整體廚櫃的節能設計研究論文
整體廚櫃的節能設計研究論文
隨著消費者環境意識的增強和對生活品質追求的提高，對整體廚櫃的選擇要求實用性、美觀性和環保性並存。這其中，綠色環保作為一個新的增長點被越來越多的消費者和企業所認同，成了支撐整個行業發展的重要理念。因此，設計開發功能合理、符合中國人飲食習慣、綠色環保型的整體廚櫃產品已成為當務之急，只有以設計理念的創新滿足消費者不斷變化的需求，才能引導行業的持續健康發展。
整體廚櫃綠色設計的方法：
1整體廚櫃綠色材料選擇
材料既是實現設計意圖的重要手段、也是選擇加工方法的重要依據。同時，原材料處於產品生命週期的源頭，選擇綠色材料是開發綠色產品的前提。由於廚房是一個烹調和貯存食品的地方，因此其材料的使用與一般傢俱材料不同，易清洗、耐熱、防潮、環保是整體廚櫃選材的基本原則。由於整體廚櫃是分體構成的結構形式，用作整體廚櫃的材料也相應的分為幾大類：櫃體材料、門板材料、檯面材料、配件材料等。
廚櫃櫃體包括地櫃及吊櫃。一套整體廚櫃的櫃體材料約佔全套產品所耗板材的70%～80%，可以說櫃體材料的好壞直接影響廚櫃的質量。木材是綠色設計的最佳材料，但對於高溫高溼的廚房環境而言，實木材料有其無法克服的缺陷，再加上我國木材資源的嚴重匱乏，人造板作為木材的替代品成為設計和生產綠色環保廚櫃的主要用材。目前用於整體廚櫃櫃體的人造板基材主要有刨花板、中密度纖維板、多層膠合板、細木工板等材料；表面裝飾材料有三聚氰胺浸漬紙、防火板等飾面材料。人造板是森林資源綜合利用的產物，應大力提倡使用，但為了使板材更加結實耐用，人造板中需新增膠粘劑和防潮劑，另外在櫃體零部件加工的過程中還要大量使用封邊條、膠粘劑等原料，這些都是遊離甲醛的主要來源，再加上廚房使用明火、溫度高，會加速有害物質的揮發，在使用過程中會對人體造成危害、對食品造成汙染。因此，在整體廚櫃產品設計過程中所選用的人造板質量應符合相關國家標準要求。根據國家強制性標準GB18584—2001《室內裝飾裝修材料木傢俱中有害物質限量》規定，木傢俱中的甲醛釋放量必須≤1。5mg/L[6]。為了營造一個健康的廚房環境，必須有效控制廚櫃用人造板的甲醛釋放量。影響甲醛釋放量的因素有：（1）裝載度對遊離甲醛釋放量的影響：裝載度是指所用人造板暴露在室內空間的總面積與室內空間容積之比。根據實驗資料分析，人造板裝載度與室內甲醛濃度的關係如圖1所示。針對這種情況，可根據綠色設計的減量原則，建立廚櫃人造板裝載度的數學模型：即根據所用人造板遊離甲醛含量情況，透過試驗及計算建立廚櫃設計中人造板用量數學模型，給整體廚櫃設計提供參考，以有效控制甲醛釋放量。（2）材料表面裝飾方式對遊離甲醛釋放量的影響：廚櫃製作時使用的各種人造板表面都要進行裝飾處理，根據實驗結果可知，在相同條件下，不同的表面處理方式對遊離甲醛釋放量的影響是不同的，如表1所示。有鑑於此，進行廚櫃設計時，應選擇一些遮蓋完整、嚴密的表面裝飾方式。根據各種裝飾方法對遊離甲醛釋放量的影響程度，其優先選擇順序為：PVC真空吸塑、PVC薄膜平面飾面、塗料飾面、三聚氰胺浸漬紙飾面。由於甲醛的散發通道主要是人造板端面而非平面（端面一般至少是平面甲醛釋放量的兩倍以上），因此用人造板製作廚櫃時，所有板件都應進行封邊處理，封邊材料最好選用PVC封邊條，並儘量採用機械封邊。另外，人造板甲醛釋放量是時間的函式，隨著陳放時間延長，甲醛釋放量將逐漸降低。通風情況也對甲醛釋放有影響。如有可能，廚櫃企業應選用出廠時間稍長的板材，同時最好不要在居室現場製作，而是在通風條件較好的場所進行。
門板（含抽屜面板）相當於廚櫃的“臉面”，其尺寸穩定性、防潮性，表面耐磨性及環保性等指標決定了門板的質量和使用壽命，門板按其基材和表面裝飾方法的不同可分為多個系列。（1）實木門板：是指直接由實木或表面為實木經透明塗飾製成的門板，其天然紋理與質感是自然與傳統的良好體現，但製造工藝要求高。（2）油漆門板：整體廚櫃中油漆門板特指基材（18mm厚中密度纖維板）機械加工後表面再進行色漆塗飾製成的門板。油漆門板表面光潔平整，色彩也可任意選擇，具有很強的裝飾性，缺點是耐刮、耐磨效能差，加工工藝複雜、技術要求也較高，油漆工藝汙染嚴重。（3）吸塑門板：是由中密度纖維板（或實木）經銑型、打磨後，採取真空吸塑工藝將聚氯乙烯（PVC）薄膜完全包覆在門板上而成。由於可以多面同時吸塑，完全封閉基材，有效地阻止了水氣侵入及有害物質的散發，而且表面也可以鏤銑出各種立體圖案，因此被認為是最完美的門板材料之一，但這種門板表面耐高溫能力較差（一般不超過100℃），加工時需要專門裝置，工藝也比較複雜。（4）防火板門板：是在細木工板或刨花板基材表面用防火板飾面，具有耐磨、耐高溫、耐汙染、耐腐蝕等特性。（5）三聚氰胺板門板：直接將三聚氰胺飾面板經裁切、封邊後製成門板，其造價較低，效能良好。（6）水晶板門板：是利用有機玻璃板（俗稱亞克力）背面噴油墨後壓貼在基材表面製成的。這類門板晶瑩剔透，具有很好的美學效果，且價格低廉，製造工藝簡單；但缺點是不耐磨、不耐劃，且時間久了容易變色並失去光澤，氣候乾燥容易開裂、脫膠。
料整體廚櫃檯面主要用於洗滌、準備及烹飪操作，是廚櫃構造中和食物接觸最為密切的部分，檯面材料基本效能要求為防水、耐高溫、不滲漏、抗衝擊、無汙染，同時還要兼顧美觀、實用。常用的廚櫃檯面材料有天然大理石、花崗岩、防火板、瓷磚、不鏽鋼、人造石等，這些檯面材料各有優缺點。天然大理石有著各種美麗的紋理，但其毛孔粗，易滲透，容易成為細菌滋生的溫床。花崗岩的密度大、硬度高，表面很耐磨，是抗菌效能好的天然材料，但天然石材的長度有限，在整體檯面的接縫處容易隱藏汙垢，並且天然石材有放射物質存在，會對人體健康產生危害。防火板檯面同樣存在長度的限制，無法實現整體完美的無縫拼接。不鏽鋼檯面抗菌效能最好，但一旦被利器劃傷就會留下無法彌補的痕跡，這些劃痕中也容易隱藏髒東西，並且在它上面重力操作時會產生噪音。人造石材是樹脂、各種填充料的聚合體，俗稱高分子人造石板，有石材質感但無輻射，而且無毛細孔，不易滋生細菌，可以實現無縫拼接，具有易清洗、易修復、耐熱、防潮、防蛀等優點，是整體廚櫃檯面的首選材料。
用於生產廚櫃中盛放物品的框架、拉籃和連線用的鉸鏈滑道等功能配件的主要材料是鋼和鋁。其優點是強度高，易工業化生產，廢棄物可以回收利用，加工及回收利用時耗能不太大；缺點是冶煉時耗能很大，礦藏資源有限、不能再生，冶煉時會產生大量廢棄物汙染環境，如產生鉻酸、氟化氫等有毒氣體，含重金屬的廢汙泥等。因此對廚櫃功能配件材料的選擇要注意其環保效能。
2整體廚櫃綠色結構設計
整體廚櫃綠色結構設計可從以下幾方面進行。
（1）合理設計廚櫃內部空間結構，提高其容積利用率
透過對不同地區、不同戶型的住戶調研，根據廚櫃貯物種類、數量，合理地設計物品存放空間，提高廚櫃的容積利用率，在滿足使用功能的條件下，儘量減少數量，以節省材料和空間，並給使用者提供方便。如地櫃使用抽屜結構比開門結構更方便儲物及拿放，如圖2所示。抽屜內側可設計為弧形，沒有死角，易於清潔。搭配分隔元件可實現抽屜儲存空間的最佳化安排，根據需求來分門別類的放置物品，如圖3所示。為充分合理地利用拐角空間，增大儲存空間，可採用拐角、180度轉籃、滾筒轉籃等拐角處理方法，如圖4所示。在水槽櫃內設計垃圾分類存放區域，便於資源的迴圈利用及對有害物質的集中處理，也讓廚房不再有死角，如圖5所示。
（2）採用拆裝化結構，便於回收利用
板式傢俱32mm系統結構設計與加工方法為整體廚櫃的綠色結構設計提供了很好的設計思路。將整體廚櫃按照功能劃分採取模組化、拆裝化設計，並保證一定的互換性。當產品的板件和五金連線件實現了標準化、系列化、通用化的生產，就很容易實現產品中部件的更換，即使用者可以根據要求更換已壞的或不滿意的零部件，提高產品的使用壽命，同時也利於廚櫃零部件的回收利用[8]。
（3）採用合理的連線結構，減少板件上的孔槽口
目前，人造板製作的廚櫃構件，其接合方式大都為板式結構連線，而孔深常常能達到板厚中心部位，從這些孔眼及槽口中常有大量遊離甲醛逸出，因為脲醛樹脂膠合的人造板，中間層比表層具有更高的甲醛釋放能力。廚櫃結構設計與製造時必須考慮這些孔槽的影響，合理設計其零部件的連線結構，做到儘量少安排連線孔位，儘量選擇不用開槽口的連線件和連線方式。在必要採用孔槽連線時要進行相應的處理。如櫃體的後背板通常選用3mm厚的三聚氫胺雙飾面板。採用3mm厚的背板一則可以節省成本；二是可以降低廚櫃重量，尤其是吊櫃的'重量；三是利於現場加工，因為廚房是管道縱橫之處，經常要在背板上開孔開洞。雙飾面板不但可以加強整體廚櫃的防潮效能，還可以降低甲醛釋放量，更加環保。但3mm厚背板的安裝方法一般是在廚櫃的側板、底板上開出槽，然後將背板插進去。這樣即美觀又不易脫落，離牆面又有一定距離，減少了背板與牆面長期接觸而受潮變形的機率，如圖6所示。但由於目前技術的限制，封邊機不能在3mm厚的背板上作業，所以背板一直是處於不封邊狀態，再加上側板、底板上開出的背板插槽，導致甲醛釋放量大幅度增加，如圖7所示。為避免因背板插槽而導致的甲醛釋放，可採用櫃體四周開槽全封閉背板，也就是說將背板頂部的裸露面也藏在了槽內，使櫃體背板無一處斷面露在外面，儘可能減少甲醛釋放量，同時背板的穩定性也有所加強。或者對背板四周進行蠟封處理，最大程度杜絕甲醛的汙染。在使用廚櫃過程中還存在噪音的汙染，要避免這些問題，就要使用高質量的五金件，如安裝防撞條及採用帶阻尼系統的鉸鏈可以消除櫃門關閉時與櫃體的衝擊力和噪音。
（4）設計合理的安裝結構，避免二次汙染
整體廚櫃作為定製產品，需要現場安裝。由於廚房中錯宗複雜的管道，在安裝過程中，常需要在現場進行裁切組裝，而開孔後的裸露部分如果不進行嚴密的封邊，有害物質容易揮發出來，再加上一些企業使用的膠粘劑不環保，從而造成了廚房的“二次汙染”。為此廚櫃應設計合理的安裝結構，儘量減少現場開孔，無法避免的現場開孔可用專用的U型封邊帶進行封邊處理，無論外觀還是封閉程度都遠比錫箔紙封邊的效果要好得多，如圖8所示。
3整體廚櫃綠色工藝設計
採用綠色工藝是實現綠色產品生產製造的一個重要環節。綠色工藝又稱清潔工藝，是一種既能提高經濟效益、又能減少環境影響的工藝技術。在原材料加工及製作廚櫃過程中儘可能採用新工藝、新裝置、新材料，以減少原材料的消耗，儘可能避免和減少粉塵、噪音、有害氣體、工業廢水以及能源的浪費。如採用無遊離甲醛的膠粘劑，進行無毒膠合；採用水性塗料等進行無毒塗飾的工藝；利用常溫成型的人造石製作檯面以節省能耗等等。另外在排孔工序上以滿足櫃體結構為主，儘可能少排孔，對於部分層板孔不用時可堵孔蓋帽蓋住，如圖9所示。廚櫃板件的封邊工藝對於防止甲醛釋放有著直接的影響，通常要求板件的非交接面均應進行封邊處理，且封邊條密封要嚴密，不露基材。為此，板件的裁切或銑邊工藝不能出現崩邊及鋸路不直的質量缺陷，因為不平整的板材邊部無法使封邊條很好的契合，可見提高開料質量是提高封邊質量的前提。另外，封邊作業最好採用精密封邊機，並保證熱熔膠的充分熔解以及塗膠過程的恆溫穩定，確保封邊條與板邊形成牢固的膠結。鋁合金封邊則要求先用封邊條將板材全部封邊後再將鋁合金封邊條插入槽內，否則鋁合金封邊壓合不嚴，容易導致板材內部甲醛釋放及水分進入導致板材膨脹變形，如圖10所示。成型包邊也應嚴密、平整、不允許鼓泡、開裂、脫膠、壓痕等缺陷。
4整體廚櫃綠色回收設計
要實現整體廚櫃的綠色回收，首先要合理設計廚櫃的生命週期，當廚櫃需更新時，應將廢棄的廚櫃回收，本著“物盡其用”的原則進行再利用，可以進行零部件翻新，完好的板式部件、玻璃、金屬件等經翻新整理後仍可重新圖10鋁合金封邊的雙層結構利用；對於沒有利用價值的構件可以回收做原材料，像金屬構件、木質板材和人造石等均可再生利用，或冶煉鑄鍛，或粉碎成木片、纖維做人造板原料，或碾碎做人造石原料。當然，廚櫃能夠拆卸是其回收再生的前提，要想使廢棄廚櫃的零部件被重新利用，就必須使其能夠被方便地拆卸；否則，不僅會造成大量可重複利用材料的浪費，而且因廢棄物不好處置，還會嚴重汙染環境。
5整體廚櫃節能設計
整體廚櫃的綠色設計還應該體現節能性，以有效控制廚房的能源消耗。整體廚櫃的節能設計主要體現在以人的操作行為為依據設計廚櫃的空間佈局，提高廚房裝置功能一體化程度。融合以人為本理念的一體化的流暢型廚櫃和感應式的廚具用品的設計使得廚房更加節能便捷。比如選用雙水槽比單個大水槽更能節約用水；感應式水龍頭開關係統，使人在忙碌的烹飪過程中不會因忘記關水龍頭而浪費水；感應式燈具開關係統，可在人們進出廚房時自動開關，省電省時；裝有節能變頻壓縮機的冰箱，能比普通冰箱節能70%；用鋁鋅合金內膽增加熱效率的烤箱則可以節電40%。
在廚櫃產品開發過程中，不能一味地關心它們的造型是否具有創意，成本是否低廉，而應綜合考慮產品本身是否對環境造成汙染和對人體帶來危害，應把可持續發展思想融入進來，創造更高品質的整體廚櫃，提高人們的生活質量。綠色設計反映了人們對於現代科技文化所引起的環境問題的反思，同時也體現了設計師道德和社會責任心的迴歸，它應成為現實文明和未來發展的方向。