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2021中国可持续设计大奖获奖作品|低成本农村免水冲生态户厕系统设计


北京当代艺术基金会(BCAF)携手国际机构、政府、社区、环保、学术、建筑、时尚、设计、艺术、科技、媒体 等各个领域的杰出机构及专家,共同发起年度专业大奖:“中国 ECO DESIGN 可持续设计大奖”。2021年度奖项以“社区营造”为主题,邀请来自建筑、产品、服装、人文、环境保护几大领域的专业评审,期待挖掘并支持中国最具创新力的ECO DESIGN设计师、品牌、机构、项目案例,最终将在多元的国际机构、设计庆典、大学智库、科技+公益、优质媒体等平台上呈现并推动先锋设计的应用场景与未来合作。本次大奖的专业评审们经过了严格专业的评选和决议,最终在7个奖项类别下,最终共推选出8位获奖者

诚挚祝贺各位创作者融合理想与实践的卓越成就!组委会将陆续跟进落实联系工作。我们将在微信公众号系列文章中发布每一位终选获奖者的作品和详细信息。这一期将分享2021年度乡村可持续社区营造产品设计大奖获奖者清华大学美术学院生态设计研究所(设计师:刘新、武洲、梁骥、严泽腾、黎书)的项目:低成本农村免水冲生态户厕系统设计。




蹲坐一体免水冲便器使用示意图



获奖者:清华大学美术学院生态设计研究所(设计师:刘新、武洲、梁骥、严泽腾、黎书)
获奖项目:低成本农村免水冲生态户厕系统设计
荣获奖项:2021年度乡村可持续社区营造产品设计大奖

评审推荐:

项目针对我国用水不便的农村地区家庭设计的免水冲生态厕所系统,切实解决了实际生活中的问题,为“厕所革命”提供了很好的示范作用,设计理念具有创新性和美学价值。
——陈冬亮

这个项目以令人信服的方式解决了一个严重的、大规模的问题。它考虑到了尽可能多的变数:不仅在技术上,而且在功能、健康、成本、实用性方面,以及关注了用户的需求、习惯和当地文化。
——Aric Chen



01:设计背景

我国中西部传统农村旱厕延续使用数千年,这种如厕方式虽体现了物质循环的理念,但传统旱厕仍存在无法满足老年人安全如厕的需求,以及水资源浪费、环境污染等多方面问题。

设计师梁骥解释道:“很多农村家庭虽然住上了砖房、用上了彩电、智能手机,可是家里的厕所还是几十年前的茅房,有些家庭厕所甚至连厕屋都没有,严重影响了农村居民的生活品质。这样的如厕环境也给很多用惯了城里抽水马桶、过节返乡的年轻人带来了使用的困扰。”



项目组在农村实地调研

在我国,传统“茅坑”是影响乡村居民生活品质的主要短板之一。随着“厕所革命”向农村地区迅速推进,极大改善了农村的卫生条件与如厕环境。但对冲水马桶的盲目普及也给部分农村地区,尤其是西部缺水地区带来了新的问题和困扰,如水资源的浪费、地下水及周边环境的污染、农民清掏成本增加以及宝贵有机质的流失等。

新型生态户厕系统优势

项目组经过大量前期实地调研,发现现有农村家庭旱厕存在以下主要问题:传统旱厕粪污暴露、直排地下,不仅招惹蝇虫、污染环境,还会增加疾病传播风险;在用水不便地区盲目改水厕,造成资源浪费、系统无法正常使用、后续维护成本高,导致农民使用意愿低;生活污水进入处理设备后,清掏频繁、污染物无法达标排放,增加二次处理成本;国内缺少系统性解决农村厕所问题的好产品,现有生态旱厕产品使用体验差,或存在安全隐患,或建设使用成本高、农民用不起;农村地区老龄化严重,如何为他/她们提供安全、方便、舒适、维护简单的厕所迫在眉睫。

针对以上问题,项目组设计出农村家庭人性化免水冲便器以及环境友好的生态粪尿处理系统。该产品系统遵循人本设计、生态优先的原则,充分满足不同使用者的需求,并将粪便进行减量化、无害化与资源化处理。梁骥认为:“我们的设计需要在用者的体验、环境限制、以及相对有限的成本预算内做平衡取舍。”


02:设计&技术原理

低成本农村免水冲生态户厕系统分为免水冲便器系列和生态粪尿处理设备两部分。

免水冲便器系列包括免水冲小便器、免水冲粪尿分集自封堵蹲便器以及针对老年人家庭使用的免水冲粪尿分集蹲坐一体便器;生态粪尿处理设备包括手动搅拌式粪便处理器和资源化储尿桶以及被动式排气系统。



蹲坐一体便器效果图

针对老年人家庭使用的免水冲粪尿分集蹲坐一体便器之所以采用“蹲坐一体式设计”,梁骥介绍,是考虑到随着农村老龄化加剧,很多上了年级的老人由于腿部机能老化无法下蹲,不得不使用坐便形式。但由于农村长期以来的蹲便习惯,很多老年人一时半会儿无法适应坐便如厕方式。因此项目组决定为农村家庭提供一款可蹲可坐的两用便器。

农村旱厕改造前后对比
 
除了产品的外观功能性设计,低成本农村免水冲生态户厕系统在粪尿处理上,也研发了更为科学的技术。由于人体排泄的粪便中存在多达140种病原微生物,因此相比尿液,粪便中所含的病原体更多。如果将粪便和尿液混合后直接施肥,粪便中的病原微生物将对人体健康造成潜在危害,因此该设计将粪尿分集,并对粪便进行无害化处理。

在对粪便进行无害化处理过程中,有益微生物菌群是“核心”。它们具有活性强、繁殖快、发酵快等特性,可抑制腐败细菌生长。它的这些特性能对粪便中物质进行生物降解,最终实现高效无害化、减量化。




低成本农村免水冲生态户厕系统示意

另外,针对厕间主要异味来源氨气,设计组从产生源头和散发过程两方面入手,通过生物垫料好氧发酵的方式分解粪便,尿液经过静置腐熟,在源头减少臭味产生,同时通过合理的排风设计,将厕间异味通过粪尿池排出,从而保证如厕空间空气新鲜。


低成本农村免水冲生态户厕系统示意

经过如此的设计,新型生态旱厕无需二次转运处理,解决了传统水厕需配备完备下水管网、污水处理系统,导致建设维护成本高昂的问题;其次生态旱厕无需水冲,粪尿就地资源化还田,对环境影响更低,解决了冲厕时水资源浪费、粪尿中宝贵有机质的流失、排放水质的氮磷浓度超标等问题;同时,也让干旱缺水、无下水管网、冬季高寒易上冻等用水不便地区能克服自然条件的使用限制。


03:产品中的“人本思想”

在谈到设计中的“可持续”理念时,梁骥分享道:设计最重要的目的就是解决“人”的问题。在可持续的语境下,设计除了要解决好当下的问题,还要对未来愿景做出构想。他认为:“不论是城市还是农村,我们的设计目标都是在有效满足使用者如厕的生理和心理需求的基础上,实现‘最低环境影响’,并追求废弃物资源化利用,同时控制成本获得可持续运营能力。厕所中的‘人本设计’不是盖一个豪华厕所或修一个自动翻盖的马桶,而是包容更多的群体,保障使用者的基本如厕尊严,让设计变得更有温度。”

新型生态旱厕除了节约用水、环境无害化、易施工、资源化以及模块化等功能和设计上的优点外,该产品经过多次迭代,以标准化产品降低生产成本、缩小空间降低运输施工成本等举措,成功实现了低成本、高性价比。

农村旱厕改造后现场图

目前,生态户厕成本主要包括三部分——生产加工费用、建设施工费用以及后期使用维护费。通过简单的手摇机械式搅拌方式不仅提高了堆肥效率,同时将处理单元体积缩小到之前的一半,因此在达到安全卫生如厕、便捷舒适操作、长清掏周期的前提下可以有效降低生产和施工成本。

同时由于粪便和生物垫料充分混合发酵,粪便体积大幅减少,因此清掏频率也从水厕两三个月清掏一次延长到一两年清掏一次,这样后期维护使用费用也降低了不少。目前项目组还在不断迭代优化系统,尽量提高产品的性价比,让更广大的农村用户受益。


2019上海国际城市与建筑博览会,参展

值得一提的是,在回访过程中,很多使用了产品的村民均给出了正向反馈,还有体验试点的老大爷主动给街坊四邻“安利”产品。同时,项目组也在回访中注意到,有的独居老人由于长期露天如厕的习惯一时半会很难接受这个新鲜事物。如何能让使用者在心理上接受并尝试这个新产品,亦是项目组后续正在努力的方向。

近年来社会公众对厕所的关注度越来越高,从节假日女厕排队到农村厕所改造问题曝光,相关报道屡上热搜。随着城乡居民的生活水平日益提高,厕所已成为影响民众生活品质的关键因素之一。“性别平等”、“无障碍”、“环境污染”等关键词也反映出社会对弱势群体以及生态环境的重视。


2020纽约古根海姆博物馆《乡村·未来》展,参展

梁骥认为:“这是很好的窗口期,有大量的社会痛点和问题等着我们挖掘解决,同时对设计师来说也充满了挑战,需要我们提升协同创新能力、参与整合多种学科技术、关注各方利益诉求,从而推动设计想法落地转化。”



项目基本信息:

项目名称:低成本农村免水冲生态户厕系统设计
设计师:刘新、武洲、梁骥、严泽腾、黎书
设计机构:清华大学美术学院生态设计研究所

机构介绍
该产品系统由清华大学美术学院生态设计研究所设计,由清华大学无锡应用技术研究院生态设计与技术研发中心商业转化。团队致力于可持续发展战略下的生态设计研究,以及相关技术成果转化。近年来团队与各级政府、国际组织、非政府组织和企业等机构进行全方位的合作,承担了大量产、学、研合作项目。团队将可持续发展理念、设计思维、生态技术与文化研究相融合,运用协同创新与系统设计的方法推动社会的可持续转型。在国家一带一路战略及“厕所革命”的大背景下,"生态厕所"建筑、空间以及产品服务系统的研究与设计是研究所的重点方向之一。

个人履历:
梁骥,清华大学美术学院生态设计研究所,副所长,主要研究方向为可持续设计。2015年以来专注于生态厕所、公共设施等相关领域的产品服务系统设计。
作为专家成员,负责北京东城区、郑东新区公厕革命设计指导咨询工作,负责编写《东城区厕所革命改造提升导则》、《郑东新区公厕设计指导手册》、《公厕导视系统设计》、《校园厕所管理保洁指南》。
作为主创人员获得2018年中国工业设计协会设计扶贫爱心奖、2019年中国设计智造大奖佳作奖、2020日本优良设计大奖等奖项、2021德国IF设计大奖。
授权外观专利8项、实用新型专利7项。
致力于协同国内外相关专家学者、企业同仁为厕所领域可持续设计研究、系统创新与产品开发贡献一份力量。

*文内项目信息、图片视频素材均已得到获奖者确认和惠允使用。