基于碳效比的电冰箱低碳产品评价方法

揭辉霞 高 睿 管伟琴 吴志东 何冠成 刘国荣*

（1.威凯检测技术有限公司 广州 510663； 2.澳柯玛股份有限公司 青岛 266510）

引言

电冰箱是老百姓日常生活中必备的家用电器，同时也是我国制造业出口国外的主要产品之一。2021年我国冰箱产品产量8 992.1 万台，出口和内销金额分别高达655 亿元和999 亿元，在家庭日用、酒店餐饮、冷链运输等情景下的需求巨大[1,2]。

随着全球环保意识的提升，我国的“双碳”政策和欧盟的“碳关税”等一系列低碳法规开始推行[3,4]，庞大的冰箱行业也正在迎来一波绿色、低碳的转型浪潮[5,6]。但是，当前电冰箱行业仍未制定低碳产品的评价方法和标准，不利于行业实现碳达峰目标，也可能影响我国电冰箱产品的出口。因此，本文通过一则应用按理,介绍了一种基于“碳效比”概念的电冰箱低碳产品评价方法，详细综述了运用其评价产品低碳程度的过程，为电冰箱低碳评产品价标准的制定提供技术参考。

1 电冰箱产品碳效比简介

评价产品是否低碳的技术参数主要有碳足迹、碳效比，有研究表明，“碳足迹仅适合于评价功效难以量化的产品，而碳效比更适合于评价功效可以量化的产品，尤其是在使用阶段持续用能的产品。”该研究首次提出“碳效比”这一概念：实现某一功能单位所排放的二氧化碳当量，即碳排放总量（CFP）与其功能单位总和（TFU）之比[7]。

对于电冰箱产品而言，其功能贡献即为用户提供满足其需求的储藏空间。而在现代社会中，人们对于冰箱的需求已经不仅局限于维持特定的储藏温度，在挑选电冰箱时往往还需要考虑冰箱是否包含了化霜功能、是否是内嵌式冰箱等一系列内容。因而电冰箱产品为了迎合消费者的需求会装载各式各样的模块以增添功能，模块的引入通常会造成原材料投入增加和耗电量提升，进而导致产品的当量碳排放增大。因此，在建立低碳评价方法时如果不将这些新功能的贡献纳入考量，则只具备制冷功能的产品就会显得更为低碳，从而挤压多功能冰箱的市场，打击厂商在冰箱创新方面的热情。

因此，本文考虑了上述因素后，以“电冰箱使用寿命期间提供的调整容积之和”作为产品的功能单位总和，其值即产品的调整容积与使用寿命的乘积。调整容积这一概念最初由GB 12021.2-2015 《家用电冰箱耗电量限定值及能效等级》提出。当前，电冰箱产品中多门电冰箱的比例正在逐渐升高[1]，不同产品的间室大小、设计温度往往都存在差异，相互难以比较。调整容积这一参数的引入不仅能够将多种不同涉及温度间室的贡献归一化，还考虑了产品的功能（考虑是否具备化霜功能、内嵌与否），能够反映产品的综合贡献大小，同时，通过产品的能效报告等途径可以轻松获得该数值，因此以其作为衡量产品功能单位总和的参数。

通过应用案例阐述具体的计算方法，参见下文。

2 电冰箱碳效比评价方法

为便于碳效比的推广应用，本文提供计算案例一则，以供参考。

2.1 电冰箱技术参数

样机的基本信息如表1 所示。其中，调整容积及综合耗电量来自产品能效报告；使用寿命企业暂无宣称，也无相关报告支撑，故以10年计。

表1 样机基本参数表

2.2 原材料获取阶段碳足迹

产品的原材料的种类和生产每台产品所需的重量等信息可以通过厂家提供的产品物料清单或第三方检测机构此出具的报告来获取。在此基础上，结合导入数据库的Athena、CMLCA 或GaBi 等软件，或者依据Greenhouse gas reporting: conversion factors 2022 和WebFIRE emissions factors data set 等数据库所提供的转换系数，即可将生产各类原材料所消耗的能源换算为等效的百年内二氧化碳排放量，以GWP 100（Global Warming Potential 100）表示，结果如表2 所示。

表2 产品原材料信息表

整个原材料获取阶段的碳排放计算公式如下：

由表2 结合式（1）可求得原材料获取阶段的碳足迹为350.31 kgCO2e。

2.3 产品生产制造阶段

产品生产制造阶段过程中，生产关键零部件和组装过程中的能源消耗分别如表3、表4 所示。

表3 关键零部件在生产制造阶段的能源消耗

表4 一台冰箱产品在组装过程中的能源消耗

按照生态环境部《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》，电网排放因子取0.5810 tCO2/MWh（下文计算中同理），天然气消耗量和二氧化碳排放量对的换算依据Greenhouse gas reporting:conversion factors 2022 和WebFIRE emissions factors dataset 等数据库。可对生产阶段的碳排放计算公式如下：

将数据代入式（2）计算得，生产制造阶段的碳排放总量为3.24 kgCO2e。

2.4 产品运输阶段

产品运输阶段可按照各地区销售量的权重结合销售运输半径计算平均运输距离，但本案例中默认各地区的销量一致，平均运输距离取各地区销售半径的平均值，并在此基础上计算单台电冰箱的运输阶段碳排放，如表5、6 所示。

表5 产品在各地区销售半径信息表

表6 运输阶段数据

其计算公式如下：

综上，由式（3）计算得出，运输阶段的碳排放总量为2.57 kgCO2e。

2.5 产品使用阶段

产品使用阶段产生的碳排放来源于电能消耗。依据产品能效备案信息或第三方机构出具的能叫检测报告，可知电冰箱全年耗电量。根据调研报告，电冰箱产品的使用寿命通常为10年左右[9]，因此，如果产品无机构检测报告，厂家也未宣称使用寿命，则电冰箱使用寿命可按10年计，但应当在报告中注明。本案例中电冰箱吹产品的使用寿命也按照10年计。

本案例中暂不考虑产品的老化，因而，电冰箱使用阶段的碳足迹可通过下式计算：

电冰箱在使用阶段中耗电量的计算公式如下：

由表7 结合式（4）、式（5）可算得使用阶段的碳排放总量为1 732.57 kgCO2e。

表7 冰箱产品使用阶段数据

2.6 产品碳足迹

综上，本案例所评估电冰箱产品在生命周期中各阶段的碳足迹如表8 所示，产品的全生命周期碳足迹的计算可通过下式计算:

表8 电冰箱产品的碳足迹

表9 电冰箱产品功能单位总和

结合表8 和式（6）可得产品的碳足迹为2 088.69 kgCO2e。

2.7 功能单位总和的计算

电冰箱功能单位总和的计算公式如下:

式中：

TFU—电冰箱功能单位总和，单位为：L；

Vadj—电冰箱的调整容积，单位为：L；

L—电冰箱使用寿命，单位为：年。

而根据式（7）可求得产品的功能单位总和为10 294.50 L。

2.8 碳效比的计算

电冰箱碳效比的计算公式如下：

式中：

CER— 电冰箱碳效比，即基于生命周期角度，电冰箱提供满足用户需求的单位调整容积所排放的二氧化碳当量，单位：kgCO2e/L；

CFP— 电冰箱全生命周期碳足迹，单位：kgCO2e；

TFU— 电冰箱的功能单位总和，即电冰箱使用寿命期间提供的调整容积之和，单位：L。

将碳足迹和功能单位总和代入式（8），即可求得电冰箱的碳效比为0.203 kgCO2e/L。

3 低碳产品碳效比评价值

基于威凯检测技术有限公司积累的数据库，对不同类型、型号的电冰箱碳效比核算结果的分析，各类型电冰箱碳效比的限定值如表10 所示，供行业探讨和专家评估。

电冰箱低碳产品碳效比不应大于表10 中所设定的限定值。

4 总结与展望

“双碳”政策对家电行业既是挑战，也是促进产业转型升级的催化剂。本文所介绍的低碳产品评价方法不仅有利于完善相关标准和法规，还有利于厂商明确评价指标，确定研发方向，对于推进产业转型具有重大意义。当然本方法目前仍存在一定的不足，首先是本文所设定的冰箱碳效比限定值仍未经过行业大数据验证；其次是当前产品在生产阶段和运输阶段的数据主要由厂商提供，数据的真伪缺乏监管，且收集标准尚不统一，可能导致不同企业获得的碳效比数据不具有可比较性，因此有时需要第三方检测认证机构介入以保障数据的真实性和合规性。因此，本方法仍需要经过一定的完善。

尽管在疫情和俄乌战争等因素的影响下，我国的电冰箱制造业受到原材料价格上涨、芯片短缺、需求疲软等多重冲击，但电冰箱的市场规模仍高于疫情之前[10]，并且在保鲜健康、医疗美妆等方向上迸发出新的活力[11,12]，足见电冰箱产业蓬勃的科技发展潜力。因此，我们有理由相信冰箱产业的科技创新能够促进产品低碳化，助力我国按期完成碳达峰任务[13]，而低碳产品评价方法和“碳税制度”等一系列标准、法规的推行也将保障低碳产品生产企业的利益，以强大的动能推进绿色化、低碳化发展[14]。