服裝生產過程碳排放量核算

俞 璐， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學 紡織與服裝工程學院， 江蘇 蘇州 215021)

服裝生產過程碳排放量核算

俞 璐， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學 紡織與服裝工程學院， 江蘇 蘇州 215021)

為研究服裝生產過程碳排放量計算模型在實際生產中的應用以及服裝生產過程碳排放量對環境產生的影響，對量化模型進行應用分析。以男襯衫生產實踐為例，對該款男襯衫進行流程分析、功能單位分析、數據搜集和碳排放量計算。碳排放量化計算結果表明，男襯衫生產過程中，生產過程的碳排放量大于男襯衫所用面料產生的碳排放量，且縫制環節產生的碳排放量最高。給出的碳排放量計算流程和方法同樣適用于其他款式服裝的生產過程，可為服裝生產企業進行碳排放監督與評價提供依據與參考。

男襯衫； 生產環節； 碳排放； 計算模型

很多服裝企業尤其是中小企業的生產工藝處于較為落后的水平，能源、資源消耗以單位產品計高出發達國家幾倍[1]。為幫助一些服裝企業控制產品的碳排放量,引導企業向低碳生產的模式轉變,一些研究機構和環保組織積極地研究了相關產品碳排放的評估和測算方法[2]。在國外相關研究中，英國服裝零售業發現從紗線生產到消費者使用，包括紡紗、織造、染整、后整理、裁剪、縫制以及運輸的所有環節，每公斤織物排放的CO2達到12.5 kg[3]。劍橋大學、瑪莎集團等服裝公司對T恤、褲子等服裝產品進行了碳排放量的核算、估算，研究發現一件質量為250 g的純棉T恤在使用過程中大約排放7 kg二氧化碳,為其自身質量的28倍。一件滌綸含量為10%的褲子,若使用壽命為2 a,整個生產消費環節碳排放量約為47 kg,為其自身質量的117倍[4-5]，并通過積極推行減碳措施，降低產品碳排放量。美國安維爾服裝公司對其生產的產品(anvil knitwear：anvil organic、anvil recycled及anvil sustainable)中的系列有機棉、回收棉T恤產品進行了碳排放量估算，并通過回收技術以回收的有機棉和聚酯(PET)塑料瓶繼續作為生產原料。在國內，楊自平、董艷紅等對紡織纖維產品原料種植、生產過程、消費使用等進行了碳排放的測量分析[6-7]。研究表明，后整理階段對環境的影響最大，紡紗階段最小。韓晨晨等人對棉紡廠碳足跡進行計算研究，將棉紡廠能耗分為：主機、空調系統、照明、空氣壓縮機和輔機的電能消耗。根據碳燃燒氧化為二氧化碳的化學方程式及分子量求出每消耗1 t碳排放的二氧化碳量、單位電耗(1 kW·h)所需的標準煤量，由此計算出單個工序及單個流程的二氧化碳排放量[8]。

上述研究成果主要集中于整個產業的碳排放核算，通常包括原料獲取、生產、消費、使用等階段，或對消費、使用階段碳排放有詳細的分析，但對于生產環節的碳排放量核算缺乏有力的計算模型及方法。本文根據服裝生產相關知識，以PAS 2050：2008《商品和服務在生命周期內的溫室氣體排放評價規范》標準為依據，對服裝生產環節的碳排放計算模型進行案例核算。

1 服裝生產碳排放量核算案例概況

本文研究采用一款普通長袖男襯衫為例進行碳排放量化分析計算，其款型為：翻領、長袖、明門襟、下擺弧形、左側一口袋、肩育克兩條明褶、門襟五扣、袖口三扣。該款男襯衫正面、背面具體款式如圖1所示。

圖1 男襯衫款式圖Fig.1 Male shirt pattern. (a) Front; (b) Back

生產用面輔料參數及車間總體情況如表1所示。工人數量60人，其中裁剪6人、縫制42人、熨燙12人；此外，生產中所需設備及數量為驗布機1臺、拉布機2臺、電剪2把、工業平縫機26臺、平頭鎖眼機2臺、釘扣機2臺、5線包縫機4臺、電熨斗7把、吸風整燙機2臺、領角定型機1臺。

表1 生產要素構成分析Tab.1 Overall situation of production workshop

將男襯衫生產線編排為26道工序，表2示出了該款男襯衫生產的工序種類、所用設備功率及作業時間。

表2 男襯衫生產的工序表及對應設備功率Tab.2 Process table and corresponding power of devices for male shirt production

根據表中的工序順序及分類，將縫制環節中的工作地布置分為衣身、袖片、衣領、組合部件4個模塊。設備放置及傳遞路線如圖2所示。

圖2 男襯衫生產設備布置圖Fig.2 Layout of male shirt production equipment

生產設備詳細布置作業類型分為平縫作業、熨燙作業及特種機器作業。圖中數字與表2中的工序一一對應，箭頭方向表示部件及半成品的傳遞路線，路線距離分為橫向、縱向、斜向3種路徑，橫向路徑數量為25，縱向路徑數量為6，斜向路徑數量為12。在本案例中，橫向傳輸路徑計算長度為1 m，縱向為1 m，斜向為1.4 m。半成品及成品的傳遞遵循服裝生產流水線的基本原則，做到不重復、不繞路、不回頭的要求，在設備數量和位置一定的情況下盡可能選取較短的傳輸路程。

2 服裝生產過程及功能單位確定

過程圖的目的是盡可能地將服裝生產環節整個周期中所涉及的原料、活動和過程全部列出,為之后的計算做準備。男襯衫生產過程可分為原料入廠、生產加工、檢驗包裝、成品出廠，如圖3所示。功能單位是提供一個在數學意義上統一計量的輸入與輸出基準,是整個過程碳排放計算的基準，本文研究中男襯衫生產過程碳排放計算采用的功能單位生產件數，為方便研究，本文采用日產800件男襯衫作為碳排放計算的功能單位。在上述的過程圖中包括了男襯衫生產環節所有的排放，但并不是所有排放都必須納入碳排放計算，邊界核查將對碳排放小的一些流程省略。由于后整理環節的運輸與生產場地有關、檢驗與產品種類、人員數量與安排有關、預縮與產品種類有關，因此將這3個部分產生的碳排放省略。

圖3 男襯衫生產過程圖Fig.3 Diagram of male shirt production process

3 數據收集

根據PAS 2050:2008計算某服裝生產過程的碳排放需要2類數據：活動水平數據和排放因子。活動水平數據是指服裝生產環節涉及到的所有原材料和能源。排放因子是將這些數量轉換成相當的溫室氣體排放量，即單位活動水平數據排放的溫室氣體數量。這2類數據的來源主要為初級數據和次級數據。初級數據是在服裝生產環節由企業或工廠內部對能耗所做的直接測量(如縫紉設備工作時間及功率大小)；次級數據是指不針對具體環節的測量，但是一種對同類過程或材料的平均或通用測量(如《中國能源統計年鑒》)。

一般情況，優先使用或搜集初級數據，因為初級數據來源于工廠生產一線，是最準確的數據，初級數據可使企業更好地了解內部生產情況，對碳減排等可采取更有效的措施。凡無法獲得初級活動水平數據或者初級活動水平數據質量有問題時，采用其他來源的次級數據。在男襯衫生產過程中，一些初級數據較易獲得，例如生產過程使用的水電、設備功率及工序時間等，而一些次級數據較難獲得，例如原料中不同成分的排放因子，不同輔料的排放因子等，因此本研究一部分數據是通過閱讀大量文獻得來，如部分材料的排放因子。在進行數據搜集時，無法獲得所有男襯衫生產中需要的所有材料的排放因子或對于某種材料無法追溯其細分材質種類，則將該材料各種已知材質下的數據結果求平均值作為該種材料的排放因子[9]。研究采用的水、電及其他部分生產相關材料的碳排放因子如表3所示。

表3 部分生產相關能源的碳排放因子Tab.3 Part of energy-related carbon emissions factors of production

注：kgCO2e表示消耗單位質量的能源或材料釋放的CO2量。

4 碳排放計算

根據裁剪、縫制、后整理3個環節的碳排放量計算模型計算出男襯衫生產環節的碳排放量。

裁剪環節碳排放模型為

式中：CC為裁剪環節所產生的碳排放量，kgCO2；Pi為設備的額定功率，W；ti為生產時間，h；fd為電能的碳排放因子，kgCO2e(e為emission的縮寫)；K1為人靜態工作時每小時呼吸產生的碳排放量，kgCO2；tu為工人做某項具體工序的時間，h；nr為生產單位產量服裝該工序重復的次數，次；Nr為相應工種的工人數量，位；u、r為不同工序類別。Em為生產單位產量該布料所需的第m種能源的消耗量，kg；fm為對應的能源碳排放因子，kgCO2e；ηm為對應布料種類的排料效率，%?？p制環節碳排放模型為

式中：CF為縫制環節所產生的碳排放量，kgCO2；fd為電能的碳排放因子，kgCO2e；py為有效工作功率，W；ty為有效工作時間，h；pw為空轉工作功率，W；tw為空轉工作時間，h；Gq為生產單位產量的服裝所需的各類輔料消耗量，kg；δq為相應輔料的碳排放因子，kgCO2e；q為不同輔料種類。K2為動態工作情況下呼吸產生的碳排放量，kgCO2；dr、de為相鄰工位間隔距離，m；Nr、Ne為同一間隔距離的個數；vr為動態工作情況下人傳遞速率，m/h；ve為機械傳遞速率，m/h;We為機械設備額定功率，W。

后整理環節的碳排放模型為

式中：CH為后整理環節產生的碳排放量，kgCO2；n為整燙機數量；Pz為整燙機功率，W；tz為機器工作時間，h。

根據上述模型計算的結果中K1、K2為人呼吸產生的碳排放量，為能夠將結果進行定量比較分析，設定人在靜止狀態下每小時約呼吸1 200次，每次排出0.4 L空氣，其中二氧化碳約占4.4%，則人靜止狀態下每小時約排出21.12 L的二氧化碳，通常情況下二氧化碳密度為1.96 g/L，因此約排出0.041 kg的二氧化碳，即本文中K1設定值為0.041。設定人在運動情況下每小時呼吸1 500次，每次呼吸排出0.5 L空氣，其中二氧化碳約占8%，則運動狀態下每小時約排出60 L的二氧化碳，質量為0.12 kg，即本文中K2設定值為0.12。代入模型中可得出男襯衫生產環節碳排放結果如表4所示。

表4 男襯衫生產環節碳排放計算結果Tab.4 Calculations of carbon emissions in male shirt production

由表4可見，男襯衫生產過程中縫制環節的碳排放量最大，是裁剪環節碳排放量的2倍多，而后整理環節的碳排放量最小，鋪料長度1.2 m可套排 2件 男襯衫，則800件男襯衫所需布料總長度約為480 m，所需面料面積約為720 m2，由布料的面密度計算可得面料總質量約為74.5 kg，面料中80%為棉，20%為滌綸，根據棉和滌綸的排放因子計算得出面料所產生的碳排放量為1.024 tCO2。而生產男襯衫的過程中產生的碳排放總量計算值為1.372 tCO2，比男襯衫所用面料產生的碳排放量還大。

5 結 論

1)男襯衫生產過程中裁剪、縫制、后整理3個環節的碳排放量超過1 t CO2，其中縫制環節對生產過程碳排放的貢獻最大，約為裁剪環節的2倍，而生產男襯衫的過程中產生的碳排放總量比男襯衫所用面料產生的碳排放量還大。

2)由計算結果可知，服裝縫制環節是整個生產過程中能耗最大的環節，也是節能減排的關鍵，在進行生產時，對材料、設備的選擇、工作地及人員安排都會對縫制環節碳排放產生影響。

3)通過計算結果可制定相關低碳生產方案，生產低碳服裝產品，檢測監督企業生產環境，也為制定相關碳減排政策提供依據。

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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

江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目(BY2012115)

俞璐(1989—)，女，碩士生。主要研究方向為服裝生產管理。陳雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 01

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