行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
綠化生活的察覺與反思 研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 97-2218-E-011-011-
執 行 期 間 ： 97 年 09 月 01 日至 98 年 05 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學工商業設計系
計 畫 主 持 人 ： 鄭金典
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：翁偉誠 碩士班研究生-兼任助理人員：薛明慶 碩士班研究生-兼任助理人員：賴筱涵 博士班研究生-兼任助理人員：李志丰
處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，1 年後可公開查詢
中 華 民 國 98 年 07 月 22 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
國科會前瞻概念設計計畫 – 綠化生活的察覺與反思 The Awareness and Reflection of Green Life
計畫編號：NSC97-2218-E-011-011 執行期限：97 年 9 月 1 日至 98 年 5 月 30 日 主持人：鄭金典 國立台灣科技大學設計研究所 計畫參與人員：李志丰、翁偉誠、薛明慶、賴筱涵 國立台灣科技大學設計研究所
一、計畫摘要
本設計計畫之目的在探討當前遽烈變 遷的社會情勢與生態環境，以整合式的設 計思維配合工程技術之應用，提出符合生 態永續的綠化概念產品。期望能以設計師 的微薄貢獻引發社會大眾對社會、環境問 題的關切，進而投入綠化生活的行列、讓 地球環境得以永續經營。
本計畫先以社會趨勢的探討進而提出 環保、綠能的三個設計問題，透過相關技 術的搜尋與實際測試，提出善用陽光、空 氣、水等三種自然資源的概念產品設計。
關鍵詞：綠色生活、察覺、反思
Abstract
The design project aims to investigate the dramatic change in our social situation and ecological environment. By integrating design thinking to cutting edge technology, it intends to propose a serial of concepts for sustainable design. We hope that the contribution generated from designers’
perspective can evoke the public
consciousness and concern in environmental problems. At the end, the movement of
“Green Life” can make the sustainable
development in the earth become a reality.
At the beginning, we looked for and discussed the problems, then found the issues of environmental protection and green energy for designs. Through technology survey and experiments we proposed 3 prototypes as the result.
Keywords：green life, awareness, reflection.
二、緣由與目的
（1）由於氣候變異、時序錯亂、環境 劇烈變遷，再加上人口過剩、資源過度開 發，我們賴以生存的地球逐漸不堪負荷，
人類的生活正面臨巨大威脅。關心環保的 人士也意識到如此的嚴重性，無不開始思 考因應的對策。
在環保意識抬頭的趨勢下，各國政府 皆致力於環保政策的制定與推動上。如美 國總統歐巴馬上任後所提出的「阿波羅計 畫」，將在未來 10 年內投資 1500 億美金於 綠能產業，創造 500 萬個就業機會；在台 灣，行政院院會今年 4 月份通過「綠色能 源產業旭升方案」，預計五年內投入四百五 十億元，發展七項綠能（太陽能、風能、
生質能、氫能與燃料電池、水、海洋能、
地熱）產業的關鍵技術；並推動再生能源
與節約能源（節能照明、效能空調、結能 運具、高效能能源管理）的設置與補助。
使綠能產值 2015 年時達到 1 兆 1,000 億。
由此我們可以了解現行綠能產業正風 行，若能開發相關的綠能商品不僅有助於 地球永續，更能為產業創造利潤。
（2）史丹佛大學設計學院 d.school 的 座右銘「We believe great innovators and leaders need to be great design thinkers.」告 訴我們設計思考的重要，有設計思考才能 做出真正的創新；也才能引領開發團隊發 掘社會大眾的需求。設計能為社會貢獻的 地方不只是為現有商品重新包裝以符合潮 流的方式為企業謀取利益，真正能產生價 值、對社會有所助益的應該是整合性的概 念設計。以設計對人、對社會的敏銳觀察，
加上對尖端科技的理解與應用，提出更向 前一步、更符合人性需求的思維，將設計 的創新力做為產業的驅動。設計更可以為 社會提出建議，從設計的觀點為社會趨 勢、新科技發展、使用者需求提出整合性 的預想。當設計所涉及的不只是機能、造 形之時，它就不只是物質化的工作，而是 以設計關注社會。研究者認為設計要使人 感動，不只是滿足社會大眾的需求，而是 在社會中發掘隱而未顯的問題，並且統整 尖端科技、市場機制、社會趨勢等資訊，
提出適當的系統、產品、與服務，才是真 正發揮設計的價值。
創新已經是各行各業為求生存發展而 必須具備的能力。Schoen（1992）表示，
設計是設計師與資訊、材料在特定的情境 中對話的反映；在整合性設計的概念下，
研究者以「企劃」的角度進行設計，過程 中不斷地發掘資料（趨勢、資訊、技術、
知識）間的關聯性，並依此發展、或精煉 設計的概念、問題解決方案、或產品外觀；
而在尋找到最適設計之前，這樣的設計活 動將不斷地進行著。
研究者從多年的設計經驗中體會到，
成功的產品開發需具備工學、商學、美學 的能力，若設計師能在此三方面思索並於 資料中持續的發掘與應用，那將可能實現 以設計主導產品創新的開發模式。
三、設計展開
本計畫透過上述的背景、趨勢提出三 個與環保、綠能相關的設計議題，希望能 以技術與設計相互整合的方式提出合理、
具商品化潛力的產品原型：
1. 是否可以設計一盞「21 世紀的燈具」， 利用自然光而不需要使用電力的燈具，最 好還可以將光線儲存起來在夜晚使用。
2. 如何改善室內因通風不良以致於空氣品 質不佳的環境，如地下室、沒有窗戶的房 間、倉庫…等場所。
3. 如何以節省能源的方式從空氣中萃取水 份，以供缺水的時節(地區)可以有水飲用。
上述三個問題各自對應了生存三要 素：陽光、空氣、水，期望透過創新產品 的思維善用這三種資源，以解決起居空間 的環境問題。
（1）陽光：
陽光是自然界中最基本、最充沛的能 源，地球因為太陽的存在而得以運行。但 人類為了安全與遮風避雨創造了建築物，
卻也把陽光擋在室外。在節能減碳的思維 下，國內外綠建築、新式建築運用自然光 導引系統(Daylight tubular guidance system) 將光引入室內做照明，減少人工照明的耗 能已成趨勢。
本設計團隊在搜索相關技術時認為台 灣科技大學電子系黃忠偉老師帶領研究團 隊所研發的「被動式大面積自然光收集技
術」應可做為本議題的解決方案之一。該 技術預期透過光學元件將自然光收集、壓 縮，再傳遞未來。將不需經過光電轉換即 可直接將自然光引導到室內做照明（圖 1.）。
圖 1. 光導系統應用圖例
此一自然光導引系統應包含集光元 件、導光元件、放光元件三部分；集光元 件（圖 2.）為此一技術之核心。
圖 2. 集光元件
設計團隊除了實地前往拜訪、了解該 技術外，尚商借集光元件回來進行實地測 試以了解該技術之效能。施測後本團隊便 採用「被動式大面積自然光收集技術」做 為概念設計的核心，隨後進行快速原型之 模擬（見圖 3. ~ 8.）。
圖 3. 應用技術測試 a.
圖 4. 應用技術測試 b.
圖 5. 應用技術測試 c.
圖 6. 應用技術測試 d.
圖 7. 應用技術測試 e.
圖 8. 應用技術測試 f.
（2）空氣：
都市叢林中的空氣含有許多廢氣、粉 塵、與過敏源；室內裝潢建材與辦公室電 腦設備等也會因使用而釋出對人體有害的 化學分子、二氧化碳等，如果室內空間沒 有良好的通風或淨化空氣的設備，將會大 大地影響人們的生活起居。
研究文獻指出二氧化碳是微藻類進行 同化作用中最重要的無機碳來源，理論上 每公斤二氧化碳約可長出 0.57 公斤的藍 綠藻，並放出 0.73 公斤的氧氣，顯示微細 藻類有很高的二氧化碳利用能力；藍綠藻 吸收二氧化碳行光合作用的效率是同面積 樹林的 2 至 4 倍。它可大量吸收二氧化碳，
並釋放出新鮮氧氣以改善空氣品質。
設計團隊在搜索相關資訊時發現，台 電公司的火力發電廠為了要降低因發電而 產生的二氧化碳排放，已經採用「微藻固 碳工程技術」將電廠排放的廢氣導入藍綠 藻養殖池中，透過藻類的光合作用消耗二 氧化碳，降低火力發電的空氣汙染（圖 9.）。
圖 9. 藍綠藻養殖池
設計團隊經電話詢問、親訪之後，台 電研究所研究員介紹團隊成員前往屏東東 港水試所購買藍綠藻種源。經過一連串的 養殖實驗（圖 10. ~ 15.）、與相關研究文獻 研讀，本團隊了解養殖藍綠藻應該有的設 備與環境，便以所累積的知識進行快速原 型製作（圖 16.）。
圖 10. 日間實驗 圖 11. 夜間實驗
對照組(左) 實驗組(右)
圖 12. 藍綠藻培養實驗 a.（2009.01.7）
圖 13. 藍綠藻培養實驗 b.（2009.01.14）
圖 14. 藍綠藻培養實驗 c.（2009.01.21）
圖 15. 應用技術測試
圖 16. 快速原型製作
（3）水：
台灣是個四面環海的島嶼，受到季風 與黑潮的影響終年雨量充沛，氣候溫暖且 潮濕，但因為地形陡峻、河流湍急，導致 土地保水能力不佳；又因降雨之時空分佈 不均、及全球氣候變遷等因素之影響，使 得遇雨成澇、不雨成旱的現象有愈益嚴重 的趨勢。
近年來，台灣隨著人口成長、都市化 發展以及產業結構等改變之下，水資源已 面臨匱乏的臨界點。除了河川基流量幾乎 已全部開發利用，再加上可供建壩蓄水之 優良壩址不多、民眾抗爭、以及河川與水 庫之污染情形嚴重，顯見傳統水資源的開 發日益艱困。經聯合國評比在全球的缺水 國家中，台灣排名第十八位，若無法改善 此一現況，將影響國家未來經濟發展。
設計團隊在尋找水質淨化、海水淡 化、以及開拓新水源等相關資料時，發現
「水汽凝露」的相關技術似乎適合台灣溫 暖潮濕的氣候；其主要觀念在於物體的表 面溫度低於當時的露點時即會使水汽凝結 於其上（就如同冰箱取出的飲料置於室溫 中會使飲料瓶身上凝結水珠），因此設計團 隊便著手尋找能使特定表面降溫的設備。
團隊成員發現「致冷晶片」可以在通電後 使該晶片的冷端與熱端溫差產生極大變 化；資料顯示在室溫中若無將致冷晶片的 冷端做良好的防水封裝，將會因水汽在冷 端結霜而影響致冷晶片的效能。設計團隊 便以該晶片的特性嘗試架構一組水汽凝露 系統，做為產品原型的基礎（圖 17. ~ 20.）。
圖 17. 應用技術測試 a.
圖 18. 應用技術測試 b.
圖 19. 應用技術測試 c.
圖 20. 應用技術測試 d.
四、設計結果與討論
本計畫從趨勢探討、技術搜尋、到設 計發展，針對先前討論的議題提出以下三 件產品。
（1）陽光主題「藉光 ── 自然光室內照 明燈具」（圖 21.）：
圖 21. 藉光 ── 自然光室內照明燈具
藉光是新世代自然光室內照明燈具。
利用屋外的集光元件收集日光，再透過光 纖將日光導引到室內點亮不需用電的自然 光燈具。白天的時候可直接做為照明（圖 22.），不需要照明之時可將自然光導引至太 陽能電池中儲存起來，當夜晚或連續陰雨 的日間，即可使用太陽能電池儲存的電力 點亮 LED 燈。藉光是室內照明的次系統，
在自然資源(太陽光)充足之時盡量減少人 工能源(電力)的消耗，期望透過如此的概念 讓未來的照明能朝更環保、更節能的方向 邁進。
圖 22. 自然光室內照明情境模擬
本設計在「前瞻概念設計」計畫期中 發表會中的概念設計競賽中獲選為 15 件優
良設計之一（圖 23.）。
圖 23. 概念設計競賽獎狀
（2）空氣主題「養氣 ── 藍綠藻空氣淨 化機」（圖 24.）：
圖 24. 養氣 ── 藍綠藻空氣淨化機
養氣是環保節能的室內空氣清淨機，
利用藍綠藻的生物特性減低室內空氣的二 氧化碳比例，並提高氧氣的含量。在室內 無風無光、無法種植盆栽的地方，透過自 然光導引與 LED 燈源的配合可以養殖藍綠 藻，當藍綠藻受光(自然光或 LED 燈源)行 光合作用時，便可自然而然地淨化室內空 氣。
本設計在「前瞻概念設計」計畫期中 發表會中的概念設計競賽中獲選為 15 件優 良設計之一（圖 25.）。
圖 25. 概念設計競賽獎狀
本設計成果亦參加今年的德國 red dot design concept 2009 設計競賽，目前比賽審 查中。
（3）水主題「風生水起 ── 水汽凝露飲 水機」（圖 26.）：
圖 26. 風生水起 ── 水汽凝露飲水機
風生水起是收集空氣中水汽、提供乾 淨飲水的飲水機。當室外機的冷凝板因致 冷晶片的降溫而使得表面溫度低於露點 時，空氣中的水份便會凝結於上，經收集 過濾後流向室內機的水箱，即可提供使用 者飲水（圖 27.）。少使用自來水，可以減 少接觸氯的機會，還可節約家用水費；使 用「風生水起」更可透過水汽凝露的過程 了解自然資源的可貴。
圖 27. 產品結構圖
本設計在「前瞻概念設計」計畫期中 發表會中的概念設計競賽中獲選為 15 件優 良設計之一（圖 28.）。
圖 28. 概念設計競賽獎狀
五、計畫成果自評
本計畫的初衷在於以設計關懷社會，
透過縝密的整合創新思維提出具商品化潛 力的產品原型。本計畫之產出成果在環保 綠能商品的開發中，針對自然資源的利用 已有初步的成果，唯設計團隊成員於工程 技術的搜索上應更加努力；並嘗試著跨入 科學、技術領域多加學習相關知識。
研究者預期未來的研究將敦促團隊成 員從跨領域整合、與更務實的角度進行概 念設計，使研究成果可以走到產品原型的 開發階段，讓設計的能量更進一步的為社 會做出貢獻。
六、附錄
（1）本計畫之「2008 國科會前瞻概念設計 計畫」專刊內頁（見頁 8 ~頁 11）。
（2）設計成果之 red dot design concept 2009 競賽海報；該競賽結果預計於 2009 年九月中公布。
Cyanobacteria air purifier：「養氣」 ─
─ 藍綠藻空氣淨化機（見頁 12 ~ 頁 13）。
