基于碳效比的電冰箱低碳產品評價方法

揭輝霞 高 睿 管偉琴 吳志東 何冠成 劉國榮*

（1.威凱檢測技術有限公司 廣州 510663； 2.澳柯瑪股份有限公司 青島 266510）

引言

電冰箱是老百姓日常生活中必備的家用電器，同時也是我國制造業出口國外的主要產品之一。2021年我國冰箱產品產量8 992.1 萬臺，出口和內銷金額分別高達655 億元和999 億元，在家庭日用、酒店餐飲、冷鏈運輸等情景下的需求巨大[1,2]。

隨著全球環保意識的提升，我國的“雙碳”政策和歐盟的“碳關稅”等一系列低碳法規開始推行[3,4]，龐大的冰箱行業也正在迎來一波綠色、低碳的轉型浪潮[5,6]。但是，當前電冰箱行業仍未制定低碳產品的評價方法和標準，不利于行業實現碳達峰目標，也可能影響我國電冰箱產品的出口。因此，本文通過一則應用按理,介紹了一種基于“碳效比”概念的電冰箱低碳產品評價方法，詳細綜述了運用其評價產品低碳程度的過程，為電冰箱低碳評產品價標準的制定提供技術參考。

1 電冰箱產品碳效比簡介

評價產品是否低碳的技術參數主要有碳足跡、碳效比，有研究表明，“碳足跡僅適合于評價功效難以量化的產品，而碳效比更適合于評價功效可以量化的產品，尤其是在使用階段持續用能的產品。”該研究首次提出“碳效比”這一概念：實現某一功能單位所排放的二氧化碳當量，即碳排放總量（CFP）與其功能單位總和（TFU）之比[7]。

對于電冰箱產品而言，其功能貢獻即為用戶提供滿足其需求的儲藏空間。而在現代社會中，人們對于冰箱的需求已經不僅局限于維持特定的儲藏溫度，在挑選電冰箱時往往還需要考慮冰箱是否包含了化霜功能、是否是內嵌式冰箱等一系列內容。因而電冰箱產品為了迎合消費者的需求會裝載各式各樣的模塊以增添功能，模塊的引入通常會造成原材料投入增加和耗電量提升，進而導致產品的當量碳排放增大。因此，在建立低碳評價方法時如果不將這些新功能的貢獻納入考量，則只具備制冷功能的產品就會顯得更為低碳，從而擠壓多功能冰箱的市場，打擊廠商在冰箱創新方面的熱情。

因此，本文考慮了上述因素后，以“電冰箱使用壽命期間提供的調整容積之和”作為產品的功能單位總和，其值即產品的調整容積與使用壽命的乘積。調整容積這一概念最初由GB 12021.2-2015 《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級》提出。當前，電冰箱產品中多門電冰箱的比例正在逐漸升高[1]，不同產品的間室大小、設計溫度往往都存在差異，相互難以比較。調整容積這一參數的引入不僅能夠將多種不同涉及溫度間室的貢獻歸一化，還考慮了產品的功能（考慮是否具備化霜功能、內嵌與否），能夠反映產品的綜合貢獻大小，同時，通過產品的能效報告等途徑可以輕松獲得該數值，因此以其作為衡量產品功能單位總和的參數。

通過應用案例闡述具體的計算方法，參見下文。

2 電冰箱碳效比評價方法

為便于碳效比的推廣應用，本文提供計算案例一則，以供參考。

2.1 電冰箱技術參數

樣機的基本信息如表1 所示。其中，調整容積及綜合耗電量來自產品能效報告；使用壽命企業暫無宣稱，也無相關報告支撐，故以10年計。

表1 樣機基本參數表

2.2 原材料獲取階段碳足跡

產品的原材料的種類和生產每臺產品所需的重量等信息可以通過廠家提供的產品物料清單或第三方檢測機構此出具的報告來獲取。在此基礎上，結合導入數據庫的Athena、CMLCA 或GaBi 等軟件，或者依據Greenhouse gas reporting: conversion factors 2022 和WebFIRE emissions factors data set 等數據庫所提供的轉換系數，即可將生產各類原材料所消耗的能源換算為等效的百年內二氧化碳排放量，以GWP 100（Global Warming Potential 100）表示，結果如表2 所示。

表2 產品原材料信息表

整個原材料獲取階段的碳排放計算公式如下：

由表2 結合式（1）可求得原材料獲取階段的碳足跡為350.31 kgCO2e。

2.3 產品生產制造階段

產品生產制造階段過程中，生產關鍵零部件和組裝過程中的能源消耗分別如表3、表4 所示。

表3 關鍵零部件在生產制造階段的能源消耗

表4 一臺冰箱產品在組裝過程中的能源消耗

按照生態環境部《關于做好2022年企業溫室氣體排放報告管理相關重點工作的通知》，電網排放因子取0.5810 tCO2/MWh（下文計算中同理），天然氣消耗量和二氧化碳排放量對的換算依據Greenhouse gas reporting:conversion factors 2022 和WebFIRE emissions factors dataset 等數據庫。可對生產階段的碳排放計算公式如下：

將數據代入式（2）計算得，生產制造階段的碳排放總量為3.24 kgCO2e。

2.4 產品運輸階段

產品運輸階段可按照各地區銷售量的權重結合銷售運輸半徑計算平均運輸距離，但本案例中默認各地區的銷量一致，平均運輸距離取各地區銷售半徑的平均值，并在此基礎上計算單臺電冰箱的運輸階段碳排放，如表5、6 所示。

表5 產品在各地區銷售半徑信息表

表6 運輸階段數據

其計算公式如下：

綜上，由式（3）計算得出，運輸階段的碳排放總量為2.57 kgCO2e。

2.5 產品使用階段

產品使用階段產生的碳排放來源于電能消耗。依據產品能效備案信息或第三方機構出具的能叫檢測報告，可知電冰箱全年耗電量。根據調研報告，電冰箱產品的使用壽命通常為10年左右[9]，因此，如果產品無機構檢測報告，廠家也未宣稱使用壽命，則電冰箱使用壽命可按10年計，但應當在報告中注明。本案例中電冰箱吹產品的使用壽命也按照10年計。

本案例中暫不考慮產品的老化，因而，電冰箱使用階段的碳足跡可通過下式計算：

電冰箱在使用階段中耗電量的計算公式如下：

由表7 結合式（4）、式（5）可算得使用階段的碳排放總量為1 732.57 kgCO2e。

表7 冰箱產品使用階段數據

2.6 產品碳足跡

綜上，本案例所評估電冰箱產品在生命周期中各階段的碳足跡如表8 所示，產品的全生命周期碳足跡的計算可通過下式計算:

表8 電冰箱產品的碳足跡

表9 電冰箱產品功能單位總和

結合表8 和式（6）可得產品的碳足跡為2 088.69 kgCO2e。

2.7 功能單位總和的計算

電冰箱功能單位總和的計算公式如下:

式中：

TFU—電冰箱功能單位總和，單位為：L；

Vadj—電冰箱的調整容積，單位為：L；

L—電冰箱使用壽命，單位為：年。

而根據式（7）可求得產品的功能單位總和為10 294.50 L。

2.8 碳效比的計算

電冰箱碳效比的計算公式如下：

式中：

CER— 電冰箱碳效比，即基于生命周期角度，電冰箱提供滿足用戶需求的單位調整容積所排放的二氧化碳當量，單位：kgCO2e/L；

CFP— 電冰箱全生命周期碳足跡，單位：kgCO2e；

TFU— 電冰箱的功能單位總和，即電冰箱使用壽命期間提供的調整容積之和，單位：L。

將碳足跡和功能單位總和代入式（8），即可求得電冰箱的碳效比為0.203 kgCO2e/L。

3 低碳產品碳效比評價值

基于威凱檢測技術有限公司積累的數據庫，對不同類型、型號的電冰箱碳效比核算結果的分析，各類型電冰箱碳效比的限定值如表10 所示，供行業探討和專家評估。

電冰箱低碳產品碳效比不應大于表10 中所設定的限定值。

4 總結與展望

“雙碳”政策對家電行業既是挑戰，也是促進產業轉型升級的催化劑。本文所介紹的低碳產品評價方法不僅有利于完善相關標準和法規，還有利于廠商明確評價指標，確定研發方向，對于推進產業轉型具有重大意義。當然本方法目前仍存在一定的不足，首先是本文所設定的冰箱碳效比限定值仍未經過行業大數據驗證；其次是當前產品在生產階段和運輸階段的數據主要由廠商提供，數據的真偽缺乏監管，且收集標準尚不統一，可能導致不同企業獲得的碳效比數據不具有可比較性，因此有時需要第三方檢測認證機構介入以保障數據的真實性和合規性。因此，本方法仍需要經過一定的完善。

盡管在疫情和俄烏戰爭等因素的影響下，我國的電冰箱制造業受到原材料價格上漲、芯片短缺、需求疲軟等多重沖擊，但電冰箱的市場規模仍高于疫情之前[10]，并且在保鮮健康、醫療美妝等方向上迸發出新的活力[11,12]，足見電冰箱產業蓬勃的科技發展潛力。因此，我們有理由相信冰箱產業的科技創新能夠促進產品低碳化，助力我國按期完成碳達峰任務[13]，而低碳產品評價方法和“碳稅制度”等一系列標準、法規的推行也將保障低碳產品生產企業的利益，以強大的動能推進綠色化、低碳化發展[14]。