面向全生命周期理论的电视机环境绩效评价

王玲　刘阳　万超　罗军波　王青亚　邵守田

【摘 要】为了减少家电产品在使用过程中造成的环境污染，文章首先应用生命周期评价（LCA）方法，主要分析了电视机生命周期各阶段的碳排当量，对电视机的水足迹和CML2001进行了简要分析。然后通过家电产品环境绩效评估软件1.0，对电视机产品建立了生命周期模型。碳排放分析的研究结果表明：电视机对环境造成的主要影响中，在使用阶段的影响最大，其次是运输制造阶段、原材料获取阶段、生产阶段，而回收处理阶段的影响最小。最后对电视机生命周期的各个阶段提出了改进方案。

【关键词】全生命周期评价;环境绩效评估;电视机;碳排放当量

【中图分类号】TH122 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）11-0138-03

0 引言

在当今社会中，电视机已经成为家庭家用电器中不可或缺的一员。相关数据显示，2018年1～3季度全国彩色电视机产量呈增长趋势，增长幅度加大，2018年2～3季度全国彩色电视机产量涨幅分别是3.07%、19.32%。2018年12月，全国彩色电视机产量为2 112.1万台，同比增长10.5%。2018年1～12月，全国彩色电视机产量为20 381.5万台，同比增长14.6%。电视机使用量增长带来了许多问题，比如对于报废电视机的回收处理暂时没有很好的解决对策，燃烧、填埋电视机造成了严重的环境污染，使用过程中造成了大量的消耗能源。本文以实现家电产品的生态设计、生态回收为目的，对电视机的全生命周期（Full life-cycle）进行数据化的环境影响分析。

碳排放分析一直是国内外学者和机构研究的热点话题，周丽[1]针对家用空调产品的设计、使用和废弃回收等方面进行了分析。黄娟等人[2]基于生命周期评价（LCA）理论，对LED照明产品的生命周期做出了碳排放评估。Li等人[3]通过建立基于输入输出扩展表生命周期评估（EIO-LCA）模型，评估了钢铁行业的直接和间接碳排放，建议提高焦炭和煤炭的质量，提高焦炭和煤炭的效率，配煤技术和焦炭的强度。Fu等人[4]基于生命周期评价（LCA）框架，计算材料从产生地到使用地的运输能耗、建筑设备的能耗并对建筑垃圾进行了处理。Fiorini等人[5]考虑到改变能源载体（即天然气和电力）并及时转移负荷的可能性，提出了一种新的CO2高效能源管理方法，同时最大限度地减少二氧化碳排放。张北鲲等人[6]基于产品功能与生命周期碳排放关键影响因素构建了家用冰箱生命周期碳排放指標体系，为电冰箱的低碳设计提供技术支持。唐海勇[7]应用生态设计评价方法对汽车发动机缸体的生态设计进行了相关研究和分析。

本文通过采用家电产品环境绩效评估方法，对电视机全生命周期过程的环境影响进行了分析和评估，得出电视机产品LCA评估结果，并讨论了不同因素对环境的影响，对电视产品提出了改进建议，为家电产品的生态设计提供了参考。

1 生命周期分析

生命周期评价包含原材料的提取及加工过程，产品的制造过程、运输及销售过程、产品的使用及维护过程、材料的循环使用和弃之过程[8-9]。产品的生命周期包括原材料的获取、生产制造、产品使用维护、回收处理及期间的运输过程。生命周期评价步骤可分为以下4步：①目标与范围的确定。明确研究的对象、功能单元、边界条件和假设。②清单分析。收集所研究对象的全生命周期资源消耗、能量输入和输出排放的数据，并对数据进行量化分析。③影响评价。通过收集的数据清单，对产品或系统的全生命周期对环境的影响进行量化的分析与描述。④结果解释。对评价结果进行分析，对各种影响因素进行分析，提出环保的建议[10]。

2 目的与范围确定

2.1 目的确定

文章采用家电产品环境绩效评估软件1.0对家电产品进行生命周期评估。该软件具有强大的数据库资源，拥有GaBi、Extension等国内外企业行业数据。通过实时更新相关政策法规标准进行政策动态跟踪。其建模标准符合各类家电产品模型，并且拥有多种产品绿色绩效评估指标，保证评估结果的准确性。

本文选择某公司生产的1台型号为55E6000的电视，通过分析电视机全生命周期能源利用及碳排放情况，得到了电视机产品5个阶段的数据：原材料获取数据、生产制造数据、运输数据、使用阶段和废弃回收数据。

2.2 范围确定

本文的功能单位为1台功率为150 W、质量约11.2 kg的电视机（型号为55E6000）。电视机的系统边界是指产品数据收集的范围包含哪些阶段。本文以ISO14067为碳排放标准，并且根据所选择的电视机为案例，根据某公司所提供的电视机全生命周期过程中的数据，将家电产品的系统边界做出如图1所示的划分。

3 数据清单

3.1 原材料获取阶段

电视机的数据清单，根据生产企业的物料清单（Bill of Material，BOM）及企业对材料损耗率的调研情况综合分析获得。在对清单的分析过程中，根据所提供的数据，做出了电视机各组成部件的材料、数量、质量的物质清单。其中，线材部件的材料为铜，质量为0.008 kg;支撑柱的材料为PC，质量为0.005 kg;螺钉的材料为钢，质量为0.02 kg;背板的材料为SECC，质量为5.71 kg;连接器的材料为塑胶原料，质量为0.002 kg;中框的材料为PC，质量为0.214 kg;LENS的材料为PMMA，质量为0.067 kg;后壳的材料为HIPS，质量为3.025 kg;扩散板的材料为PS，质量为1.962 kg;灯条PCB的材料为PCB板，质量为0.225 kg;LED的材料为塑胶原料，质量为0.001 kg。对电视机的碳足迹评价过程中，主要考虑了铜、铁、塑料等主要物质的碳排放当量，剩下的物质数量相对较少，产生的碳排放当量相对于整个生命周期过程中的碳排放来说可以忽略不计。

3.2 生产制造阶段

通过对电视机厂家进行实地考察，并根据电视机厂家所提供的数据得知由于电视机组件较多，制造工艺较为复杂，本文中电视机是在5个车间中根据工艺流程共同完成的，车间分别为注塑、整机、机芯、SMT及模组车间。在生产制造阶段过程中，主要耗能为电能，其中注塑车间耗电为1.691 kW·h，模组车间耗电为1.140 kW·h，整机车间耗电为0.866 kW·h，机芯车间耗电为0.105 kW·h，STM车间耗电为0.39 kW·h。

3.3 运输阶段

电视机的运输过程分为两个阶段：第一个阶段是电视机的各原材料运输至工厂进行电视机的生产组装;第二个阶段是电视机成品从工厂运输至销售区域。整个运输过程中使用的燃料类型为柴油，第一个阶段原材料运输的起止点为深圳至广州，分别采用火车和货车运输，距离为167 km和135 km。第二个阶段电视机销售区域为上海，采用火车和货车运输，距离为1 628 km和1 539 km。

3.4 使用阶段

在使用阶段，电视机主要消耗的是电能，并且电视机在使用的过程中不排除损坏和无法使用的情况，但是在维护过程中碳排放当量的影响很小，因此电视机在使用阶段的碳排放量主要表现在电能的消耗上。根据厂商提供的数据可知该型号的电视机平均使用功率约150 W，假设用户每天使用电视机的时间为8 h，电视机的平均寿命为10年，使用区域为华东地区。

3.5 回收阶段

在回收阶段，主要是对废旧电视机进行拆解，并且通过一定的回收策略对拆卸零件进行材料的回收处理，由于国内对废旧家电产品的回收处理并不完善，没有形成完整的家电产品回收策略与技术，只能对容易拆卸和二次利用价值较高的材料部件进行回收。因此，对于废旧家电产品的回收过程还是以焚烧的方式为主，回收階段的总能耗为3.79 kW·h。

4 结果解释

根据家电产品环境绩效评估软件1.0，对电视机产品的全生命周期进行建模，根据碳排放生命周期评估结果，得到了电视机在不同阶段的碳排放当量。做出了电视机全生命周期在不同阶段的碳排放当量柱状图和总碳排放当量饼状图。

由图2可知，电视机从生产到回收的全生命周期阶段，其中使用阶段碳排放当量影响最大，回收阶段碳排放当量影响最小。产生这种现象的主要原因是使用阶段消耗大量的电能。由图3可知，电视机在原材料使用阶段碳排放当量主要是塑料高分子和金属材料所产生的，金属材料产生的碳排放当量占原材料使用阶段碳排放当量的52.15%;电视机在制造过程中，注塑车间的碳排放当量占整个制造过程碳排放当量的67.6%;电视机的运输过程分为两个阶段，分别是原材料运输至企业、产品销售至客户。电视机从生产车间运输至销售区域的碳排放当量占运输阶段碳排放当量的96.76%;废旧电视机回收阶段，除了回收少部分金属材料及易拆解部件，其余塑料部件通过燃烧处理，产生的碳排放占回收阶段的97%。由表1可知，通过CML2001数据分析可知，电视机产品环境影响大小依次为海水水生生态毒性潜能值（MAETP）、温室效应潜能值（GWP 100年）、非生物资源消耗（ADP 化石）。电视机的水足迹分析的评价指标见表2。

5 结论与建议

本文采用家电产品环境绩效评估方法对电视机进行生命周期评价，对电视机全生命周期分析结果显示：电视机产品使用阶段碳排放当量最多（98%），因为电视机使用过程中消耗的电能最多，但是无法避免，所以建议使用较为清洁的能源。在原材料获取阶段，金属材料的碳排放量比非金属材料的碳排放量多，可以选择用不影响电视机寿命、安全、环保及加工工艺较好的材料来替代。在运输阶段，电视机产品运输至销售区域的碳排放当量较多，因此可以改进运输方式，如海上运输。

参 考 文 献

[1]周丽.家用空调产品的生命周期评价研究[J].环境保护与循环经济，2018（8）：12-14.

[2]黄娟，陈丽君，陈思嘉，等.LED照明产品生命周期碳排放评价研究[J].标准科学，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]张北鲲，万超，王玲，等.家用电冰箱碳排放评价指标体系研究[J].日用电器，2016（9）：29-32.

[7]唐海勇.汽车发动机缸体生态设计分析研究[J].企业科技与发展，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]蒋诗新，田晓飞，王玲.家用空调全生命周期碳足迹分析[J].日用电器，2016（9）：46-52.