（设计艺术学专业论文）废旧荧光灯的再利用设计及其在环境设计中的应用.pdf

摘要 摘要 以可持续设计和创意产业的发展为课题研究背景，旨在以艺术和设计为主导通过与材料 学的交义学科研究，探讨废i i t 物资资源化及产业化的推广方式，大量运用于环境设计。以 生活中大量产生的、再利用现状不佳并且具有利用前景的废旧材料一废旧荧光灯为典型， 以实证研究的方式通过研究其审美特性、物理特性发挥其设计优势，并研究其产业化、制 度化的方式。 论文通过对国内外废旧光源同收技术、处理技术的研究，通过对国内外玻璃艺术、 荧光灯艺术等著名案例的分析和研究，对荧光灯产品节点的进行创造性设计，提供可以批 量化生产的模块，达到其推广运用的目的，以制度化、产业化的方式，解决废旧物资资源 化过程中的瓶颈。 关键词：废旧荧光灯、再生设计、制度化、产业化 a b s u a c t a b s t r a c t t h er e s e a r c hw o r ki sb a s e do nt h ed e v e l o p m e n to fs u s t a i n a b l ed e s i g na n d c r e a t i o ni n d u s t r y , o r i e n t e db ya r t & d e s i g n s ，c o o p e r a t e d 谢t hs c i e n c eo fm a t e r i a l ， r o v a l u e dt h e u s a g eo fr u b b i s hm a t e r i a l ，a i m t ow o r ko u tt h e w a yo f i t s s y s t e m a t i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o n , s e e k i n gt h em a t e r i a lt h o s e 眦f u n d a m e n t a l l y p r o d u c e db u ta r en o tp r o p e r l yu s e da n do f v a l u ei no u rd a i l yl i f e , r e s e a r c hw o r ks t a r t w i t ht h et y p i c a lm a t e r i a ls c 指pf l u o r e s c e n tl a m p 凰u 曲t h es t u d yo f i t sa e s t h e t i cc h a r a c t e ra n dt h es u p e r o r i t y , a c c o r d i n gt ot h e r e f e r e n c eo fa r to fg l a s sa n da r to ff l u o r e * c e n tl a m p , r e d e s i g nt h ef l u o r e s c e n tl a m p , p r o v i d ed e s i g n e dm o d u l ef o rf o r d i z e dp r o d u c i n gt o s e ta l l e x a m p l ef o r t h e s y s t e m a t i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o nf o rr c d c s i g n e x l $ a r a pm a t e r i a l k e yw o r d s ：s c r a pf l u o r 础n tl a m p ，r e d e s i g n , s y s t e m a t i z a t i o n , i n d u s t r i a l i z a t i o n n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 惭佣彩 矽p 7 年莎月哆d 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：7 斩1 铆彩 矿唯易月夕日 第l 章研究背景 第1 章研究背景 1 1 可持续设计及创意产业的发展趋势 1 。1 1 可持续设计 可持续设计顺应得是在资源危机已经对人类构成冲击和威胁的紧迫现状 下，对人类繁衍和发展的方式和方向的重新思考，更是对设计本身的价值的重 新定位，源于b a u h a u s 的现代设计，在诞生之初，就带有强烈的理想主义色彩， 设计师在协调大工业发展和人类文明的相互关系时，时刻扮演着重要角色。工 业的发展，不应该以牺牲人类对生存质量的追求，人类对“美”的渴望、对于 自然热爱的天性不应当被抹杀。柯布希耶的“机器美学”1 说明的就是机器和审 美并不是对立的，工业不是人类美好生活理想的摧毁者，而应该是“美”的缔 造者。设计学科在实现人类生活价值上起着先锋作用。 从古至今，自然环境和人类社会的两大系统紧密交织，但人类的传统意识 中，都是把自然系统和人类社会当作两个独立的系统来操作的。然而随着经济 的发展，越来越多的国家，服务业已经将工业、农业取而代之，成为新的经济 增长点时，那些正对工业过程影响环境的法规便失效了，全面的环境管理措施， 尤其是针对服务业和消费过程的环境管理，还很不完善。以荧光灯的消费为例， 荧光灯中的汞，虽然从某种程度提高了灯的发光效率，节约了能源，但其在生 产过程和消费完毕后，却对人体，土壤，空气等各环境因素造成的毒害污染， 却始终没有解决。当人类社会的发展与自然系统发生矛盾时，设计师先锋的人 文价值就应当体现在协调解决这两者矛盾。 种种对于人类自身生存环境的过去、现在、未来的担忧的话题，已经表现 出前所未有的理性和严肃，设计师这一职业从一开始便赋予其社会责任和使命， 直接关系到地球资源的使用的，美国设计理论家维克多巴巴纳克早在六十年代 就提出“设计的最大作用不是创造商业价值，而是应当作为一种社会变革的积 1 柯布西耶，在他的设计理念中“机器美学”是一种简单化和标准化的形式，是一种理性的设计方法；他 认为丈生产与“标准模式”的发展将极大地方便建筑的建造过程一 l 第1 章研究背景 极因素而存在。”2 可持续设计概念的提出，本质上是人类把对于自然环境与社 会的关系的思考表现在产品设计，生产，流通领域。 在资源已经成为人类发展的瓶颈的危机时刻，对于垃圾的价值给于重新评 价和定位，使其由传统意义上的垃圾蜕变为资源，真正做到物尽其用，并且以 具有生态危害性的废弃物作为探讨问题的切入点，使研究更具其社会意义。不 仅如此，作为设计师更应有理想为物质环境创造新型视觉品质及美学价值的材 料，努力寻求更有意义的方式提升物质环境的表现形式，表达人对自然的尊重 与亲和，既有别于艺术家的纯粹形而上的自我价值观探索，充分体现职业设计 师所应该有的社会责任感，即推动设计作为社会变革有力元素的历史使命感， 在实践过程中，更充分考虑人以及与其息息相关的环境因素。 越来越多的国家，把物资回收作为必要，对于电子工业产品，尤其是危险 废弃产品的回收都是强制性的，并且被列入法律章程，这些法律的出台，也促 进设计师在策划一项产品的时候，着重考虑延长产品的寿命，减少产品生产、 运输、使用过程当中消耗的能源，并且当产品消耗完毕时，能够使产品的各个 部分得到回收，进入到下一个生产，销售，消费的环节；尽量可能的让资源呈 封闭式循环的流动，而不是简单的生产运输一销售一消费废弃的线性过程。 b m w 在九十年代末，便推出了方便拆卸的汽车结构，保证3 0 分钟内可以将汽 车分解，材料回收，越来越多的家电制造商也意识到了其社会责任是与其长期 的利益密不可分的。设计的可持续研究极具有紧迫性。 2 美国设计理论家维克多巴巴纳克“i c t a rp a p a n e ”。旱在2 0 世纪6 0 年代末，他就出敝了一部引起极 大争议的著作为真实世界而设计( d e s i g nf o rt h er e a lw o r l d ) 。该书专注于设计师面临的人类需求 的最紧迫的问题，强调设计师的社会及伦理价值 2 第1 章研究背景 对于废旧物资合理化回收方式的设计，也在今年逐渐受到世界主流设计界 的关注，韩国的两名设计师设计的废旧荧光灯分离收集盒，获得2 0 0 6 年德国红 点设计，绿色设计大奖的作品( r e dd o t a w a r d ，g r e e n ，2 0 0 6 ) ，设计旨在推动合 理的荧光灯回收方式，减少大量废旧荧光灯因破碎而造成的环境污染。( 图片 1 1 1 2 资料来源h t t p ：w w w r e d - d o t s g c o n c e p l l p o r f o l i o 0 6 0 5 9 r s e p a r a t e h t m ) 图1 1图1 2 1 1 2 创意产业 如今，创意产业的发展成为必然。循环经济发展的紧迫性，必然也带动了 循环设计的发展，对于垃圾资源利用方式的创造性思考正是顺应此潮流的。如 今，设计创意已经被作为一项产业，提上议事日程。有关数据显示，这项也被 称为“头脑产业”的新领域，为全球创造着2 2 0 亿美金的价值。来自上海市经 委的材料显示，2 0 0 6 年上海创意产业增加值预计实现两位数增长，总量将超过 6 5 0 亿元。力争到2 0 1 0 年，创意产业增加值占全市生产总值比重达到8 左右， 其中仅研发设计创意产业一个领域的增加值，就将达到3 0 0 亿元。 利用废旧物资再设计利用是创意产业的重要环节，设计师将智慧充分运用 于废旧物资从事的再生利用，并在环境设计中大量运用，将是创意产业实现的 典范。 第1 章研究背景 1 1 3 课题来源 。废旧光源电器的再生设计及其在环境设计中的应用”此课题正是顺应了 可持续设计及创意产业的发展趋势，怀着本人对于“艺术的再生”这一命题的 浓厚兴趣，并基于指导老师对日常废弃物回收利用及再设计运用于环境设计领 域的相关理论研究及实践探索的丰硕研究成果基础之上，对于回收材料利用再 设计作进一步具体化，探索性尝试，能有助于此命题的深化研究。 首先，在价值观上，延续“垃圾是放错位的资源”这一理念，人类在反思 和权衡经济利益与环境的关系后，深刻认识到发展循环经济模式的必要性和迫 切性，设计师则更有责任思量其社会角色，雷蒙德罗威关于“丑陋= 滞销”3 的 古训，不应成为当代设计师的职业准则，设计的价值远远不应是增加商品的附 加值，而应作为社会进步中的推动元素而存在。在大量生活及生产废弃物回收 和再利用极其滞后和不力的现状下，设计师应如何以敏锐的观察力、丰富的想 象力及高度的社会责任感重新找回“放错位”资源的价值? 其次，探索多元化 材料在环境设计中的运用及提升环境美学、功能品质，是设计师职业特殊性又 一体现，因而在研究选题上，特别关注那些大量存在的在回收过程中易于对环 境产生污染而造成回收困难的材料，尽量避免停留在对环境现状愤世嫉俗地表 面化批判，对于构建材料学与设计学之间进一步对话有所帮助。 1 2 “艺术的再生”概念及特征 1 2 1 概念 在前续研究中，已经对于艺术的再生的由来，现状，所存在的问题及解决 办法作了大量的探讨、研究。“技术的再生”则是与“艺术的再生”相对而言的 概念。概言之，艺术的再生概念指的是以艺术设计为指导以与相关材料学交叉 研究为手段，对于废弃资源进行从新再利用设计，改变垃圾的定位，使其成为 资源。是可持续设计的重要组成部分，对可持续设计的发展有着重要意义。 在环境危机加剧的当代社会，可持续的概念已经不再模棱两可、无法操作， 或者单单着眼于工业生产部门，可持续已经成为一种目标，化身为各种技术、 规范、法律，作用于社会产业的各个部门“艺术的再生”属于循环再生设计的 3 1 9 世纪5 0 年代，有设计之父之称的雷蒙德罗威r a y w o n dt o 吖y 提出这样一个口号t 丑陋= 滞销这 个概念同时意味着设计仅仅是工业和生产的奴隶，其作用就是使产品更畅销。 4 第1 章研究背景 一种，符合3 “r ”原则，对于可持续发展的实现具有积极意义。 1 2 2 现状及问题 首先在观念上，尽管有很多的艺术家、设计师认同艺术的再生这一概念， 并且尝试了各种实践，但是其效果不容乐观，多数实践是小作坊式的，无法被 推广利用，仅仅作为个别的艺术品，装置以展览的形式存在。没有深入到生产， 流通领域和进入到产业阶段，也就没有真正的实现艺术的再生这一概念的本质， 更加没有办法让大众消费者接受，在大多数人眼中，再生产品的品质是低劣的 代名词，无法得到普及和推广。 其次，回收再利用设计对于设计师而言，由于缺少利益的吸引，从事废旧 物资在利用设计需要花费大量的时问，投入大量的精力和资金，缺少有关机构 和制度保证对设计师的研究成果在利用产品在操作和使用上，经济上缺少相应 的评估标准，保证设计师的经济利益，这是再利用设计的发展又一大障碍。 再次，讨论艺术的再生与技术的再生的本质是设计学和材料学的学科交叉 问题，材料学同设计学之间学科对话与交流得不到鼓励，建材开发和应用研究 往往只留在材料科学家的实验室里，研究成果推广引导及运用得不到。 一方面，由于设计师自身知识结构的局限，交叉学科发展的局限，此类产 品的研发和推广运用上，缺少与材料学研究的合作，设计师对材料的性能缺少 科学认知，无法确定技术上的可行性，也缺少在制度上对此类产品技术及质量 的认证。另一方面，材料工程师由于设计洞察力的欠缺，对材料的认识只停留 在技术层面上，大量的环境材料研究成果在设计中也得不到广泛高效的应用， 另一方面设计师们又为缺乏能令他们为之激动的新型材料和新工艺而苦恼不 已。 柯林罗在拼贴城市一书中说到艺术家代表了一种“特殊工作的人”， 既有点是科学家又有点是“拼贴匠”，可认为工程师是向宇宙提问，而“拼贴匠” 则是与人类奋斗中遗存下来的一大堆剩余物之间的对话。4 这段论述揭示了设计 师的本质，设计师( 拼贴匠) 是有点科学家的艺术家。将废旧光源电器再设计 并产业化运用，设计师必须充分与材料科学家合作，研究材料的特性，才能最 4 【美】柯林罗拼贴城市( c o l l a g e c i t y ) p 1 0 3 5 第1 章研究背景 终达到设计目的。 设计学科带有强烈的交叉学科属性，介于自然科学领域和社会科学领域之 间，这种壁垒无疑阻碍了设计对于综合材料研究和利用。所以，要让设计师在 此过程中必须发挥作用，并且指导有关材料的研究方向，让材料学的研究成果 得以推广和利用。其中原因不难找出，无法将废旧资源再利用设计及运用无法 得到推广实践的重要原因在于其没有产业化和制度化，在设计实践中我们不难 发现，我们有大量的标准，规范，制度来指导我们的设计，这些制度有法律保 障实施，成为设计师实践的依据，从而这些建筑材料的运用方式能够得以大量 运用，普通的建筑材料可以如此，如果将废旧物资，通过合理的设计，对其材 料特性充分加以研究，发挥其优势，扬长避短，并且使其制度化，标准化，产 业化，让其真正从垃圾变成资源。 因而再利用设计材料在研发，操作运用和推广在经济上和技术上均迫切需 要确立相应得规范和评估标准。 i 3 实践客体探讨 本论拟通过实践对某种废旧材料的回收，对其性能和再利用设计及运用的 研究，对于再利用设计材料在研发，操作运用和推广在经济上和技术上的规范 和评估标准，进行尝试。 工业化的生产方式，降低生产成本的同时也加速了产品的消费速度，在此 过程中，资源迅速的质变成垃圾。在探索废旧资源再利用设计以及运用的实践 客体中，大量艺术家和设计师尝试过多种材料如：啤酒瓶、橡胶轮胎、可乐瓶、 利乐包装盒等等，有些是艺术学生行为，有些是艺术家或者设计师行为，在前 续的研究有已经有大量案例，在找寻能够被“艺术的再生”的废旧物资时，必 须符合如下要求： i 生活生产中大量产生的 2 目前利用率不佳的 3 十分有利用前景的。 因此，在研究在对大量废旧材料性能和废弃情况作综合考量后，选择了废 旧荧光灯。在全世界各个角落，废旧荧光灯在生活中大量产生着，据美国，荧 光灯回收组织的2 0 0 4 年的调查报告：每年有5 1 4 ，0 0 0 的荧光灯被当作普通固 体垃圾废弃，并向空气中释放汞。其中1 4 2 ，0 0 0 来自居民，3 7 2 ，0 0 0 来自企事 6 第1 章研究背景 业建筑。结果显示：7 0 8 的商业用灯，9 8 的家庭用灯未被合理回收。5 另外， 废旧荧光灯极其具有再利用的前景和价值：视觉品质高、尺构造标准化、物理 性能优。因而用用废旧荧光灯作为研究对象不仅具有个别意义，还具有普遍意 义。 1 4 小结 当今，越来越多的设计师已经认识到以“可持续”为前提，“3 r ”为原则， 以“绿色”为目的对于设计行为的重要性，包括设计业在内的创意的职业化与 产业化进程也在加速进行当中，这也是本论研究的背景。 以“艺术的再生”为题的本论的前续研究中，已经对废旧物资的回收再利 用设计的现状和问题做了具有一定深度和广度的研究，本论拟采用实践为主的 方式对其进行展开和深化的探讨，以废旧荧光灯这种代表着的生活中大量产生 的，目前再利用率不佳的，并且具有再利用前景的废旧物资作为研究对象，以 艺术和设计为主导通过与材料学的交叉学科研究，进一步探讨废旧物资资源化 及产业化的推广方式，大量运用于环境设计。 5 美国灯具和汞制品回收者协会，2 0 0 4 ( a s s o c i a t i o n o f l i g h t i n g a n d m e a c u r y r e c y c l e a s n o v c m b e t , 2 0 0 4 ) ( 2 0 0 4 年美国国家荧光灯回收率和荧光灯回收町行性分析( n a t i o n a l m e r c u r * 圳pr e c y c l i n g r a t e a n d a v a i l a b i l i t y o f l a m p r e c y c l i n 9 8 e f v i c 4 ：i n u s a ) 7 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 2 1 废旧荧光灯回收再利用设计的生态意义 生活中，目光灯管几乎每个家庭都要用到。但当它坏了的时候，我们会怎 样呢? 大多数人会将之一扔了之。众所周知，废旧荧光灯存在着汞污染的问题。 荧光灯是一种气体放电灯，汞在灯管内作为气体放电的介质存在，并且荧光灯 在工作时必须要有( o 6 7 1 3 3 p a ) 的游离汞蒸汽以保证汞与玻璃，荧光粉以及 电极之间的化学结合。汞的沸点很低，在常温下就可以蒸发，因而废弃的荧光 灯管破碎后，会立即向周围空气散发汞蒸汽，可以使空气中的汞蒸汽浓度瞬间 达到1 0 “2 0 毫克立方米。国家规定汞在空气中允许的最高浓度为0 0 1 毫克立方 米。 一支管径3 6 1 v i m 的荧光灯的汞含量达到2 5 4 5 毫克，一支管径2 6 m m 的细荧 光灯管的汞含量为2 0 毫克，一支管径i o m m 的紧凑型荧光灯管含汞量为l o 毫克 中国照明协会统计，我国每年的荧光灯产量约为1 0 亿只，仅北京市每年使用含 有汞的各种气体放电灯在2 0 0 0 万支以上，按每支灯管平均含汞量为3 0 m g 计，我 国每年生产的荧光灯中含汞总量约3 0 吨。而在实际生产过程中所消耗的汞，远 远大于这一数字。以4 0 w 的t 1 2 直管荧光灯为例，通过自动生产线自动注汞，需 要注入2 0 4 0 m g 的汞，而加上工艺消耗，实际耗汞量为6 0 - 1 0 0 r a g 。据计算，目前 我国每支荧光灯生产的实际耗汞量平均为4 5 0 4 - 4 8 o o m g ，年产1 0 亿支荧光灯所 消耗的汞量在4 7 6 0 吨左右。根据我国的电光源行业发展的预测，到2 0 0 5 年和 2 0 1 5 年，我国的荧光灯产量将分别达到1 5 亿支7 和2 0 亿支。若产品的平均含汞量 和生产时的平均消耗汞量仍维持目前水平，到2 0 0 5 年，年产荧光灯中的含汞总 量将达4 5 吨，生产所消耗的汞量将达到7 0 吨左右；到2 0 1 5 年，则将分别高达约 6 0 吨和9 0 吨以上1 人体一次吸入2 5 克汞，即会产生生命危险。如果废旧荧光灯不加处理或者 处置不力，有害汞成分就会通过皮肤、呼吸或者食物进入到人体，对于人类健 康产生极大危害。据美国有关科研机构调查，目前地球大气中的汞含量较1 0 0 年 6 资料来源：废旧荧光灯回收利用及处置处理 王涛，中国环保产业 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 前增加了1 倍。空气中的汞存在既有自然原因，也有人为原因。如含汞化石的风 化等，人为原因有燃煤发电厂的废气排放，生活垃圾中的荧光灯，水银温度计， 含汞电池等等。美国环境保护组织( e p a ) 最近有报告声称，美国每年有6 3 0 ， 0 0 0 的新生几的健康正在遭受汞污染的威胁，几乎每个人都受到不同形式的汞污 染的威胁8 。 因而从环境价值而言：如果能够运用设计是的智慧，充分发掘废旧荧光灯 的美学价值，基于设计学和材料学的交叉研究，将大量的废旧荧光灯加以回收 再利用，将有效解决这一环境难题。 2 2 废旧荧光灯回收再利用设计的经济意义 2 2 1 常规的回收利用产业技术成本评估 大量荧光灯未得到合理回收，对生态环境造成极大威胁，因而，人们不禁会问： 为何纸张和玻璃的回收可以是免费的，而回收荧光灯管需要花钱? 荧光灯难以 回收的原因在于：荧光灯里面存有的汞，即使利用技术手段分离出来，所具有 的价值是很少的。因而，回收机构从事此项目回收，将无利可图。荧光灯回收 成本和灯的种类、数量、和运输等因素有关。其费用主要包括回收成本和处理 成本：回收成本主要包括人工费用，包装费用，运输费用等。 在集约化回收处理已经相当成熟的美国，荧光灯回收作业所需费用是很高 的，如美国东北灯具回收公司( n o r t h e a s tl a m pr e c y c l e ，l a c ) 为各大商业，工业， 民用机构提供长期专业的灯具回收处理业务。据表2 1 ( w w w n o r t h e a s tl a m p r e c y c l e c o r n ) 表2 1 h o wm u c hd o e si tc o s tt or e c y c l eal a m p ? 回收光源电器的成本价格是多少? t h ea v e r a g ec o s ti s2 5t o4 0c e n t sp 口4 一f o o tl a m p 平均每四平方英寸为2 5 - 4 0 美分 鼯p c c tt or e p l a c cl a m p sa tar a t oo fll a m pp e r6 4s q u a r ef e e tp e ry e a r 预计平均每年每6 4 平方英寸更换一只灯具 a v e r a g ea n n u a lc o s ti st h e r e f o r ea b o u t $ 4 0 6t o & 6 2 5f o r e v e r y1 0 0 ，0 0 0s q u a r ef e e t 每l o 万平方英寸所需成本为4 0 6 美金6 2 5 美金 。翻译自m c 亿m t h e a l t h e f f e c t 来源同站i l 却：伪哪w e 弘g o ，m 相町佃由帆肿抓他h 劬 9 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 由上表可知，回收处理荧光灯成本价格为每1 0 万平方英寸4 0 6 美金_ 6 2 5 美金，就是约合每平方米6 元人民币，欧美传统的处理方式，一般都要在设备， 技术研发上耗费巨资，此种回收方式，在如此成熟的集约化处理运作模式，并 且有先进的回收处理技术的发达国家，尚需如此高额费用，在国内循环消费理 念及相关措施刚刚起步的阶段所需成本更是巨大，尤其在废旧光源电器的回收 作业方面的实践凡乎为空白。 为何纸张和玻璃的回收可以是免费的，而回收荧光灯管需要花钱，荧光灯 难以回收的原因在于：荧光灯里面存有的汞，即使利用技术手段分离出来，所 具有的价值是很少的。因而，回收机构从事此项目回收，将无利可图。 2 2 2 设计引导废旧荧光灯回收再利用的成本评估 如果能用废旧荧光灯，通过合理设计，进行产业化运作，运用丰富的劳动 力资源及回收站，物业管理，环卫机构等回收平台进行废旧荧光灯原料的收集， 按照标准化的批量化的模式进行加工，生产，运输，装配，运用于环境设计， 其所需成本将大大低于一般的回收处理方式，并且能够产生可观的利润。 比较类似建筑材料的费用。如昆明创安u 型玻璃有限公司的u 型玻璃单价 为1 2 6 元平方米9 ，而灯管的回收价格不超过6 元平方米，加上材料配件的费 用肯定大大低于普通的u 型玻璃。 因而，如果设计师能够利用这种材料，运用其模数化优势，合理设计节点， 大量运用于户内外环境设计，不仅是对资源的有效利用，让本来一无是处，反 而会对环境产生极大危害的废旧光源电器从“垃圾”蜕变为“资源”，而且也使 其能够免去复杂昂贵的拆卸分离过程，大大节约回收成本，并推动其产业化， 将极具有经济意义。 2 3 废旧荧光灯回收再利用设计的社会意义 以废旧光源电器的回收再利用设计及运用作为典型，促进废旧物资回收再 利用的产业化，使之产生经济效应，使其带来更加有意义的社会价值。 乌l 用自昆明仓安u 型玻璃有限公司的u 型玻璃单h 卸：辆_ 悄啊m 吼0 0 t c 豳h 删l a p g o o d s m i r - 1 5 5 舒h a n l l o 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 2 3 1 促进消费观念的改变 对于民众而言，长期以来，民众对废旧材料再利用产品缺少信心，人们对 材料消费的观念会认为再生材料制造的产品只能凑合着用。自身也缺乏环境保 护的责任感，然而，回收荧光灯是对环境负责的必然要求，美国国家环境保护 局的a b e r n a t h y 说：“到处都是的废旧荧光灯是一个大问题，并指出所有的废旧 荧光灯都必须加以回收，任何作出废弃荧光灯的人都有责任将其回收。”如果能 够将废旧光源合理设计，大量运用，不仅是加强人们的环境保护意识，更加能 够促进消费者消费观念的改变，再生材料制造的产品不仅能够“凑合着用”，面 且能够使消费者意识到使用再生产品符合可持续发展，是潮流之所趋。 2 3 2 促进相关环境法律建立及再利用设计产业制度化、规范化 通过设计的方式，使荧光灯的美学价值最大化，大力推行废旧荧光灯再利 用，不仅能够改变人们的消费观念，改变对“垃圾”就应当废弃的陈旧观念， 增强人们的环境保护意识和责任感，也有助于相关废旧物资回收再利用尤其对 于像废旧光源电器此类危险电子产品的法律的完善和健全。 2 4 废旧荧光灯回收再利用设计的设计学意义 2 4 1 推进设计学与材料学交叉学科研究发展 研究废弃资源的再利用设计必然要以设计学和材料学的学科交叉研究为基 础，然而分工极其细化的传统学术机构中，评审系统不支持跨学科研究，从事 此项研究的学者难以获得认同，及所需经费的不足。由于缺乏交叉学科发展的 大环境，2 0 年来，我国交叉性新学科逐渐增多，但对交叉科学发展的整体研究却 日趋减少。尽管有关于发展交叉科学的热闹议论，但体制落实和观念的更新却异 常困难。实际上，我国科研、教育、管理上的交叉学科发展，基本上没有理论导 向，而是跟着潮流走，跟着感觉走，重复着历史上学科交叉自发发展阶段，迟迟未 能走上自觉发展的大路。在交叉学科研究方面没有相对稳定的研究阵地和队伍， 靠个别学者的兴趣业余研究，造成对交叉科学发展的全局认识滞后。设计学科带 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 有强烈的交叉学科属性，介于自然科学领域和社会科学领域之间，这种壁垒无 疑阻碍了设计对于综合材料研究和利用。 如果能过将废旧荧光灯的回收再利用产业化推广，对于设计师而言，不仅 启发更多的艺术家和设计师，关注垃圾再生这一产业，推广创意理念，使垃圾 资源化。拓宽设计师视野，利用更多的日常被人们所忽视的材料，运用于环境 设计，改变过分依赖常规建材的平庸建造活动；而且，对于材料学家而言，也 可以使其更多的研究成果走出实验室，通过设计，与人们的日常生活发生紧密 关系。打破长期存在的“艺术”与“技术”的壁垒，推进设计学和材料学的对 话。 2 4 2 推进设计的产业化发展 对于设计产业而言，改变个体设计师单打独斗、缺乏市场运作能力的现状， 让个别的设计成为图集、规范，成为旌工设计得依据被人们大量的使用，从而 使“创意”能够真正“产业”化。总之，设计师将智慧充分运用于废旧光源电 器的再生利用，并在环境设计中大量运用，将成为废旧物资资源化成为产业的 典范之作。 由此可见，这一研究所具有深远的社会意义。 1 2 第2 章废旧荧光灯回收再利用设计的意义 2 5 小结 从生态，经济，社会及设计学四个角度出发，利用废旧荧光灯作为再利用 设计研究的意义，涉及到生态，经济，社会及设计学四个方面 第一，从事废旧荧光灯的再利用设计研究第一能在一定程度上解决汞对于 环境的污染，具有环境意义。 第二，通过再利用设计方式与国内外常规回收再利用方式的成本，产生利 润等方面的比较，证明其经济意义。 第三，通过废旧荧光灯再利用产品的运用和推广改变普通人的消费观念及 引起相关法律法规的制定等方面研究其所具有的社会意义。 第四，通过研究过程中与有关专业材料科学研究机构的合作，推进设计学 与相关专业的交叉研究的实践与发展；废旧荧光灯再利用设计产业化，制度化， 标准化对于推进设计行业产业。 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业及再利用设计现状分析 3 1 发展概况 3 1 1 欧美 在欧美国家，用常规的手段从事废旧荧光灯的回收已经逐步达到产业化， 已经逐步发展为成熟的流程，并且有专业的组织加以监督，有较为完善的法律 制度保障这一流程的进行。如美国，根据( 2 0 0 4 年美国国家荧光灯回收率和荧 光灯回收可行性分析，在美国，从消费完的荧光灯中过滤汞元素的技术用于商 业运用始于1 9 8 9 年，起初从事这种服务的机构很少，在1 9 9 0 到1 9 9 9 年之间， 荧光灯的回收率仅达到1 0 - 1 2 ，国家政策开始鼓励此类市场的发展，从事回 收事业者由此增加，并且在1 9 9 9 7 国家环境保护组织将荧光灯列入“废弃物通 则”，随着人们对于此规则的认同和回收市场的成长，到2 0 0 0 年，回收率达到 2 伽，大多数州采纳了此规范，紧迫性的增加，市场进而增长，2 0 0 3 年美国环 境保护组织( e p a ) 给与废旧光源电器回收者协会( a l a m ) 资金与政府合作从 事进一步的教育和科研工作。 发展至今，美国荧光灯回收能力已经达到了预期的要求，但是可惜的是， 回收能力远大于实际回收数，没有得到合理回收的荧光灯总量达到废弃灯总量 的7 6 ，在不少的案例中回收商的操作仅达到了回收设计能力的i 3 ，尽管“废 弃物通则”已经在很大程度上改变了现状，但是仍然需要投入资源和教育经费 以改变人们的不良废弃行为。2 2 的荧光灯个体消费者是不会受到联邦法律的制 约的。因此，每年有5 1 4 ，0 0 0 的荧光灯被当作普通固体垃圾废弃，并向空气中 释放汞。其中1 4 2 ，0 0 0 来自居民，3 7 2 ，0 0 0 来自企事业建筑。结果显示：7 0 跳 的商业用灯，9 8 的家庭用灯未被合理回收。” 废旧光源电器的回收体系也逐渐建立，废旧灯的回收范围遍及全国由废旧 灯回收者协会提供，加拿大和墨西哥，服务主要针对大型的用户，如企业，政 府通过日常普通的垃圾回收渠道。直接回收或者通过一个回收者运输体系，也 美国灯具和汞制品回收者协会，2 0 0 4 ( a s s o d a t i o n o f l i g n t i n ga n d m e m l , y r e c y c l e t s n o v e m b e r , 2 0 0 4 ) ( 2 0 0 4 年美国国家荧光灯回收率和荧光灯回收可行性分析( n a t i o n a l m e r c u r y - l a m pr e c y c l i n g r a t ea n d a v a i l a b i l i t y o f l a m p r e c y c l i n gs c i i n u s a ) 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 有部分是通过建筑物管理人员为他们的业主提供收集废旧荧光灯的业务。 3 1 2 日本 日本依法促迸废荧光灯管的再生利用：通产省根据“建设循环型社会基本 法”和相关的“资源有效利用促进法”，于2 0 0 1 年7 月将废荧光灯管正式列入 回收利用产品指针的对象，并实施考核再生利用率，从而促进了各企业积极开 发再生利用技术和增加处理能力，使再生利用率由1 0 将提高到2 0 0 3 年的3 0 。 如在北海道山区的野村兴产株式会社，主要从事一次性废弃电池和废弃荧 光灯管的处理能力为1 0 0 0 万支年，根据日本政府的相关法规的颁布废旧荧光 灯管回收量上升的需要，该矿业所与于2 0 0 1 年1 2 月投资6 亿日元，新增加了 每年2 2 5 0 万支的处理能力，使2 0 0 2 年的处理量已经达到7 3 0 0 吨( 折合3 6 5 0 万支) ，同时取得了从菲律宾进口废旧荧光灯管的处理权，每年可以从荧光灯中 移去水银4 0 吨，满足了日本全年的水银需求量。 3 2 其他国家回收再利用现状 大多数国家把荧光光源视为化学废物而单独分拣和相应处理，然而，在不 同的国家对于荧光光源的回收处理采用不同处理方式： 在亚太地区最经常使用的方法是把这些光源和家庭垃圾一起掩埋。从 环境角度来看这是不可取的解决办法。 大量使用和丢弃荧光光源的用户通常被要求运送废弃物到指定的处理 场所。在这里通过一种稳定程序对水银成分进行处理，而后水银被固 化并在指定的垃圾场掩埋。 在一些地区另一种比较理想的回收程序很有效( 通常是通过碾碎冲洗 光源 。这意味着只有部分回收材料一如玻璃一能够再利用。水银和磷粉 的混合物不适合循环利用因此就被作为有害废物丢弃处理。( 资料来 源w w w 1 i g h t i n g p h i l i p s e o m c n ) 3 3 技术手段 3 3 1 回收技术 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 图3 1 截至到2 0 0 6 年1 1 月，美国环境保护组织( e p a ) 统计，美国各州总共有超 过5 0 家的回收企业，从事废旧荧光灯的回收处理业务。这些企业均能从事完善 的荧光灯回收作业流程，技术成熟，设施完备。在垃圾回收站单独设置了专门 的废旧荧光灯管回收箱，或者使用者购买回收箱邮寄到处理单位，做了荧光灯 管粉碎处理机。流程示意图如3 1 1 6 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 图3 2 危险的放置方式 图3 3 合理的放置方式。 同时，运用各种宣传手段，鼓励民众采取合理的回收途径和方法：如图3 2 - - 3 9 a 尽量放置在产品的原有包装中 b 不要将灯管捆在在一起 c 将包装盒放置在于燥的地方 d 如果可能，将包装盒集中安置在平的架子上 e 尽可能不要打碎灯管 1 7 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 f 将盒子贴上印有日期的标签 g 通知有资质的专业回收处理机构 图3 4 回收废旧荧光灯存放仓库图3 5 专门用于运输废旧荧光灯的车辆 图3 6 用于回收灯管的收集箱图3 7 用于回收灯泡的收集箱 图3 8 用于回收灯管的集装箱图3 9 用于回收灯管的集装箱 左图2 5 0 0 m m ( l ) x1 2 2 0 m m ( w ) x1 2 2 0 r a m ( i - 1 ) 右图2 5 0 0 r a m ( l ) x1 2 2 0 m m ( w ) x2 1 3 9 m m 1 8 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 3 3 2 处理技术 技术上国外废旧灯管的处理技术主要有”直接破碎分离”和“切端吹扫分 离”两种工艺，技术过程图( 如表3 1 ) “ “直接破碎分离”工艺的处理流程为：先将灯管整体粉碎清洗干燥回收汞 和玻璃管的混合物，然后经烧焙、蒸发并且凝结回收粗汞，在经过汞生产装置 精制后供荧光灯用汞，每支灯管回收1 0 _ _ 2 0 毫克。该工艺的特点是结构紧凑、 占地面积小、投资省、但荧光粉难以被再利用。 废弃灯管 废玻璃回 表3 i 有色金属回收 “切端吹扫分离”工艺是将荧光灯两端切断、 吹入高压空气将含有汞的荧光粉吹出来收集，再 通过真空加热回收汞，其生成汞的纯度达到 9 9 9 9 。该技术可以有效地将可回收的稀土荧光 粉分类收集，但是投资较大。设备如图3 1 0 ( w w w 1 a m m e c v c l e o m ) 资料来源杨慧芬固体废物资源化 1 9 图3 1 0 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 3 4 回收主体研究 3 4 1 光源电器制造企业 很多大型灯具制造商，如飞利浦致力于研发废旧产品的处理，以减少荧光 光源对环境的影响。但是对光源的处理还有另外一种办法。在欧盟国家这种方 法日益受到重视。在那里灯具制造商通过商业运作来回收利用废弃光源。飞利 浦拥有高超的回收利用技术，真正实现对光源材料的完全回收和再利用。在这 种方式下整个循环是闭合的一从制造到使用，再到废弃光源的回收和分解，最 后回到生产商那里再次利用。闭合的循环过程确保了原材料使用最佳的经济性， 由于不需要倾倒废弃物从而把环境污染减少到最小。工厂生产出荧光光源批发 商设备安装商最终用户回收公司拆解公司原材料 荧光灯循环利用项目开始于1 9 9 2 年。在那时飞利浦照明的一支研发队伍开 始了制造”三基色荧光灯”系列循环利用型光源的研究项目。第一批试验中使用 了荷兰卢森达尔工厂生产线上的废弃物作为原料。技术人员把这一阶段积累的 知识应用到下一步的试验中一研究废旧三基色荧光灯系列光源材料的循环再 利用技术。虽然研究重点是三基色荧光灯9 系列光源，其它类型的荧光灯如标 准直管荧光灯) 也可以在现有工艺下实现循环使用拆卸过程，废弃的荧光光源 可以通过飞利浦授权的当地拆解公司或飞利浦下属公司( 视不同国家而定) 进 行处理。在拆卸过程中，光源两边的灯帽通过加热和切割去掉。灯管中的物质 用吹风机去除，形成荧光粉末和水银的混合物。然后剩下的就是干净的玻璃管。 这一拆卸过程使得荧光粉末和水银混合物能够从光源灯管中分离出来，并且效 果良好。 可供循环利用的材料包括： 磷粉一从三基色荧光灯”系列中回收的磷粉水银混合物被送回飞利 浦照明工厂进行进一步处理。在这里水银首先被去掉，而后剩下的磷 粉进行提纯使其适合在新的荧光灯中继续使用。 水银一在飞利浦照明工厂里从磷粉水银混合物中提炼出来的水银被 送到专门工厂净化成高纯度水银。然后送回飞利浦工厂在新的荧光灯 中使用。 玻璃一所有废旧灯管回收加工成纯净形态，可以在新的荧光灯生产中 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 使用。 金属件从废旧光源上拆下的金属件( 如灯帽等) 被送回初级金属加 工企业，在多年以前就开始这样做了 其它材料剩下的部分占光源重量的大约2 4 ，主要由树脂0 和胶水 残留物以及小型金属件组成。 飞利浦从事光源拆卸基础设施建设，由于处理废弃物具有经济效益而且在 技术上可以解决，加上立法机关和消费者都在关注产品废弃后的处理问题，因 此泰国启动了一项试验计划，该计划是”绿色照明”运动的一部分。这项试验计 划将首先在b a n g p o o 工业园区( 飞利浦照明泰国工厂坐落于此) 实施，而后通 过强大的环保计划重点推广到通过i s o1 4 0 0 1 认证的公司和跨国企业，最后推 广到其它市场。有时，荧光灯的处理成本对我们的顾客来说非常高昂。例如在 泰国有些顾客需要支付新价格的1 0 用于废旧光源的妥善处理。这项试验结果 将使我们看清循环利用的市场需求是否真的旺盛。 3 4 2 专业回收处理企业 从事废旧荧光灯回收处理的专门机构众多以下表格是部分从事荧光灯回收 处理业务的企业，灯具使用者可以根据条件选择回收机构。( 如表3 2 资料来源 翻译自w w wl a m p r e c y c l eo r g ) 2 1 第3 章废旧荧光灯回收再利用产业现状分析及问题 表3 2 企业 民用回收或 价格上门回收或邮寄 商用回收 b e t h e l e h e l a m p 各种数量的2 美金8 英邮寄6 2 9 美金盒 r e c y c l i n g 商用荧光灯尺，6 9 9 美金( 4 英寸装， 1 1 盒) 盒( 3 8 支装) e a r f l l p r o t e c t i o n 各种数量的6 0 美金盒用u p s 邮寄 s e f v i 商用荧光灯( 4 英寸装) l i g h t i n g r e s o u 嗍 各种数量的根据数量邮寄 i n c 商用荧光灯；大量0 0 6 - - 0 0 0 8 美 的民用荧光灯；电金英尺不等 池、电视机等家电 m e r c m y w a s t e s o l u t i o n 各种数量的0 0 4 美金用u p s 或者f e d