面向全生命周期理論的電視機(jī)環(huán)境績(jī)效評(píng)價(jià)

王玲　劉陽(yáng)　萬(wàn)超　羅軍波　王青亞　邵守田

【摘 要】為了減少家電產(chǎn)品在使用過(guò)程中造成的環(huán)境污染，文章首先應(yīng)用生命周期評(píng)價(jià)（LCA）方法，主要分析了電視機(jī)生命周期各階段的碳排當(dāng)量，對(duì)電視機(jī)的水足跡和CML2001進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。然后通過(guò)家電產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效評(píng)估軟件1.0，對(duì)電視機(jī)產(chǎn)品建立了生命周期模型。碳排放分析的研究結(jié)果表明：電視機(jī)對(duì)環(huán)境造成的主要影響中，在使用階段的影響最大，其次是運(yùn)輸制造階段、原材料獲取階段、生產(chǎn)階段，而回收處理階段的影響最小。最后對(duì)電視機(jī)生命周期的各個(gè)階段提出了改進(jìn)方案。

【關(guān)鍵詞】全生命周期評(píng)價(jià);環(huán)境績(jī)效評(píng)估;電視機(jī);碳排放當(dāng)量

【中圖分類號(hào)】TH122 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）11-0138-03

0 引言

在當(dāng)今社會(huì)中，電視機(jī)已經(jīng)成為家庭家用電器中不可或缺的一員。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018年1～3季度全國(guó)彩色電視機(jī)產(chǎn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度加大，2018年2～3季度全國(guó)彩色電視機(jī)產(chǎn)量漲幅分別是3.07%、19.32%。2018年12月，全國(guó)彩色電視機(jī)產(chǎn)量為2 112.1萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)10.5%。2018年1～12月，全國(guó)彩色電視機(jī)產(chǎn)量為20 381.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)14.6%。電視機(jī)使用量增長(zhǎng)帶來(lái)了許多問(wèn)題，比如對(duì)于報(bào)廢電視機(jī)的回收處理暫時(shí)沒(méi)有很好的解決對(duì)策，燃燒、填埋電視機(jī)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，使用過(guò)程中造成了大量的消耗能源。本文以實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)、生態(tài)回收為目的，對(duì)電視機(jī)的全生命周期（Full life-cycle）進(jìn)行數(shù)據(jù)化的環(huán)境影響分析。

碳排放分析一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者和機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)話題，周麗[1]針對(duì)家用空調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、使用和廢棄回收等方面進(jìn)行了分析。黃娟等人[2]基于生命周期評(píng)價(jià)（LCA）理論，對(duì)LED照明產(chǎn)品的生命周期做出了碳排放評(píng)估。Li等人[3]通過(guò)建立基于輸入輸出擴(kuò)展表生命周期評(píng)估（EIO-LCA）模型，評(píng)估了鋼鐵行業(yè)的直接和間接碳排放，建議提高焦炭和煤炭的質(zhì)量，提高焦炭和煤炭的效率，配煤技術(shù)和焦炭的強(qiáng)度。Fu等人[4]基于生命周期評(píng)價(jià)（LCA）框架，計(jì)算材料從產(chǎn)生地到使用地的運(yùn)輸能耗、建筑設(shè)備的能耗并對(duì)建筑垃圾進(jìn)行了處理。Fiorini等人[5]考慮到改變能源載體（即天然氣和電力）并及時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷的可能性，提出了一種新的CO2高效能源管理方法，同時(shí)最大限度地減少二氧化碳排放。張北鯤等人[6]基于產(chǎn)品功能與生命周期碳排放關(guān)鍵影響因素構(gòu)建了家用冰箱生命周期碳排放指標(biāo)體系，為電冰箱的低碳設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。唐海勇[7]應(yīng)用生態(tài)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究和分析。

本文通過(guò)采用家電產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效評(píng)估方法，對(duì)電視機(jī)全生命周期過(guò)程的環(huán)境影響進(jìn)行了分析和評(píng)估，得出電視機(jī)產(chǎn)品LCA評(píng)估結(jié)果，并討論了不同因素對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)電視產(chǎn)品提出了改進(jìn)建議，為家電產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)提供了參考。

1 生命周期分析

生命周期評(píng)價(jià)包含原材料的提取及加工過(guò)程，產(chǎn)品的制造過(guò)程、運(yùn)輸及銷售過(guò)程、產(chǎn)品的使用及維護(hù)過(guò)程、材料的循環(huán)使用和棄之過(guò)程[8-9]。產(chǎn)品的生命周期包括原材料的獲取、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品使用維護(hù)、回收處理及期間的運(yùn)輸過(guò)程。生命周期評(píng)價(jià)步驟可分為以下4步：①目標(biāo)與范圍的確定。明確研究的對(duì)象、功能單元、邊界條件和假設(shè)。②清單分析。收集所研究對(duì)象的全生命周期資源消耗、能量輸入和輸出排放的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析。③影響評(píng)價(jià)。通過(guò)收集的數(shù)據(jù)清單，對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)的全生命周期對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行量化的分析與描述。④結(jié)果解釋。對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)各種影響因素進(jìn)行分析，提出環(huán)保的建議[10]。

2 目的與范圍確定

2.1 目的確定

文章采用家電產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效評(píng)估軟件1.0對(duì)家電產(chǎn)品進(jìn)行生命周期評(píng)估。該軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，擁有GaBi、Extension等國(guó)內(nèi)外企業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)時(shí)更新相關(guān)政策法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行政策動(dòng)態(tài)跟蹤。其建模標(biāo)準(zhǔn)符合各類家電產(chǎn)品模型，并且擁有多種產(chǎn)品綠色績(jī)效評(píng)估指標(biāo)，保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本文選擇某公司生產(chǎn)的1臺(tái)型號(hào)為55E6000的電視，通過(guò)分析電視機(jī)全生命周期能源利用及碳排放情況，得到了電視機(jī)產(chǎn)品5個(gè)階段的數(shù)據(jù)：原材料獲取數(shù)據(jù)、生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、運(yùn)輸數(shù)據(jù)、使用階段和廢棄回收數(shù)據(jù)。

2.2 范圍確定

本文的功能單位為1臺(tái)功率為150 W、質(zhì)量約11.2 kg的電視機(jī)（型號(hào)為55E6000）。電視機(jī)的系統(tǒng)邊界是指產(chǎn)品數(shù)據(jù)收集的范圍包含哪些階段。本文以ISO14067為碳排放標(biāo)準(zhǔn)，并且根據(jù)所選擇的電視機(jī)為案例，根據(jù)某公司所提供的電視機(jī)全生命周期過(guò)程中的數(shù)據(jù)，將家電產(chǎn)品的系統(tǒng)邊界做出如圖1所示的劃分。

3 數(shù)據(jù)清單

3.1 原材料獲取階段

電視機(jī)的數(shù)據(jù)清單，根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的物料清單（Bill of Material，BOM）及企業(yè)對(duì)材料損耗率的調(diào)研情況綜合分析獲得。在對(duì)清單的分析過(guò)程中，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，做出了電視機(jī)各組成部件的材料、數(shù)量、質(zhì)量的物質(zhì)清單。其中，線材部件的材料為銅，質(zhì)量為0.008 kg;支撐柱的材料為PC，質(zhì)量為0.005 kg;螺釘?shù)牟牧蠟殇?，質(zhì)量為0.02 kg;背板的材料為SECC，質(zhì)量為5.71 kg;連接器的材料為塑膠原料，質(zhì)量為0.002 kg;中框的材料為PC，質(zhì)量為0.214 kg;LENS的材料為PMMA，質(zhì)量為0.067 kg;后殼的材料為HIPS，質(zhì)量為3.025 kg;擴(kuò)散板的材料為PS，質(zhì)量為1.962 kg;燈條PCB的材料為PCB板，質(zhì)量為0.225 kg;LED的材料為塑膠原料，質(zhì)量為0.001 kg。對(duì)電視機(jī)的碳足跡評(píng)價(jià)過(guò)程中，主要考慮了銅、鐵、塑料等主要物質(zhì)的碳排放當(dāng)量，剩下的物質(zhì)數(shù)量相對(duì)較少，產(chǎn)生的碳排放當(dāng)量相對(duì)于整個(gè)生命周期過(guò)程中的碳排放來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)。

3.2 生產(chǎn)制造階段

通過(guò)對(duì)電視機(jī)廠家進(jìn)行實(shí)地考察，并根據(jù)電視機(jī)廠家所提供的數(shù)據(jù)得知由于電視機(jī)組件較多，制造工藝較為復(fù)雜，本文中電視機(jī)是在5個(gè)車間中根據(jù)工藝流程共同完成的，車間分別為注塑、整機(jī)、機(jī)芯、SMT及模組車間。在生產(chǎn)制造階段過(guò)程中，主要耗能為電能，其中注塑車間耗電為1.691 kW·h，模組車間耗電為1.140 kW·h，整機(jī)車間耗電為0.866 kW·h，機(jī)芯車間耗電為0.105 kW·h，STM車間耗電為0.39 kW·h。

3.3 運(yùn)輸階段

電視機(jī)的運(yùn)輸過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是電視機(jī)的各原材料運(yùn)輸至工廠進(jìn)行電視機(jī)的生產(chǎn)組裝;第二個(gè)階段是電視機(jī)成品從工廠運(yùn)輸至銷售區(qū)域。整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中使用的燃料類型為柴油，第一個(gè)階段原材料運(yùn)輸?shù)钠鹬裹c(diǎn)為深圳至廣州，分別采用火車和貨車運(yùn)輸，距離為167 km和135 km。第二個(gè)階段電視機(jī)銷售區(qū)域?yàn)樯虾?，采用火車和貨車運(yùn)輸，距離為1 628 km和1 539 km。

3.4 使用階段

在使用階段，電視機(jī)主要消耗的是電能，并且電視機(jī)在使用的過(guò)程中不排除損壞和無(wú)法使用的情況，但是在維護(hù)過(guò)程中碳排放當(dāng)量的影響很小，因此電視機(jī)在使用階段的碳排放量主要表現(xiàn)在電能的消耗上。根據(jù)廠商提供的數(shù)據(jù)可知該型號(hào)的電視機(jī)平均使用功率約150 W，假設(shè)用戶每天使用電視機(jī)的時(shí)間為8 h，電視機(jī)的平均壽命為10年，使用區(qū)域?yàn)槿A東地區(qū)。

3.5 回收階段

在回收階段，主要是對(duì)廢舊電視機(jī)進(jìn)行拆解，并且通過(guò)一定的回收策略對(duì)拆卸零件進(jìn)行材料的回收處理，由于國(guó)內(nèi)對(duì)廢舊家電產(chǎn)品的回收處理并不完善，沒(méi)有形成完整的家電產(chǎn)品回收策略與技術(shù)，只能對(duì)容易拆卸和二次利用價(jià)值較高的材料部件進(jìn)行回收。因此，對(duì)于廢舊家電產(chǎn)品的回收過(guò)程還是以焚燒的方式為主，回收階段的總能耗為3.79 kW·h。

4 結(jié)果解釋

根據(jù)家電產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效評(píng)估軟件1.0，對(duì)電視機(jī)產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行建模，根據(jù)碳排放生命周期評(píng)估結(jié)果，得到了電視機(jī)在不同階段的碳排放當(dāng)量。做出了電視機(jī)全生命周期在不同階段的碳排放當(dāng)量柱狀圖和總碳排放當(dāng)量餅狀圖。

由圖2可知，電視機(jī)從生產(chǎn)到回收的全生命周期階段，其中使用階段碳排放當(dāng)量影響最大，回收階段碳排放當(dāng)量影響最小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是使用階段消耗大量的電能。由圖3可知，電視機(jī)在原材料使用階段碳排放當(dāng)量主要是塑料高分子和金屬材料所產(chǎn)生的，金屬材料產(chǎn)生的碳排放當(dāng)量占原材料使用階段碳排放當(dāng)量的52.15%;電視機(jī)在制造過(guò)程中，注塑車間的碳排放當(dāng)量占整個(gè)制造過(guò)程碳排放當(dāng)量的67.6%;電視機(jī)的運(yùn)輸過(guò)程分為兩個(gè)階段，分別是原材料運(yùn)輸至企業(yè)、產(chǎn)品銷售至客戶。電視機(jī)從生產(chǎn)車間運(yùn)輸至銷售區(qū)域的碳排放當(dāng)量占運(yùn)輸階段碳排放當(dāng)量的96.76%;廢舊電視機(jī)回收階段，除了回收少部分金屬材料及易拆解部件，其余塑料部件通過(guò)燃燒處理，產(chǎn)生的碳排放占回收階段的97%。由表1可知，通過(guò)CML2001數(shù)據(jù)分析可知，電視機(jī)產(chǎn)品環(huán)境影響大小依次為海水水生生態(tài)毒性潛能值（MAETP）、溫室效應(yīng)潛能值（GWP 100年）、非生物資源消耗（ADP 化石）。電視機(jī)的水足跡分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表2。

5 結(jié)論與建議

本文采用家電產(chǎn)品環(huán)境績(jī)效評(píng)估方法對(duì)電視機(jī)進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，對(duì)電視機(jī)全生命周期分析結(jié)果顯示：電視機(jī)產(chǎn)品使用階段碳排放當(dāng)量最多（98%），因?yàn)殡娨暀C(jī)使用過(guò)程中消耗的電能最多，但是無(wú)法避免，所以建議使用較為清潔的能源。在原材料獲取階段，金屬材料的碳排放量比非金屬材料的碳排放量多，可以選擇用不影響電視機(jī)壽命、安全、環(huán)保及加工工藝較好的材料來(lái)替代。在運(yùn)輸階段，電視機(jī)產(chǎn)品運(yùn)輸至銷售區(qū)域的碳排放當(dāng)量較多，因此可以改進(jìn)運(yùn)輸方式，如海上運(yùn)輸。

參 考 文 獻(xiàn)

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