服装生产过程碳排放量核算

俞 璐， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

服装生产过程碳排放量核算

俞 璐， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

为研究服装生产过程碳排放量计算模型在实际生产中的应用以及服装生产过程碳排放量对环境产生的影响，对量化模型进行应用分析。以男衬衫生产实践为例，对该款男衬衫进行流程分析、功能单位分析、数据搜集和碳排放量计算。碳排放量化计算结果表明，男衬衫生产过程中，生产过程的碳排放量大于男衬衫所用面料产生的碳排放量，且缝制环节产生的碳排放量最高。给出的碳排放量计算流程和方法同样适用于其他款式服装的生产过程，可为服装生产企业进行碳排放监督与评价提供依据与参考。

男衬衫； 生产环节； 碳排放； 计算模型

很多服装企业尤其是中小企业的生产工艺处于较为落后的水平，能源、资源消耗以单位产品计高出发达国家几倍[1]。为帮助一些服装企业控制产品的碳排放量,引导企业向低碳生产的模式转变,一些研究机构和环保组织积极地研究了相关产品碳排放的评估和测算方法[2]。在国外相关研究中，英国服装零售业发现从纱线生产到消费者使用，包括纺纱、织造、染整、后整理、裁剪、缝制以及运输的所有环节，每公斤织物排放的CO2达到12.5 kg[3]。剑桥大学、玛莎集团等服装公司对T恤、裤子等服装产品进行了碳排放量的核算、估算，研究发现一件质量为250 g的纯棉T恤在使用过程中大约排放7 kg二氧化碳,为其自身质量的28倍。一件涤纶含量为10%的裤子,若使用寿命为2 a,整个生产消费环节碳排放量约为47 kg,为其自身质量的117倍[4-5]，并通过积极推行减碳措施，降低产品碳排放量。美国安维尔服装公司对其生产的产品(anvil knitwear：anvil organic、anvil recycled及anvil sustainable)中的系列有机棉、回收棉T恤产品进行了碳排放量估算，并通过回收技术以回收的有机棉和聚酯(PET)塑料瓶继续作为生产原料。在国内，杨自平、董艳红等对纺织纤维产品原料种植、生产过程、消费使用等进行了碳排放的测量分析[6-7]。研究表明，后整理阶段对环境的影响最大，纺纱阶段最小。韩晨晨等人对棉纺厂碳足迹进行计算研究，将棉纺厂能耗分为：主机、空调系统、照明、空气压缩机和辅机的电能消耗。根据碳燃烧氧化为二氧化碳的化学方程式及分子量求出每消耗1 t碳排放的二氧化碳量、单位电耗(1 kW·h)所需的标准煤量，由此计算出单个工序及单个流程的二氧化碳排放量[8]。

上述研究成果主要集中于整个产业的碳排放核算，通常包括原料获取、生产、消费、使用等阶段，或对消费、使用阶段碳排放有详细的分析，但对于生产环节的碳排放量核算缺乏有力的计算模型及方法。本文根据服装生产相关知识，以PAS 2050：2008《商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》标准为依据，对服装生产环节的碳排放计算模型进行案例核算。

1 服装生产碳排放量核算案例概况

本文研究采用一款普通长袖男衬衫为例进行碳排放量化分析计算，其款型为：翻领、长袖、明门襟、下摆弧形、左侧一口袋、肩育克两条明褶、门襟五扣、袖口三扣。该款男衬衫正面、背面具体款式如图1所示。

图1 男衬衫款式图Fig.1 Male shirt pattern. (a) Front; (b) Back

生产用面辅料参数及车间总体情况如表1所示。工人数量60人，其中裁剪6人、缝制42人、熨烫12人；此外，生产中所需设备及数量为验布机1台、拉布机2台、电剪2把、工业平缝机26台、平头锁眼机2台、钉扣机2台、5线包缝机4台、电熨斗7把、吸风整烫机2台、领角定型机1台。

表1 生产要素构成分析Tab.1 Overall situation of production workshop

将男衬衫生产线编排为26道工序，表2示出了该款男衬衫生产的工序种类、所用设备功率及作业时间。

表2 男衬衫生产的工序表及对应设备功率Tab.2 Process table and corresponding power of devices for male shirt production

根据表中的工序顺序及分类，将缝制环节中的工作地布置分为衣身、袖片、衣领、组合部件4个模块。设备放置及传递路线如图2所示。

图2 男衬衫生产设备布置图Fig.2 Layout of male shirt production equipment

生产设备详细布置作业类型分为平缝作业、熨烫作业及特种机器作业。图中数字与表2中的工序一一对应，箭头方向表示部件及半成品的传递路线，路线距离分为横向、纵向、斜向3种路径，横向路径数量为25，纵向路径数量为6，斜向路径数量为12。在本案例中，横向传输路径计算长度为1 m，纵向为1 m，斜向为1.4 m。半成品及成品的传递遵循服装生产流水线的基本原则，做到不重复、不绕路、不回头的要求，在设备数量和位置一定的情况下尽可能选取较短的传输路程。

2 服装生产过程及功能单位确定

过程图的目的是尽可能地将服装生产环节整个周期中所涉及的原料、活动和过程全部列出,为之后的计算做准备。男衬衫生产过程可分为原料入厂、生产加工、检验包装、成品出厂，如图3所示。功能单位是提供一个在数学意义上统一计量的输入与输出基准,是整个过程碳排放计算的基准，本文研究中男衬衫生产过程碳排放计算采用的功能单位生产件数，为方便研究，本文采用日产800件男衬衫作为碳排放计算的功能单位。在上述的过程图中包括了男衬衫生产环节所有的排放，但并不是所有排放都必须纳入碳排放计算，边界核查将对碳排放小的一些流程省略。由于后整理环节的运输与生产场地有关、检验与产品种类、人员数量与安排有关、预缩与产品种类有关，因此将这3个部分产生的碳排放省略。

图3 男衬衫生产过程图Fig.3 Diagram of male shirt production process

3 数据收集

根据PAS 2050:2008计算某服装生产过程的碳排放需要2类数据：活动水平数据和排放因子。活动水平数据是指服装生产环节涉及到的所有原材料和能源。排放因子是将这些数量转换成相当的温室气体排放量，即单位活动水平数据排放的温室气体数量。这2类数据的来源主要为初级数据和次级数据。初级数据是在服装生产环节由企业或工厂内部对能耗所做的直接测量(如缝纫设备工作时间及功率大小)；次级数据是指不针对具体环节的测量，但是一种对同类过程或材料的平均或通用测量(如《中国能源统计年鉴》)。

一般情况，优先使用或搜集初级数据，因为初级数据来源于工厂生产一线，是最准确的数据，初级数据可使企业更好地了解内部生产情况，对碳减排等可采取更有效的措施。凡无法获得初级活动水平数据或者初级活动水平数据质量有问题时，采用其他来源的次级数据。在男衬衫生产过程中，一些初级数据较易获得，例如生产过程使用的水电、设备功率及工序时间等，而一些次级数据较难获得，例如原料中不同成分的排放因子，不同辅料的排放因子等，因此本研究一部分数据是通过阅读大量文献得来，如部分材料的排放因子。在进行数据搜集时，无法获得所有男衬衫生产中需要的所有材料的排放因子或对于某种材料无法追溯其细分材质种类，则将该材料各种已知材质下的数据结果求平均值作为该种材料的排放因子[9]。研究采用的水、电及其他部分生产相关材料的碳排放因子如表3所示。

表3 部分生产相关能源的碳排放因子Tab.3 Part of energy-related carbon emissions factors of production

注：kgCO2e表示消耗单位质量的能源或材料释放的CO2量。

4 碳排放计算

根据裁剪、缝制、后整理3个环节的碳排放量计算模型计算出男衬衫生产环节的碳排放量。

裁剪环节碳排放模型为

式中：CC为裁剪环节所产生的碳排放量，kgCO2；Pi为设备的额定功率，W；ti为生产时间，h；fd为电能的碳排放因子，kgCO2e(e为emission的缩写)；K1为人静态工作时每小时呼吸产生的碳排放量，kgCO2；tu为工人做某项具体工序的时间，h；nr为生产单位产量服装该工序重复的次数，次；Nr为相应工种的工人数量，位；u、r为不同工序类别。Em为生产单位产量该布料所需的第m种能源的消耗量，kg；fm为对应的能源碳排放因子，kgCO2e；ηm为对应布料种类的排料效率，%。缝制环节碳排放模型为

式中：CF为缝制环节所产生的碳排放量，kgCO2；fd为电能的碳排放因子，kgCO2e；py为有效工作功率，W；ty为有效工作时间，h；pw为空转工作功率，W；tw为空转工作时间，h；Gq为生产单位产量的服装所需的各类辅料消耗量，kg；δq为相应辅料的碳排放因子，kgCO2e；q为不同辅料种类。K2为动态工作情况下呼吸产生的碳排放量，kgCO2；dr、de为相邻工位间隔距离，m；Nr、Ne为同一间隔距离的个数；vr为动态工作情况下人传递速率，m/h；ve为机械传递速率，m/h;We为机械设备额定功率，W。

后整理环节的碳排放模型为

式中：CH为后整理环节产生的碳排放量，kgCO2；n为整烫机数量；Pz为整烫机功率，W；tz为机器工作时间，h。

根据上述模型计算的结果中K1、K2为人呼吸产生的碳排放量，为能够将结果进行定量比较分析，设定人在静止状态下每小时约呼吸1 200次，每次排出0.4 L空气，其中二氧化碳约占4.4%，则人静止状态下每小时约排出21.12 L的二氧化碳，通常情况下二氧化碳密度为1.96 g/L，因此约排出0.041 kg的二氧化碳，即本文中K1设定值为0.041。设定人在运动情况下每小时呼吸1 500次，每次呼吸排出0.5 L空气，其中二氧化碳约占8%，则运动状态下每小时约排出60 L的二氧化碳，质量为0.12 kg，即本文中K2设定值为0.12。代入模型中可得出男衬衫生产环节碳排放结果如表4所示。

表4 男衬衫生产环节碳排放计算结果Tab.4 Calculations of carbon emissions in male shirt production

由表4可见，男衬衫生产过程中缝制环节的碳排放量最大，是裁剪环节碳排放量的2倍多，而后整理环节的碳排放量最小，铺料长度1.2 m可套排 2件 男衬衫，则800件男衬衫所需布料总长度约为480 m，所需面料面积约为720 m2，由布料的面密度计算可得面料总质量约为74.5 kg，面料中80%为棉，20%为涤纶，根据棉和涤纶的排放因子计算得出面料所产生的碳排放量为1.024 tCO2。而生产男衬衫的过程中产生的碳排放总量计算值为1.372 tCO2，比男衬衫所用面料产生的碳排放量还大。

5 结 论

1)男衬衫生产过程中裁剪、缝制、后整理3个环节的碳排放量超过1 t CO2，其中缝制环节对生产过程碳排放的贡献最大，约为裁剪环节的2倍，而生产男衬衫的过程中产生的碳排放总量比男衬衫所用面料产生的碳排放量还大。

2)由计算结果可知，服装缝制环节是整个生产过程中能耗最大的环节，也是节能减排的关键，在进行生产时，对材料、设备的选择、工作地及人员安排都会对缝制环节碳排放产生影响。

3)通过计算结果可制定相关低碳生产方案，生产低碳服装产品，检测监督企业生产环境，也为制定相关碳减排政策提供依据。

[1] 2012年我国纺织业污染情况探讨分析,中国行业研究网[EB/OL].[2012-07-20].http://www.chinairn.com/news/20 120710/084957.html. China′s textile industry pollution analysis in 2012,China Industry Research Network.[EB/OL].[2012-07-20]. http://www.chinairn.com/news/20120710/084957.html.

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Accounting of carbon emission in garment production process

YU Lu, WANG Lichuan, CHEN Yan

(CollegeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

To study the application of the calculation model of carbon emission in the garment production process and the influence of the carbon emission in actual production on the environment, a quantitative model proposed in this study was applied and analyzed. Taking a male shirt as an example, flow analysis, functional unit analysis, data collection and calculation of carbon emission are performed on the male shirt. The results indicated that in the production process of male shirts, the amount of the carbon emission during the whole process is higher than that of the fabric used in production. The amount of the carbon emission generated from the sewing link is highest. This method can also be applied to the production of other styles of clothing, providing a basis and reference for carbon emission monitoring and evaluation for garment manufacturers in the production process.

male shirt; production processes; carbon emission; calculation model

10.13475/j.fzxb.20150105805

2015-01-28

2015-08-26

江苏省产学研前瞻性联合研究项目(BY2012115)

俞璐(1989—)，女，硕士生。主要研究方向为服装生产管理。陈雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 01

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