服装缝制生产碳排放源及计算模型

赵 囡，陈 雁

(苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

碳排放核算对温室气体减排和控制意义重大，越来越多的公司和组织通过“碳排放”来估算其对全球气候变化的影响，纺织服装产品在生产过程中会对环境产生负面影响，并可能威胁到人类的健康[1]。服装工艺过程一般包括裁剪、缝纫、整烫和包装[2]。作为服装生产的主要环节，缝制生产过程的特点为工艺路线长、人员多、设备多、加工时间长、技术要求高、耗费大[3]。因此，服装缝制环节的碳排放不容忽视。

1 服装缝制生产碳排放概念的界定

在对服装缝制环节碳排放界定之前，根据目前两种比较全面可以被人们接受的定义：一种是英国环境、食品与农村事务部发布的推荐标准PAS2050中的定义[4-5]，“产品碳排放是产品从原材料到生产(或提供服务)、分销、使用和处置/回收的整个生命周期内的温室气体排放量。”[6]另一种是Wiedmann和Minx提出的碳排放定义[7]，“碳排放一方面是产品或服务系统在其生命周期内排放的二氧化碳总量，另一方面是活动过程中直接和间接排放的二氧化碳总量，包括个人、组织、政府和工业部门等。”[8]通过比较可知，第一种从生命周期的角度定义碳排放，第二种是在生命周期的基础上，从直接排放和间接排放定义碳排放。

服装缝制生产中的碳排放概念是基于全生命周期碳排放的概念，重点是服装缝制阶段的直接和间接碳排放。结合对碳排放﹑产品碳排放概念以及生产过程中碳排放概念的理解，确定了缝制生产过程中服装产品的碳排放如下：服装产品缝制生产中使用的材料依次经过不同的加工过程产生直接和间接的碳排放。直接碳排放是指服装缝制生产过程中设备运行所产生的碳排放；间接排放是缝制过程中消耗的外购电力、热量和蒸汽的排放量。

2 服装缝制过程的碳排放源

缝制生产过程流程最长、作业时间最长、涉及人员和设备数量最多[9]，将该环节的碳排放源分为直接生产碳排放源和辅助生产碳排放源。

(1)能源

服装的缝制生产将涉及能源，导致大量的二氧化碳排放。计算能源消耗的碳排放是基于生命周期的思想。该环节能耗包括生产厂房的照明、采暖、通风、冷却和温度控制等碳排放。

(2)设备运行

服装缝制生产过程要经过多道工艺，会涉及到各种设备。设备运行会耗费大量的能源，这些能耗也应计入服装缝制生产过程的碳排放中。设备运行的碳排放主要包括生产车间的缝纫设备的碳排放。

(3)场内运输

服装缝制生产过程是由各个工艺环节衔接而成的。大量的成品或半成品在从一个工序到下一个工序的过程中会因不同的传送方式而产生不同的碳排放，计算碳排放也应包括场内运输产生的碳排放量。

(4)作业人员

作业人员指静态或动态的人在服装缝制过程中由于呼吸产生的碳排放量，静态工作是指人们坐或站立的活动情况，动态工作是指人们走路或跑步的活动状态。

3 服装缝制生产的碳排放计算模型

3.1 界定目标和范围

研究范围应符合研究目的，包括所研究系统边界的定义，数据的描述以及关键假设和限制的确定。根据服装生产工艺﹑生产设备﹑能耗和服装产品结构的实际情况，结合PAS2050系统边界阐述，根据WRI和WBCSD温室气体议定书，将系统边界的碳排放源分为两个范畴：

范畴1：与服装缝制生产过程有关的所有的直接排放，如生产过程中的运输排放，被定义为直接碳排放源；

范畴2：服装缝制生产中能源的使用所涵盖的间接排放，不同生产阶段相关设备消耗的电能等能源的碳排放定义为间接碳排放源。

3.2 确定功能单位

在缝制阶段，功能单位是根据某一类服装产品的标准工作时间来制定的，每一件服装在生产之前都要进行工艺设计，规定每道工序标准工时，标准工时是每个工序所使用设备的工作时间，以此来计算设备运行产生的碳排放。

3.3 搜集碳排放数据

服装产品缝制加工系统中，各种类型数据的可获得性存在差异，本文的数据是通过文献查找和现场调查从工厂获得的初级数据，表1列出了需要收集的主要数据，包括能源消耗、运输距离、设备运行时间和工人数等。收集数据前提条件要考虑收集的数据的准确性和合理性，应该高精度地对数据进行优先级排序，选择准确性强的数据。

表1 数据收集表

服装缝制生产环节中涉及能源的消耗包括电能、蒸汽、水，这些能源的碳排放因子如表2所示，此类数据属于次级数据，通过参考公开发表的产品调研报告和行业报告进行计算获得。

表2 碳排放因子

3.4 碳排放的计算模型

对服装缝制过程和碳排放来源进行分析，总结服装缝制环节碳排放包括缝制环节能源消耗的碳排放、设备运行的碳排放、场内运输产生的碳排放和工人作业时产生的碳排放。在模型构建中，考虑系统边界内的影响因素，根据活动水平数据和相应的碳排放因子的乘积计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为服装缝制生产环节碳排放总量， kgCO2；En为服装缝制过程中消耗的能源的碳排放量， kgCO2；Es为服装缝制过程中设备运行的碳排放量，kgCO2；Ey为服装缝制过程中不同运输方式的碳排放量，kgCO2；Er为服装缝制过程中作业人员的碳排放量，kgCO2。

服装缝制过程中能源消耗包括各工序作业中所消耗的电能、水、蒸汽等，能源消耗产生的碳排放量计算模型如下：

(2)

式中：En为服装缝制过程中消耗的能源的碳排放量，kgCO2；Cij为第i道工序所消耗的j种能源的量，kg；fj为第j种能源的碳排放因子，kgCO2e/kg；m为能源种类；n为工序数。

服装缝制生产中涉及设备的功率、运行的时间、设备的编排都影响着服装产品缝制生产阶段的碳排放。在服装缝制生产中设备状态为满负荷和空转，设定机器空转的功率为满负荷时的α倍，α∈(0，1)则设备运行产生的碳排放计算模型如下：

(3)

式中：Es为服装缝制过程中设备运行的碳排放量，kgCO2；Pi为第i道工序所用设备的功率，kW；Ti为第i道工序标准作业时间，h；σi为第i道工序负荷系数；φi为第i道工序消耗能源的碳排放因子，kgCO2e/kg；n为工序数。

服装缝制环节运输方式对生产造成很大的影响，不同的传送方式产生的碳排放也不同。计算时，具体传送方式出传输的重量、距离和消耗的能源种类都可以根据实际生产测量获得。

(4)

式中：Ey为服装缝制过程中不同运输方式的碳排放量，kgCO2；Qij为第i类运输方式单位质量单位距离消耗第j类能源的量，kg；δj为第j类能源的碳排放因子，kgCO2/kg；Li为第i类运输方式运输距离，m；Mi为第i类运输方式运输量，kg；m为能源种类；n为运输方式。

服装缝制环节中对流水线上的操作人员碳排放计算包括操作工人静止或运动状态下产生的碳排放。

(5)

式中：Er为服装缝制过程中作业人员的碳排放量，kgCO2；ωri为不同状态每人每小时的二氧化碳排放量，kgCO2/h，Ni，Hi分别为服装缝制环节投入的工人数和工作时间；n为状态种类。。

将上述对不同碳排放源产生碳排放量的具体计算，代入公式(1)可得到缝制环节碳排放的具体计算公式。

4 结论

(1)服装缝制生产碳排放概念为服装产品缝制生产中使用的材料依次经过不同的加工过程产生直接和间接的碳排放。

(2)服装缝制生产环节碳排放源为能源、设备运行、场内运输和作业人员呼吸。

(3)通过对服装缝制生产过程中碳排放的分析和评估，为企业建立碳排放评估体系和产品碳标签制度提供科学的方法支持，有利于服装产业的可持续发展。

参考文献：

[1] 吴永红. 基于生态理念下的服装设计[J]. 纺织导报, 2010(10):94-96.

[2] 陶侯钧. 自主女装品牌产品设计开发流程研究[D]. 北京:北京服装学院, 2013.

[3] 张晓萍. 服装生产组织与品质管理的快速评判研究[D]. 上海：东华大学, 2003.

[4] 卢安,白洁.服装运输阶段的碳排放评价研究[J]. 山东纺织经济, 2014(1):13-15.

[5] 黄婷, 陈可石, 计天红,等. 英国社区食物种植规划政策与实践[J]. 世界农业, 2016(10):100-107.

[6] 苑金生. 了解《PAS 2050》标准应对“碳排放”[J]. 石材, 2011(12):34-36.

[7] 韩晨晨, 薛文良, 魏孟媛. 棉纺织行业碳排放的研究现状[J]. 中国纤检, 2011(24):30-33.

[8] 王微, 林剑艺, 崔胜辉,等. 碳排放分析方法研究综述[J]. 环境科学与技术, 2010, 33(7):71-78.

[9] 陈洪倩. 服装缝制生产线的编排与优化[D]. 苏州：苏州大学, 2012.

[10] 2015中国区域电网基准线排放因子[EB/OL].(2017-03-06)[2018-02-02]. http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2016/0612/53638.html.