服裝縫制生產(chǎn)碳排放源及計算模型

趙 囡，陳 雁

(蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

碳排放核算對溫室氣體減排和控制意義重大，越來越多的公司和組織通過“碳排放”來估算其對全球氣候變化的影響，紡織服裝產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，并可能威脅到人類的健康[1]。服裝工藝過程一般包括裁剪、縫紉、整燙和包裝[2]。作為服裝生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，縫制生產(chǎn)過程的特點為工藝路線長、人員多、設(shè)備多、加工時間長、技術(shù)要求高、耗費(fèi)大[3]。因此，服裝縫制環(huán)節(jié)的碳排放不容忽視。

1 服裝縫制生產(chǎn)碳排放概念的界定

在對服裝縫制環(huán)節(jié)碳排放界定之前，根據(jù)目前兩種比較全面可以被人們接受的定義：一種是英國環(huán)境、食品與農(nóng)村事務(wù)部發(fā)布的推薦標(biāo)準(zhǔn)PAS2050中的定義[4-5]，“產(chǎn)品碳排放是產(chǎn)品從原材料到生產(chǎn)(或提供服務(wù))、分銷、使用和處置/回收的整個生命周期內(nèi)的溫室氣體排放量?！盵6]另一種是Wiedmann和Minx提出的碳排放定義[7]，“碳排放一方面是產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)排放的二氧化碳總量，另一方面是活動過程中直接和間接排放的二氧化碳總量，包括個人、組織、政府和工業(yè)部門等?！盵8]通過比較可知，第一種從生命周期的角度定義碳排放，第二種是在生命周期的基礎(chǔ)上，從直接排放和間接排放定義碳排放。

服裝縫制生產(chǎn)中的碳排放概念是基于全生命周期碳排放的概念，重點是服裝縫制階段的直接和間接碳排放。結(jié)合對碳排放﹑產(chǎn)品碳排放概念以及生產(chǎn)過程中碳排放概念的理解，確定了縫制生產(chǎn)過程中服裝產(chǎn)品的碳排放如下：服裝產(chǎn)品縫制生產(chǎn)中使用的材料依次經(jīng)過不同的加工過程產(chǎn)生直接和間接的碳排放。直接碳排放是指服裝縫制生產(chǎn)過程中設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的碳排放；間接排放是縫制過程中消耗的外購電力、熱量和蒸汽的排放量。

2 服裝縫制過程的碳排放源

縫制生產(chǎn)過程流程最長、作業(yè)時間最長、涉及人員和設(shè)備數(shù)量最多[9]，將該環(huán)節(jié)的碳排放源分為直接生產(chǎn)碳排放源和輔助生產(chǎn)碳排放源。

(1)能源

服裝的縫制生產(chǎn)將涉及能源，導(dǎo)致大量的二氧化碳排放。計算能源消耗的碳排放是基于生命周期的思想。該環(huán)節(jié)能耗包括生產(chǎn)廠房的照明、采暖、通風(fēng)、冷卻和溫度控制等碳排放。

(2)設(shè)備運(yùn)行

服裝縫制生產(chǎn)過程要經(jīng)過多道工藝，會涉及到各種設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行會耗費(fèi)大量的能源，這些能耗也應(yīng)計入服裝縫制生產(chǎn)過程的碳排放中。設(shè)備運(yùn)行的碳排放主要包括生產(chǎn)車間的縫紉設(shè)備的碳排放。

(3)場內(nèi)運(yùn)輸

服裝縫制生產(chǎn)過程是由各個工藝環(huán)節(jié)銜接而成的。大量的成品或半成品在從一個工序到下一個工序的過程中會因不同的傳送方式而產(chǎn)生不同的碳排放，計算碳排放也應(yīng)包括場內(nèi)運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放量。

(4)作業(yè)人員

作業(yè)人員指靜態(tài)或動態(tài)的人在服裝縫制過程中由于呼吸產(chǎn)生的碳排放量，靜態(tài)工作是指人們坐或站立的活動情況，動態(tài)工作是指人們走路或跑步的活動狀態(tài)。

3 服裝縫制生產(chǎn)的碳排放計算模型

3.1 界定目標(biāo)和范圍

研究范圍應(yīng)符合研究目的，包括所研究系統(tǒng)邊界的定義，數(shù)據(jù)的描述以及關(guān)鍵假設(shè)和限制的確定。根據(jù)服裝生產(chǎn)工藝﹑生產(chǎn)設(shè)備﹑能耗和服裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的實際情況，結(jié)合PAS2050系統(tǒng)邊界闡述，根據(jù)WRI和WBCSD溫室氣體議定書，將系統(tǒng)邊界的碳排放源分為兩個范疇：

范疇1：與服裝縫制生產(chǎn)過程有關(guān)的所有的直接排放，如生產(chǎn)過程中的運(yùn)輸排放，被定義為直接碳排放源；

范疇2：服裝縫制生產(chǎn)中能源的使用所涵蓋的間接排放，不同生產(chǎn)階段相關(guān)設(shè)備消耗的電能等能源的碳排放定義為間接碳排放源。

3.2 確定功能單位

在縫制階段，功能單位是根據(jù)某一類服裝產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)工作時間來制定的，每一件服裝在生產(chǎn)之前都要進(jìn)行工藝設(shè)計，規(guī)定每道工序標(biāo)準(zhǔn)工時，標(biāo)準(zhǔn)工時是每個工序所使用設(shè)備的工作時間，以此來計算設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的碳排放。

3.3 搜集碳排放數(shù)據(jù)

服裝產(chǎn)品縫制加工系統(tǒng)中，各種類型數(shù)據(jù)的可獲得性存在差異，本文的數(shù)據(jù)是通過文獻(xiàn)查找和現(xiàn)場調(diào)查從工廠獲得的初級數(shù)據(jù)，表1列出了需要收集的主要數(shù)據(jù)，包括能源消耗、運(yùn)輸距離、設(shè)備運(yùn)行時間和工人數(shù)等。收集數(shù)據(jù)前提條件要考慮收集的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性，應(yīng)該高精度地對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級排序，選擇準(zhǔn)確性強(qiáng)的數(shù)據(jù)。

表1 數(shù)據(jù)收集表

服裝縫制生產(chǎn)環(huán)節(jié)中涉及能源的消耗包括電能、蒸汽、水，這些能源的碳排放因子如表2所示，此類數(shù)據(jù)屬于次級數(shù)據(jù)，通過參考公開發(fā)表的產(chǎn)品調(diào)研報告和行業(yè)報告進(jìn)行計算獲得。

表2 碳排放因子

3.4 碳排放的計算模型

對服裝縫制過程和碳排放來源進(jìn)行分析，總結(jié)服裝縫制環(huán)節(jié)碳排放包括縫制環(huán)節(jié)能源消耗的碳排放、設(shè)備運(yùn)行的碳排放、場內(nèi)運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放和工人作業(yè)時產(chǎn)生的碳排放。在模型構(gòu)建中，考慮系統(tǒng)邊界內(nèi)的影響因素，根據(jù)活動水平數(shù)據(jù)和相應(yīng)的碳排放因子的乘積計算不同排放源的碳排放量，碳排放模型如下：

E=En+Es+Ey+Er

(1)

式中：E為服裝縫制生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放總量， kgCO2；En為服裝縫制過程中消耗的能源的碳排放量， kgCO2；Es為服裝縫制過程中設(shè)備運(yùn)行的碳排放量，kgCO2；Ey為服裝縫制過程中不同運(yùn)輸方式的碳排放量，kgCO2；Er為服裝縫制過程中作業(yè)人員的碳排放量，kgCO2。

服裝縫制過程中能源消耗包括各工序作業(yè)中所消耗的電能、水、蒸汽等，能源消耗產(chǎn)生的碳排放量計算模型如下：

(2)

式中：En為服裝縫制過程中消耗的能源的碳排放量，kgCO2；Cij為第i道工序所消耗的j種能源的量，kg；fj為第j種能源的碳排放因子，kgCO2e/kg；m為能源種類；n為工序數(shù)。

服裝縫制生產(chǎn)中涉及設(shè)備的功率、運(yùn)行的時間、設(shè)備的編排都影響著服裝產(chǎn)品縫制生產(chǎn)階段的碳排放。在服裝縫制生產(chǎn)中設(shè)備狀態(tài)為滿負(fù)荷和空轉(zhuǎn)，設(shè)定機(jī)器空轉(zhuǎn)的功率為滿負(fù)荷時的α倍，α∈(0，1)則設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的碳排放計算模型如下：

(3)

式中：Es為服裝縫制過程中設(shè)備運(yùn)行的碳排放量，kgCO2；Pi為第i道工序所用設(shè)備的功率，kW；Ti為第i道工序標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時間，h；σi為第i道工序負(fù)荷系數(shù)；φi為第i道工序消耗能源的碳排放因子，kgCO2e/kg；n為工序數(shù)。

服裝縫制環(huán)節(jié)運(yùn)輸方式對生產(chǎn)造成很大的影響，不同的傳送方式產(chǎn)生的碳排放也不同。計算時，具體傳送方式出傳輸?shù)闹亓?、距離和消耗的能源種類都可以根據(jù)實際生產(chǎn)測量獲得。

(4)

式中：Ey為服裝縫制過程中不同運(yùn)輸方式的碳排放量，kgCO2；Qij為第i類運(yùn)輸方式單位質(zhì)量單位距離消耗第j類能源的量，kg；δj為第j類能源的碳排放因子，kgCO2/kg；Li為第i類運(yùn)輸方式運(yùn)輸距離，m；Mi為第i類運(yùn)輸方式運(yùn)輸量，kg；m為能源種類；n為運(yùn)輸方式。

服裝縫制環(huán)節(jié)中對流水線上的操作人員碳排放計算包括操作工人靜止或運(yùn)動狀態(tài)下產(chǎn)生的碳排放。

(5)

式中：Er為服裝縫制過程中作業(yè)人員的碳排放量，kgCO2；ωri為不同狀態(tài)每人每小時的二氧化碳排放量，kgCO2/h，Ni，Hi分別為服裝縫制環(huán)節(jié)投入的工人數(shù)和工作時間；n為狀態(tài)種類。。

將上述對不同碳排放源產(chǎn)生碳排放量的具體計算，代入公式(1)可得到縫制環(huán)節(jié)碳排放的具體計算公式。

4 結(jié)論

(1)服裝縫制生產(chǎn)碳排放概念為服裝產(chǎn)品縫制生產(chǎn)中使用的材料依次經(jīng)過不同的加工過程產(chǎn)生直接和間接的碳排放。

(2)服裝縫制生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放源為能源、設(shè)備運(yùn)行、場內(nèi)運(yùn)輸和作業(yè)人員呼吸。

(3)通過對服裝縫制生產(chǎn)過程中碳排放的分析和評估，為企業(yè)建立碳排放評估體系和產(chǎn)品碳標(biāo)簽制度提供科學(xué)的方法支持，有利于服裝產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳永紅. 基于生態(tài)理念下的服裝設(shè)計[J]. 紡織導(dǎo)報, 2010(10):94-96.

[2] 陶侯鈞. 自主女裝品牌產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程研究[D]. 北京:北京服裝學(xué)院, 2013.

[3] 張曉萍. 服裝生產(chǎn)組織與品質(zhì)管理的快速評判研究[D]. 上海：東華大學(xué), 2003.

[4] 盧安,白潔.服裝運(yùn)輸階段的碳排放評價研究[J]. 山東紡織經(jīng)濟(jì), 2014(1):13-15.

[5] 黃婷, 陳可石, 計天紅,等. 英國社區(qū)食物種植規(guī)劃政策與實踐[J]. 世界農(nóng)業(yè), 2016(10):100-107.

[6] 苑金生. 了解《PAS 2050》標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對“碳排放”[J]. 石材, 2011(12):34-36.

[7] 韓晨晨, 薛文良, 魏孟媛. 棉紡織行業(yè)碳排放的研究現(xiàn)狀[J]. 中國纖檢, 2011(24):30-33.

[8] 王微, 林劍藝, 崔勝輝,等. 碳排放分析方法研究綜述[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010, 33(7):71-78.

[9] 陳洪倩. 服裝縫制生產(chǎn)線的編排與優(yōu)化[D]. 蘇州：蘇州大學(xué), 2012.

[10] 2015中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子[EB/OL].(2017-03-06)[2018-02-02]. http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2016/0612/53638.html.