，不僅要考慮產(chǎn)品的使用條件和性能，而且要遵循環(huán)境約束準(zhǔn)則，了解材料對環(huán)境的影響，即要以產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能和環(huán)境性能為共同設(shè)計(jì)目標(biāo)。選材應(yīng)首選可再生利用的材料，盡量選用可回收、低能耗、無毒、少污染、無腐蝕性、可重用及易降解的材料；積極采用環(huán)保制冷劑、符合國際環(huán)保政策法規(guī)發(fā)展趨勢制冷劑和環(huán)保發(fā)泡劑，嚴(yán)禁選用對環(huán)境有破壞的氯氟烴類的制冷劑、發(fā)泡劑和被歐洲和日本限制的高GWP制冷劑[11]；選擇環(huán)境兼容性良好的材料及零部件，材料種類要少，少用多種材料復(fù)合制成的零部件；應(yīng)對選材進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析、環(huán)境影響定量化分析、綠色程度綜合評價(jià)、相容性分析等。

3）可拆卸性設(shè)計(jì)

制冷空調(diào)系統(tǒng)由多個(gè)裝置和部件組成，往往使用著多種不同材料，因而其拆卸已成為目前綠色設(shè)計(jì)研究的主要熱點(diǎn)。因?yàn)椴豢刹鹦恫粌H會造成大量可重復(fù)利用零部件材料的浪費(fèi)，而且因廢棄物處置不當(dāng)，還會嚴(yán)重污染環(huán)境。拆卸在現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)良性發(fā)展中起著重要的作用，已成為機(jī)械設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。可拆卸性設(shè)計(jì)要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級階段，就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評價(jià)項(xiàng)目，使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸、方便維修和維護(hù)，且在產(chǎn)品報(bào)廢后被設(shè)計(jì)成可重用部件能有效的回收和重復(fù)利用，以達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的目的?？刹鹦缎砸笾评湎到y(tǒng)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流程設(shè)計(jì)時(shí)，盡量改變制冷空調(diào)行業(yè)上常用的焊接連接方式，代之以其它易于拆卸的連接方式。

4）可回收性設(shè)計(jì)

可回收性設(shè)計(jì)是指在制冷空調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期充分考慮容器部件和閥件等零部件材料的回收可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法和回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等一系列問題，最終達(dá)到零件材料資源能源的最大利用，并對環(huán)境污染最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法。它使傳統(tǒng)的物料運(yùn)行模式從開放式變?yōu)椴糠址忾]式?？苫厥招栽O(shè)計(jì)包括可回收材料及其標(biāo)志、可回收工藝與方法、回收性經(jīng)濟(jì)評價(jià)和可回收性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在可回收設(shè)計(jì)階段，必須考慮產(chǎn)品零部件的通用性、制造階段的可裝配性、使用周期內(nèi)的可維修性、回收階段的可拆卸性、再生性和處理成本等問題，實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品生命周期后期通過模塊化的拆卸，將可再利用的零件轉(zhuǎn)入其它產(chǎn)品使用。通過可回收設(shè)計(jì)，零件材料資源獲得最大利用，對環(huán)境污染最小。

5）節(jié)能設(shè)計(jì)

制冷空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)高度一致的核心內(nèi)容。它要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，在達(dá)到功能、性能、質(zhì)量目標(biāo)和綠色設(shè)計(jì)環(huán)境屬性目標(biāo)的同時(shí)，充分利用新技術(shù)、新材料和新工藝等，使產(chǎn)品在使用時(shí)耗能最少。如采用高效壓縮機(jī)和電機(jī)、高效強(qiáng)化傳熱的蒸發(fā)器、冷凝器，采用變頻及模糊控制技術(shù)，將熱管技術(shù)、蓄冷及蓄熱相變材料、廢熱及廢水回收利用等新技術(shù)用于制冷空調(diào)設(shè)計(jì)。同時(shí)制定設(shè)計(jì)措施，減少產(chǎn)品運(yùn)輸和儲存能耗及污染。采用合理加工方法，優(yōu)化工藝流程 ,確定最佳工藝參數(shù)，降低原材料消耗，力爭排放的廢料污染最少。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計(jì)制冷空調(diào)的人機(jī)系統(tǒng)，讓使用者感到舒適、方便，并盡可能降低對操作者的技術(shù)要求，簡化操作，提高效率，降低勞動強(qiáng)度，減少可能出現(xiàn)的失誤，以達(dá)到人機(jī)系統(tǒng)的最佳效率。如變頻空調(diào)、變溫模糊冰箱及網(wǎng)絡(luò)信息智能化制冷家電等均為其成功范例。

6）綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的成本分析

綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的成本分析與傳統(tǒng)的成本分析不同，由于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收再利用等性能，因此成本分析時(shí)就必須考慮污染物的替代產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本，特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。通常情況下，成本會有增加，即使生產(chǎn)符合節(jié)能規(guī)定的產(chǎn)品成本都正在上升[12]。這對企業(yè)來說是多支出的費(fèi)用，也會形成產(chǎn)品成本上的差異。因此在每一設(shè)計(jì)決策時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行綠色產(chǎn)品成本分析。

4 綠色設(shè)計(jì)在制冷空調(diào)產(chǎn)品中的應(yīng)用策略

4.1 注重對不可再生資源的保護(hù)與節(jié)制使用

我國經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)到社會主義市場經(jīng)濟(jì)的過渡，已經(jīng)成為世界第二經(jīng)濟(jì)大國。長期以來，我國的制造業(yè)以粗放式增長的方式運(yùn)行和發(fā)展，加劇了能源資源危機(jī)和環(huán)境破壞。制冷空調(diào)的生產(chǎn)制造是資源密集型產(chǎn)業(yè)，消耗大量的鋼材、銅材和鋁材等寶貴資源，投向市場后又是高耗能產(chǎn)品，消耗大量的電、熱、油、氣，其生產(chǎn)和使用中又產(chǎn)生對人體和環(huán)境有害的氟利昂排放物和等其他廢棄物。制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)實(shí)踐中，必須直視和面對這一問題，堅(jiān)持采用先進(jìn)技術(shù)和綠色技術(shù)，注重對不可再生資源的保護(hù)與節(jié)制使用。

4.2 以人為本，綠色設(shè)計(jì)與人和諧結(jié)合

制冷空調(diào)設(shè)備主要功能是創(chuàng)造特定環(huán)境，為人們服務(wù)。同時(shí)，它們又需要人們操作、控制。人與設(shè)備的關(guān)系緊密切相連。綠色設(shè)計(jì)在制冷空調(diào)中應(yīng)用的目標(biāo)之一就是要提供功能、性能適合的產(chǎn)品，沒有功能和性能的浪費(fèi)，避免或者減小制冷空調(diào)設(shè)備對人體的傷害，保證人們有利的、舒適的工作、生活環(huán)境，保證人們的活動與設(shè)備和諧相處，保證人們便捷、舒適地操作、控制設(shè)備。產(chǎn)品和包裝選用的材料要對人體和環(huán)境無毒、無害，設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用綠色環(huán)保材料。采取可靠技術(shù)措施，控制制冷系統(tǒng)中制冷劑、潤滑油等的泄漏排放。氨制冷系統(tǒng)尤為重要。綠色設(shè)計(jì)與人和諧結(jié)合，其中較為重要的一點(diǎn)是制冷空調(diào)設(shè)備功能的設(shè)計(jì)要與當(dāng)?shù)氐乩須夂颦h(huán)境和人們生活習(xí)慣、人體特點(diǎn)相結(jié)合。不同地區(qū)，冬天夏天氣候環(huán)境差別迥異，制冷空調(diào)設(shè)備工作環(huán)境和條件差別不一，人們對空調(diào)溫度、濕度的舒適要求也不一樣。在綠色設(shè)計(jì)中，需要放棄這種“一概而論、一成不變”的設(shè)計(jì)理念，針對不同地理氣候環(huán)境和人們生活習(xí)慣、人體特點(diǎn)，推出功能、性能適合的產(chǎn)品，其產(chǎn)品沒有多余的功能，工作參數(shù)能夠很好地適宜當(dāng)?shù)毓ぷ鳁l件。

4.3 做到理論與實(shí)踐的統(tǒng)一

在制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)具體的實(shí)踐中，綠色設(shè)計(jì)理念、想法與設(shè)計(jì)策略、原則，以及技術(shù)要求常常會有差距，甚至發(fā)生矛盾和沖突。強(qiáng)調(diào)和做到綠色設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐的辯證統(tǒng)一尤為重要。在綠色設(shè)計(jì)過程，要平衡設(shè)計(jì)中涉及的產(chǎn)品性能、產(chǎn)品效率、產(chǎn)品質(zhì)量和壽命等綠色設(shè)計(jì)要素或環(huán)境屬性等核心因素，發(fā)揮最大價(jià)值，難度非常大。比如，空調(diào)產(chǎn)品的能效達(dá)到最優(yōu)，往往需要大面積的冷凝器和蒸發(fā)器，則換熱器銅材等金屬材料消耗增大，環(huán)境屬性無法保證。兩者不能兼容，甚至是相悖的情況常常會出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在社會整體利益的基礎(chǔ)上，切實(shí)處理好整體和局部、持續(xù)發(fā)展和近期利益、理想和現(xiàn)實(shí)的關(guān)系，平衡好產(chǎn)品功能、性能等質(zhì)量指標(biāo)與資源、能源及污染物排放綠色設(shè)計(jì)指標(biāo)的追求關(guān)系，協(xié)調(diào)好企業(yè)利益，把節(jié)能減排和企業(yè)利益發(fā)揮到最大化。

5 制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)評價(jià)

制冷空調(diào)綠色設(shè)計(jì)是否滿足產(chǎn)品的綠色要求，需對產(chǎn)品進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)綜合評價(jià)[13]，即對產(chǎn)品的使用性能、環(huán)境性能、成本等進(jìn)行綜合評價(jià)。生命周期評估（LCA）是綠色設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，能夠量化一個(gè)產(chǎn)品貫穿其整個(gè)產(chǎn)品生命周期對環(huán)境的影響，并提供改進(jìn)的指導(dǎo)原則，因此LCA被稱為是支持綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心工具。LCA是指對從產(chǎn)品原材料的選取、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用維修及報(bào)廢的整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，進(jìn)行全生命周期評估，并將評價(jià)結(jié)果用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和制造方案的決策。LCA對一個(gè)特定產(chǎn)品的分析，包括以下4方面內(nèi)容。

1）定義目標(biāo)和范圍，包括LCD的目標(biāo)，建立所研究產(chǎn)品的功能單元，設(shè)定LCA的邊界等。

2）詳細(xì)目錄，包括確定產(chǎn)品各個(gè)生命周期階段的全部輸入（能源、原材料）和輸出（產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物等）數(shù)據(jù)，并進(jìn)行量化。

3）影響因素評價(jià)，對量化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將其轉(zhuǎn)換成對環(huán)境有關(guān)的測量數(shù)據(jù)。

4）結(jié)果評價(jià)，對各影響因素造成最嚴(yán)重的環(huán)境問題進(jìn)行評估，并提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的策略。

為準(zhǔn)確反映產(chǎn)品對環(huán)境的各種影響程度，擬用以下10個(gè)綠色產(chǎn)品評價(jià)量化指標(biāo)。

1）有害材料最小化使用指標(biāo)。

2）成本花費(fèi)指標(biāo)，花費(fèi)越高對資源的消耗將越大。

3）產(chǎn)品可靠性指標(biāo)，可靠性越高，對人和環(huán)境的損害越小，還會減少維修點(diǎn)環(huán)境的破壞。

4）材料資源指標(biāo)，使用材料對環(huán)境的敵對性要小，包括材料的再生性能、可回收性能及清潔性能的，如鋼材比鋁材的環(huán)境敵對性小。

5）產(chǎn)品重量指標(biāo)，越重的材料對資源的占用越多，還造成運(yùn)輸及報(bào)廢處理時(shí)更多的資源消耗。

6）產(chǎn)品壽命終結(jié)后的再利用指標(biāo)，較短的壽命會造成材料的更多浪費(fèi)和回收時(shí)較多的資源消耗。

7）生產(chǎn)效率指標(biāo)，產(chǎn)品加工越復(fù)雜，生產(chǎn)效率將越低，能源材料等的浪費(fèi)就越大。

8）加工方式指標(biāo)，不同的加工方式會對環(huán)境產(chǎn)生不同影響，如電鍍比機(jī)加工對環(huán)境的破壞大。

9）材料回收性能指標(biāo)，材料因能經(jīng)濟(jì)方便的進(jìn)行回收處理。

10）可拆卸性指標(biāo)，產(chǎn)品應(yīng)易于拆卸。

目前尚缺乏統(tǒng)一的綠色產(chǎn)品評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。需由全國冷凍空調(diào)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化委員會和制冷空調(diào)企業(yè)組織制定。

6 結(jié)論

制冷空調(diào)設(shè)備已經(jīng)成為我國能源消耗和環(huán)境污染的重要因素，因此，在制冷空調(diào)行業(yè)推廣和實(shí)施綠色設(shè)計(jì)意義重大。

提升資源利用率、降低能源消耗和減少環(huán)境污染是綠色設(shè)計(jì)的三大驅(qū)動力，為此，綠色設(shè)計(jì)的規(guī)劃中必須抓住產(chǎn)品基本屬性、環(huán)境保護(hù)、勞動和健康保護(hù)、資源能源優(yōu)化利用和重復(fù)利用、產(chǎn)品生命周期成本和技術(shù)先進(jìn)性七個(gè)要素。實(shí)施工業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，將綠色設(shè)計(jì)理念融入其中，利用綠色設(shè)計(jì)平臺，建立綠色產(chǎn)品建模，進(jìn)行綠色材料選擇、可拆卸性設(shè)計(jì)、可回收性設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)和綠色產(chǎn)品的成本分析，并且進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)綜合評價(jià)。綠色設(shè)計(jì)理念貫徹于制冷空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)全過程，也將大力推動我國制冷空調(diào)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障行業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

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Technical and Practical Discussions on Green Design of Refrigeration and Air Conditioning Equipments

ZHU Bin-xiang*, ZHANG Huan-huan, QU Ben-liang, PENG Fei, LI Shao-qiang
(Hefei General Machinery Research Institute, Hefei, Anhui 230031, China)

s] As an important part of energy consumption and environment pollution, the air conditioning industry takes a great responsibility for energy saving and environment protection. More and more attentions have been paid on the application investigation in the green design of refrigeration and air conditioning equipments. In the paper the necessity to conduct the green design of refrigeration and air conditioning equipments is pointed out. A series of major factors and technologies are analyzed. The green design methods are proposed for the practical refrigeration and air conditioning equipment. In addition, the application strategy of green design in the air conditioning and refrigeration field is presented and the evaluation indicators on green products are concluded.

Refrigeration and air conditioning; Green design; Evaluation

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.06.204

*朱斌祥（1961-），男，高級工程師，學(xué)士。研究方向：制冷空調(diào)、余熱余壓能源利用、機(jī)電產(chǎn)品檢測。聯(lián)系地址：合肥市長江西路888號，郵編：230031。聯(lián)系電話：13805694076。E-mail：zbx4076@126.com。