整体厨柜的节能设计研究论文

2021-04-15 论文

　　随着消费者环境意识的增强和对生活品质追求的提高，对整体厨柜的选择要求实用性、美观性和环保性并存。这其中，绿色环保作为一个新的增长点被越来越多的消费者和企业所认同，成了支撑整个行业发展的重要理念。因此，设计开发功能合理、符合中国人饮食习惯、绿色环保型的整体厨柜产品已成为当务之急，只有以设计理念的创新满足消费者不断变化的需求，才能引导行业的持续健康发展。

　　整体厨柜绿色设计的方法：

　　1整体厨柜绿色材料选择

　　材料既是实现设计意图的重要手段、也是选择加工方法的重要依据。同时，原材料处于产品生命周期的源头，选择绿色材料是开发绿色产品的前提。由于厨房是一个烹调和贮存食品的地方，因此其材料的使用与一般家具材料不同，易清洗、耐热、防潮、环保是整体厨柜选材的基本原则。由于整体厨柜是分体构成的结构形式，用作整体厨柜的材料也相应的分为几大类：柜体材料、门板材料、台面材料、配件材料等。

　　厨柜柜体包括地柜及吊柜。一套整体厨柜的柜体材料约占全套产品所耗板材的70%～80%，可以说柜体材料的好坏直接影响厨柜的质量。木材是绿色设计的最佳材料，但对于高温高湿的厨房环境而言，实木材料有其无法克服的缺陷，再加上我国木材资源的严重匮乏，人造板作为木材的替代品成为设计和生产绿色环保厨柜的主要用材。目前用于整体厨柜柜体的人造板基材主要有刨花板、中密度纤维板、多层胶合板、细木工板等材料；表面装饰材料有三聚氰胺浸渍纸、防火板等饰面材料。人造板是森林资源综合利用的产物，应大力提倡使用，但为了使板材更加结实耐用，人造板中需添加胶粘剂和防潮剂，另外在柜体零部件加工的过程中还要大量使用封边条、胶粘剂等原料，这些都是游离甲醛的主要来源，再加上厨房使用明火、温度高，会加速有害物质的挥发，在使用过程中会对人体造成危害、对食品造成污染。因此，在整体厨柜产品设计过程中所选用的人造板质量应符合相关国家标准要求。根据国家强制性标准GB18584—2001《室内装饰装修材料木家具中有害物质限量》规定，木家具中的甲醛释放量必须≤1。5mg/L[6]。为了营造一个健康的厨房环境，必须有效控制厨柜用人造板的甲醛释放量。影响甲醛释放量的因素有：（1）装载度对游离甲醛释放量的影响：装载度是指所用人造板暴露在室内空间的总面积与室内空间容积之比。根据实验数据分析，人造板装载度与室内甲醛浓度的关系如图1所示。针对这种情况，可根据绿色设计的减量原则，建立厨柜人造板装载度的数学模型：即根据所用人造板游离甲醛含量情况，通过试验及计算建立厨柜设计中人造板用量数学模型，给整体厨柜设计提供参考，以有效控制甲醛释放量。（2）材料表面装饰方式对游离甲醛释放量的影响：厨柜制作时使用的各种人造板表面都要进行装饰处理，根据实验结果可知，在相同条件下，不同的表面处理方式对游离甲醛释放量的影响是不同的，如表1所示。有鉴于此，进行厨柜设计时，应选择一些遮盖完整、严密的表面装饰方式。根据各种装饰方法对游离甲醛释放量的影响程度，其优先选择顺序为：PVC真空吸塑、PVC薄膜平面饰面、涂料饰面、三聚氰胺浸渍纸饰面。由于甲醛的散发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释放量的两倍以上），因此用人造板制作厨柜时，所有板件都应进行封边处理，封边材料最好选用PVC封边条，并尽量采用机械封边。另外，人造板甲醛释放量是时间的函数，随着陈放时间延长，甲醛释放量将逐渐降低。通风情况也对甲醛释放有影响。如有可能，厨柜企业应选用出厂时间稍长的板材，同时最好不要在居室现场制作，而是在通风条件较好的场所进行。

　　门板（含抽屉面板）相当于厨柜的“脸面”，其尺寸稳定性、防潮性，表面耐磨性及环保性等指标决定了门板的`质量和使用寿命，门板按其基材和表面装饰方法的不同可分为多个系列。（1）实木门板：是指直接由实木或表面为实木经透明涂饰制成的门板，其天然纹理与质感是自然与传统的良好体现，但制造工艺要求高。（2）油漆门板：整体厨柜中油漆门板特指基材（18mm厚中密度纤维板）机械加工后表面再进行色漆涂饰制成的门板。油漆门板表面光洁平整，色彩也可任意选择，具有很强的装饰性，缺点是耐刮、耐磨性能差，加工工艺复杂、技术要求也较高，油漆工艺污染严重。（3）吸塑门板：是由中密度纤维板（或实木）经铣型、打磨后，采取真空吸塑工艺将聚氯乙烯（PVC）薄膜完全包覆在门板上而成。由于可以多面同时吸塑，完全封闭基材，有效地阻止了水气侵入及有害物质的散发，而且表面也可以镂铣出各种立体图案，因此被认为是最完美的门板材料之一，但这种门板表面耐高温能力较差（一般不超过100℃），加工时需要专门设备，工艺也比较复杂。（4）防火板门板：是在细木工板或刨花板基材表面用防火板饰面，具有耐磨、耐高温、耐污染、耐腐蚀等特性。（5）三聚氰胺板门板：直接将三聚氰胺饰面板经裁切、封边后制成门板，其造价较低，性能良好。（6）水晶板门板：是利用有机玻璃板（俗称亚克力）背面喷油墨后压贴在基材表面制成的。这类门板晶莹剔透，具有很好的美学效果，且价格低廉，制造工艺简单；但缺点是不耐磨、不耐划，且时间久了容易变色并失去光泽，气候干燥容易开裂、脱胶。

　　料整体厨柜台面主要用于洗涤、准备及烹饪操作，是厨柜构造中和食物接触最为密切的部分，台面材料基本性能要求为防水、耐高温、不渗漏、抗冲击、无污染，同时还要兼顾美观、实用。常用的厨柜台面材料有天然大理石、花岗岩、防火板、瓷砖、不锈钢、人造石等，这些台面材料各有优缺点。天然大理石有着各种美丽的纹理，但其毛孔粗，易渗透，容易成为细菌滋生的温床。花岗岩的密度大、硬度高，表面很耐磨，是抗菌性能好的天然材料，但天然石材的长度有限，在整体台面的接缝处容易隐藏污垢，并且天然石材有放射物质存在，会对人体健康产生危害。防火板台面同样存在长度的限制，无法实现整体完美的无缝拼接。不锈钢台面抗菌性能最好，但一旦被利器划伤就会留下无法弥补的痕迹，这些划痕中也容易隐藏脏东西，并且在它上面重力操作时会产生噪音。人造石材是树脂、各种填充料的聚合体，俗称高分子人造石板，有石材质感但无辐射，而且无毛细孔，不易滋生细菌，可以实现无缝拼接，具有易清洗、易修复、耐热、防潮、防蛀等优点，是整体厨柜台面的首选材料。

　　用于生产厨柜中盛放物品的框架、拉篮和连接用的铰链滑道等功能配件的主要材料是钢和铝。其优点是强度高，易工业化生产，废弃物可以回收利用，加工及回收利用时耗能不太大；缺点是冶炼时耗能很大，矿藏资源有限、不能再生，冶炼时会产生大量废弃物污染环境，如产生铬酸、氟化氢等有毒气体，含重金属的废污泥等。因此对厨柜功能配件材料的选择要注意其环保性能。

　　2整体厨柜绿色结构设计

　　整体厨柜绿色结构设计可从以下几方面进行。

　　（1）合理设计厨柜内部空间结构，提高其容积利用率

　　通过对不同地区、不同户型的住户调研，根据厨柜贮物种类、数量，合理地设计物品存放空间，提高厨柜的容积利用率，在满足使用功能的条件下，尽量减少数量，以节省材料和空间，并给用户提供方便。如地柜使用抽屉结构比开门结构更方便储物及拿放，如图2所示。抽屉内侧可设计为弧形，没有死角，易于清洁。搭配分隔组件可实现抽屉储存空间的优化安排，根据需求来分门别类的放置物品，如图3所示。为充分合理地利用拐角空间，增大存储空间，可采用拐角、180度转篮、滚筒转篮等拐角处理方法，如图4所示。在水槽柜内设计垃圾分类存放区域，便于资源的循环利用及对有害物质的集中处理，也让厨房不再有死角，如图5所示。

　　（2）采用拆装化结构，便于回收利用

　　板式家具32mm系统结构设计与加工方法为整体厨柜的绿色结构设计提供了很好的设计思路。将整体厨柜按照功能划分采取模块化、拆装化设计，并保证一定的互换性。当产品的板件和五金连接件实现了标准化、系列化、通用化的生产，就很容易实现产品中部件的更换，即用户可以根据要求更换已坏的或不满意的零部件，提高产品的使用寿命，同时也利于厨柜零部件的回收利用[8]。

　　（3）采用合理的连接结构，减少板件上的孔槽口

　　目前，人造板制作的厨柜构件，其接合方式大都为板式结构连接，而孔深常常能达到板厚中心部位，从这些孔眼及槽口中常有大量游离甲醛逸出，因为脲醛树脂胶合的人造板，中间层比表层具有更高的甲醛释放能力。厨柜结构设计与制造时必须考虑这些孔槽的影响，合理设计其零部件的连接结构，做到尽量少安排连接孔位，尽量选择不用开槽口的连接件和连接方式。在必要采用孔槽连接时要进行相应的处理。如柜体的后背板通常选用3mm厚的三聚氢胺双饰面板。采用3mm厚的背板一则可以节省成本；二是可以降低厨柜重量，尤其是吊柜的重量；三是利于现场加工，因为厨房是管道纵横之处，经常要在背板上开孔开洞。双饰面板不但可以加强整体厨柜的防潮性能，还可以降低甲醛释放量，更加环保。但3mm厚背板的安装方法一般是在厨柜的侧板、底板上开出槽，然后将背板插进去。这样即美观又不易脱落，离墙面又有一定距离，减少了背板与墙面长期接触而受潮变形的几率，如图6所示。但由于目前技术的限制，封边机不能在3mm厚的背板上作业，所以背板一直是处于不封边状态，再加上侧板、底板上开出的背板插槽，导致甲醛释放量大幅度增加，如图7所示。为避免因背板插槽而导致的甲醛释放，可采用柜体四周开槽全封闭背板，也就是说将背板顶部的裸露面也藏在了槽内，使柜体背板无一处断面露在外面，尽可能减少甲醛释放量，同时背板的稳定性也有所加强。或者对背板四周进行蜡封处理，最大程度杜绝甲醛的污染。在使用厨柜过程中还存在噪音的污染，要避免这些问题，就要使用高质量的五金件，如安装防撞条及采用带阻尼系统的铰链可以消除柜门关闭时与柜体的冲击力和噪音。

　　（4）设计合理的安装结构，避免二次污染

　　整体厨柜作为定制产品，需要现场安装。由于厨房中错宗复杂的管道，在安装过程中，常需要在现场进行裁切组装，而开孔后的裸露部分如果不进行严密的封边，有害物质容易挥发出来，再加上一些企业使用的胶粘剂不环保，从而造成了厨房的“二次污染”。为此厨柜应设计合理的安装结构，尽量减少现场开孔，无法避免的现场开孔可用专用的U型封边带进行封边处理，无论外观还是封闭程度都远比锡箔纸封边的效果要好得多，如图8所示。

　　3整体厨柜绿色工艺设计

　　采用绿色工艺是实现绿色产品生产制造的一个重要环节。绿色工艺又称清洁工艺，是一种既能提高经济效益、又能减少环境影响的工艺技术。在原材料加工及制作厨柜过程中尽可能采用新工艺、新设备、新材料，以减少原材料的消耗，尽可能避免和减少粉尘、噪音、有害气体、工业废水以及能源的浪费。如采用无游离甲醛的胶粘剂，进行无毒胶合；采用水性涂料等进行无毒涂饰的工艺；利用常温成型的人造石制作台面以节省能耗等等。另外在排孔工序上以满足柜体结构为主，尽可能少排孔，对于部分层板孔不用时可堵孔盖帽盖住，如图9所示。厨柜板件的封边工艺对于防止甲醛释放有着直接的影响，通常要求板件的非交接面均应进行封边处理，且封边条密封要严密，不露基材。为此，板件的裁切或铣边工艺不能出现崩边及锯路不直的质量缺陷，因为不平整的板材边部无法使封边条很好的契合，可见提高开料质量是提高封边质量的前提。另外，封边作业最好采用精密封边机，并保证热熔胶的充分熔解以及涂胶过程的恒温稳定，确保封边条与板边形成牢固的胶结。铝合金封边则要求先用封边条将板材全部封边后再将铝合金封边条插入槽内，否则铝合金封边压合不严，容易导致板材内部甲醛释放及水分进入导致板材膨胀变形，如图10所示。成型包边也应严密、平整、不允许鼓泡、开裂、脱胶、压痕等缺陷。

　　4整体厨柜绿色回收设计

　　要实现整体厨柜的绿色回收，首先要合理设计厨柜的生命周期，当厨柜需更新时，应将废弃的厨柜回收，本着“物尽其用”的原则进行再利用，可以进行零部件翻新，完好的板式部件、玻璃、金属件等经翻新整理后仍可重新图10铝合金封边的双层结构利用；对于没有利用价值的构件可以回收做原材料，像金属构件、木质板材和人造石等均可再生利用，或冶炼铸锻，或粉碎成木片、纤维做人造板原料，或碾碎做人造石原料。当然，厨柜能够拆卸是其回收再生的前提，要想使废弃厨柜的零部件被重新利用，就必须使其能够被方便地拆卸；否则，不仅会造成大量可重复利用材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。

　　5整体厨柜节能设计

　　整体厨柜的绿色设计还应该体现节能性，以有效控制厨房的能源消耗。整体厨柜的节能设计主要体现在以人的操作行为为依据设计厨柜的空间布局，提高厨房设备功能一体化程度。融合以人为本理念的一体化的流畅型厨柜和感应式的厨具用品的设计使得厨房更加节能便捷。比如选用双水槽比单个大水槽更能节约用水；感应式水龙头开关系统，使人在忙碌的烹饪过程中不会因忘记关水龙头而浪费水；感应式灯具开关系统，可在人们进出厨房时自动开关，省电省时；装有节能变频压缩机的冰箱，能比普通冰箱节能70%；用铝锌合金内胆增加热效率的烤箱则可以节电40%。

　　在厨柜产品开发过程中，不能一味地关心它们的造型是否具有创意，成本是否低廉，而应综合考虑产品本身是否对环境造成污染和对人体带来危害，应把可持续发展思想融入进来，创造更高品质的整体厨柜，提高人们的生活质量。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境问题的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归，它应成为现实文明和未来发展的方向。

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