面向全生命周期理論的電視機環境績效評價

王玲　劉陽　萬超　羅軍波　王青亞　邵守田

【摘 要】為了減少家電產品在使用過程中造成的環境污染，文章首先應用生命周期評價（LCA）方法，主要分析了電視機生命周期各階段的碳排當量，對電視機的水足跡和CML2001進行了簡要分析。然后通過家電產品環境績效評估軟件1.0，對電視機產品建立了生命周期模型。碳排放分析的研究結果表明：電視機對環境造成的主要影響中，在使用階段的影響最大，其次是運輸制造階段、原材料獲取階段、生產階段，而回收處理階段的影響最小。最后對電視機生命周期的各個階段提出了改進方案。

【關鍵詞】全生命周期評價;環境績效評估;電視機;碳排放當量

【中圖分類號】TH122 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0138-03

0 引言

在當今社會中，電視機已經成為家庭家用電器中不可或缺的一員。相關數據顯示，2018年1～3季度全國彩色電視機產量呈增長趨勢，增長幅度加大，2018年2～3季度全國彩色電視機產量漲幅分別是3.07%、19.32%。2018年12月，全國彩色電視機產量為2 112.1萬臺，同比增長10.5%。2018年1～12月，全國彩色電視機產量為20 381.5萬臺，同比增長14.6%。電視機使用量增長帶來了許多問題，比如對于報廢電視機的回收處理暫時沒有很好的解決對策，燃燒、填埋電視機造成了嚴重的環境污染，使用過程中造成了大量的消耗能源。本文以實現家電產品的生態設計、生態回收為目的，對電視機的全生命周期（Full life-cycle）進行數據化的環境影響分析。

碳排放分析一直是國內外學者和機構研究的熱點話題，周麗[1]針對家用空調產品的設計、使用和廢棄回收等方面進行了分析。黃娟等人[2]基于生命周期評價（LCA）理論，對LED照明產品的生命周期做出了碳排放評估。Li等人[3]通過建立基于輸入輸出擴展表生命周期評估（EIO-LCA）模型，評估了鋼鐵行業的直接和間接碳排放，建議提高焦炭和煤炭的質量，提高焦炭和煤炭的效率，配煤技術和焦炭的強度。Fu等人[4]基于生命周期評價（LCA）框架，計算材料從產生地到使用地的運輸能耗、建筑設備的能耗并對建筑垃圾進行了處理。Fiorini等人[5]考慮到改變能源載體（即天然氣和電力）并及時轉移負荷的可能性，提出了一種新的CO2高效能源管理方法，同時最大限度地減少二氧化碳排放。張北鯤等人[6]基于產品功能與生命周期碳排放關鍵影響因素構建了家用冰箱生命周期碳排放指標體系，為電冰箱的低碳設計提供技術支持。唐海勇[7]應用生態設計評價方法對汽車發動機缸體的生態設計進行了相關研究和分析。

本文通過采用家電產品環境績效評估方法，對電視機全生命周期過程的環境影響進行了分析和評估，得出電視機產品LCA評估結果，并討論了不同因素對環境的影響，對電視產品提出了改進建議，為家電產品的生態設計提供了參考。

1 生命周期分析

生命周期評價包含原材料的提取及加工過程，產品的制造過程、運輸及銷售過程、產品的使用及維護過程、材料的循環使用和棄之過程[8-9]。產品的生命周期包括原材料的獲取、生產制造、產品使用維護、回收處理及期間的運輸過程。生命周期評價步驟可分為以下4步：①目標與范圍的確定。明確研究的對象、功能單元、邊界條件和假設。②清單分析。收集所研究對象的全生命周期資源消耗、能量輸入和輸出排放的數據，并對數據進行量化分析。③影響評價。通過收集的數據清單，對產品或系統的全生命周期對環境的影響進行量化的分析與描述。④結果解釋。對評價結果進行分析，對各種影響因素進行分析，提出環保的建議[10]。

2 目的與范圍確定

2.1 目的確定

文章采用家電產品環境績效評估軟件1.0對家電產品進行生命周期評估。該軟件具有強大的數據庫資源，擁有GaBi、Extension等國內外企業行業數據。通過實時更新相關政策法規標準進行政策動態跟蹤。其建模標準符合各類家電產品模型，并且擁有多種產品綠色績效評估指標，保證評估結果的準確性。

本文選擇某公司生產的1臺型號為55E6000的電視，通過分析電視機全生命周期能源利用及碳排放情況，得到了電視機產品5個階段的數據：原材料獲取數據、生產制造數據、運輸數據、使用階段和廢棄回收數據。

2.2 范圍確定

本文的功能單位為1臺功率為150 W、質量約11.2 kg的電視機（型號為55E6000）。電視機的系統邊界是指產品數據收集的范圍包含哪些階段。本文以ISO14067為碳排放標準，并且根據所選擇的電視機為案例，根據某公司所提供的電視機全生命周期過程中的數據，將家電產品的系統邊界做出如圖1所示的劃分。

3 數據清單

3.1 原材料獲取階段

電視機的數據清單，根據生產企業的物料清單（Bill of Material，BOM）及企業對材料損耗率的調研情況綜合分析獲得。在對清單的分析過程中，根據所提供的數據，做出了電視機各組成部件的材料、數量、質量的物質清單。其中，線材部件的材料為銅，質量為0.008 kg;支撐柱的材料為PC，質量為0.005 kg;螺釘的材料為鋼，質量為0.02 kg;背板的材料為SECC，質量為5.71 kg;連接器的材料為塑膠原料，質量為0.002 kg;中框的材料為PC，質量為0.214 kg;LENS的材料為PMMA，質量為0.067 kg;后殼的材料為HIPS，質量為3.025 kg;擴散板的材料為PS，質量為1.962 kg;燈條PCB的材料為PCB板，質量為0.225 kg;LED的材料為塑膠原料，質量為0.001 kg。對電視機的碳足跡評價過程中，主要考慮了銅、鐵、塑料等主要物質的碳排放當量，剩下的物質數量相對較少，產生的碳排放當量相對于整個生命周期過程中的碳排放來說可以忽略不計。

3.2 生產制造階段

通過對電視機廠家進行實地考察，并根據電視機廠家所提供的數據得知由于電視機組件較多，制造工藝較為復雜，本文中電視機是在5個車間中根據工藝流程共同完成的，車間分別為注塑、整機、機芯、SMT及模組車間。在生產制造階段過程中，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，整機車間耗電為0.866 kW·h，機芯車間耗電為0.105 kW·h，STM車間耗電為0.39 kW·h。

3.3 運輸階段

電視機的運輸過程分為兩個階段：第一個階段是電視機的各原材料運輸至工廠進行電視機的生產組裝;第二個階段是電視機成品從工廠運輸至銷售區域。整個運輸過程中使用的燃料類型為柴油，第一個階段原材料運輸的起止點為深圳至廣州，分別采用火車和貨車運輸，距離為167 km和135 km。第二個階段電視機銷售區域為上海，采用火車和貨車運輸，距離為1 628 km和1 539 km。

3.4 使用階段

在使用階段，電視機主要消耗的是電能，并且電視機在使用的過程中不排除損壞和無法使用的情況，但是在維護過程中碳排放當量的影響很小，因此電視機在使用階段的碳排放量主要表現在電能的消耗上。根據廠商提供的數據可知該型號的電視機平均使用功率約150 W，假設用戶每天使用電視機的時間為8 h，電視機的平均壽命為10年，使用區域為華東地區。

3.5 回收階段

在回收階段，主要是對廢舊電視機進行拆解，并且通過一定的回收策略對拆卸零件進行材料的回收處理，由于國內對廢舊家電產品的回收處理并不完善，沒有形成完整的家電產品回收策略與技術，只能對容易拆卸和二次利用價值較高的材料部件進行回收。因此，對于廢舊家電產品的回收過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 結果解釋

根據家電產品環境績效評估軟件1.0，對電視機產品的全生命周期進行建模，根據碳排放生命周期評估結果，得到了電視機在不同階段的碳排放當量。做出了電視機全生命周期在不同階段的碳排放當量柱狀圖和總碳排放當量餅狀圖。

由圖2可知，電視機從生產到回收的全生命周期階段，其中使用階段碳排放當量影響最大，回收階段碳排放當量影響最小。產生這種現象的主要原因是使用階段消耗大量的電能。由圖3可知，電視機在原材料使用階段碳排放當量主要是塑料高分子和金屬材料所產生的，金屬材料產生的碳排放當量占原材料使用階段碳排放當量的52.15%;電視機在制造過程中，注塑車間的碳排放當量占整個制造過程碳排放當量的67.6%;電視機的運輸過程分為兩個階段，分別是原材料運輸至企業、產品銷售至客戶。電視機從生產車間運輸至銷售區域的碳排放當量占運輸階段碳排放當量的96.76%;廢舊電視機回收階段，除了回收少部分金屬材料及易拆解部件，其余塑料部件通過燃燒處理，產生的碳排放占回收階段的97%。由表1可知，通過CML2001數據分析可知，電視機產品環境影響大小依次為海水水生生態毒性潛能值（MAETP）、溫室效應潛能值（GWP 100年）、非生物資源消耗（ADP 化石）。電視機的水足跡分析的評價指標見表2。

5 結論與建議

本文采用家電產品環境績效評估方法對電視機進行生命周期評價，對電視機全生命周期分析結果顯示：電視機產品使用階段碳排放當量最多（98%），因為電視機使用過程中消耗的電能最多，但是無法避免，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壽命、安全、環保及加工工藝較好的材料來替代。在運輸階段，電視機產品運輸至銷售區域的碳排放當量較多，因此可以改進運輸方式，如海上運輸。

參 考 文 獻

[1]周麗.家用空調產品的生命周期評價研究[J].環境保護與循環經濟，2018（8）：12-14.

[2]黃娟，陳麗君，陳思嘉，等.LED照明產品生命周期碳排放評價研究[J].標準科學，2013（11）：47-49.

[3]Li L，Lei Y，Pan D.Study of CO2emissions in Ch-ina's iron and steel industry based on economic input-output life cycle assessment[J].Natural Hazards，2016，81（2）：957-970.

[4]Fu F，Sun J，Pasquire C.Carbon Emission Asses-sment for Steel Structure Based on Lean Construction Process[J].Journal of Intelligent & Robotic Sy-stems，2015，79（3-4）：401-416.

[5]Fiorini L，Aiello M.Energy Inform（2018）1（Suppl 1）：29[EB/OL].https：//doi.org/10.1186/s42162-018-0021-7，2018-02-17.

[6]張北鯤，萬超，王玲，等.家用電冰箱碳排放評價指標體系研究[J].日用電器，2016（9）：29-32.

[7]唐海勇.汽車發動機缸體生態設計分析研究[J].企業科技與發展，2018（10）：59-61.

[8]Robert G，William E，Franklin.LCA-How it came about-Personal reflections on the origin and the development of LCA in theUSA[J].Int. J. LCA，1996（1）：4-7.

[9]SETAC.A Conceptual Framework for Life-Cycle Im-pact Assessment[M].Pensacola F L：SETAC Press，1993.

[10]蔣詩新，田曉飛，王玲.家用空調全生命周期碳足跡分析[J].日用電器，2016（9）：46-52.