夏天“救命”的空調產生多少碳排放？

文章來源:華爾街見聞勞佳迪2023-09-02 16:32

極端高溫正讓氣候危機陷入惡性循環(huán)：一面是高溫本身醞釀的經(jīng)濟風暴，另一面是抵抗高溫需要支付的高昂的“碳代價”。

家庭作為社會終端消費的基本單元，直接或間接地消費能源、原材料和水資源，對環(huán)境生產多種負面影響，家用空調供熱和制冷所消耗的能源及其生命周期溫室氣體排放已成為家庭環(huán)境影響的主要原因之一。

當人們近乎本能地按下遙控器開關，空調不僅掃出了習習涼風，也在為氣候議題增加新的難點。多位研究產品生命周期評價以及產業(yè)生態(tài)學的專業(yè)人士對華爾街見聞表示，空調碳排放的方程式顯示出使用階段成為最大的碳源。

工業(yè)文明與環(huán)境生態(tài)似乎成為蹺蹺板的兩端，人類不可能恢復往日低碳的生活方式，但在科技的理性進程中，或許可以從這種碳排放的結論中找出未來可持續(xù)發(fā)展的線索。

使用之“痛”

對于空調產生的碳足跡的計算，引入生命周期評價（Life Cycle Assessment，LCA）是科學可信的方式。該評價是對產品或系統(tǒng)從原材料獲取到報廢回收整個過程的環(huán)境影響進行量化評價的過程，產品或系統(tǒng)的生命周期包括原材料的獲取與加工、零部件制造及產品裝配、銷售、使用維護、回收處理以及期間的運輸過程。

基于LCA，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室的一份研究發(fā)現(xiàn)，空調使用階段由于消耗電力而產生的碳足跡是最為可觀的。

“這個階段的環(huán)境影響主要來自兩個部分，一是使用過程中電力的使用，二是使用過程中制冷劑的泄露。”中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員、上述研究參與者劉晶茹表示，空調使用階段的電力結構中，79.85%為火力發(fā)電，17.31%為水力發(fā)電，1.77%由核能構成，每使用1兆焦耳電，產生的碳足跡為 0.27kg。

假設空調在北京家庭中使用，工作日和雙休日每天分別運行6小時和8小時，一個月運行時間為184小時，假設夏季制冷3.5個月( 夏季溫度在30 ℃以上的天數(shù))，秋冬和冬春過渡季節(jié)制熱1個月(過渡季節(jié)中最高溫度在 20 ℃以下并且最低溫度在10 ℃以下的天數(shù)) ，空調運行時間達到828小時，以10年壽命期計算，累計運行8280小時。

劉晶茹的算法顯示，現(xiàn)在空調一般通過改變頻率實現(xiàn)節(jié)能，正常使用時的功率約為0.4千瓦時，可以計算得到空調使用階段由于消耗電力而產生的碳足跡大約為 3219kg。

另一份由中國電器科學研究院參與的報告也顯示，報告選取的一臺家用空調樣本的碳足跡約為4813kg，使用階段的碳足跡最大，為4347kg，占全部碳足跡的90%，其中67% (3219kg) 為電力的使用，23% (1128kg) 為制冷劑的泄漏產生的影響，制冷劑的泄漏相當于額外增加了 25.6%電力使用的碳足跡。

空調的使用習慣會顯著影響碳排放的結果，比如如果保持其它因素不變，工作日和雙休日每天分別運行時間從6小時和8小時提升10%，那么空調碳足跡就會增加9%。同理，使用月份如果從夏季制冷3.5個月和過渡季節(jié)制熱1個月分別增加10%，空調碳足跡也將增加9%。

而制冷劑相關技術的提升是又一個讓使用空調的行為變得更加綠色的有效之舉。在空調的使用階段，空調會消耗大量的電能，同時制冷劑也會發(fā)生泄漏，并且使用過程中可能要進行一些維修。由于空調的維修具有很大的隨機性，難于統(tǒng)計，并且其碳排放影響很小，所以在空調的使用階段的碳排放影響主要考慮電能的消耗和制冷劑的泄漏。

制冷劑是空調、冰箱制冷循環(huán)的工作介質，通過在蒸發(fā)器中汽化時吸熱，在冷凝器中凝結時放熱循環(huán)往復來達到制冷的目的。最常見的制冷劑有氨、氟利昂類、水和一些碳氫化合物等。

據(jù)悉，空調使用階段每年制冷劑的泄露量為6%，此數(shù)值是由空調生命周期過程中3個過程(包括制冷劑添加過程、空調運行過程和制冷劑回收過程) 制冷劑泄漏的總量平均到空調使用的每一年計算得到的。

由于制冷劑的泄漏產生了20%以上的碳足跡，通過適當方法避免制冷劑的泄露是可行的綠色策略，比如可以通過改善空調制冷管路密封性以及抽注制冷劑工藝降低制冷劑的泄漏率。另一方面也需要通過使用清潔能源發(fā)電和提高能源利用率來減少用電產生的碳足跡。

綠色“首尾”

除了使用階段碳足跡，空調的另一個碳排放大頭來自源頭的生產過程。上述報告計算稱，生產制造階段的碳排放量為748kg，占全部碳足跡16%。

“我們可以把空調的制造分為零部件的生產和空調的組裝，其中室內機殼體及塑料件的注塑成型的能耗是最大的，其次是熱交換機的焊接、空調零件的裝配等，相比之下，對室外機殼體和隔板的沖壓、噴塑等流程中產生的能耗相對少一些。”一位熟悉空調制造細節(jié)的業(yè)內人士告訴華爾街見聞。

對生產制造階段貢獻最大的是線路板的生產過程，占生產階段碳足跡的26% (181 kg) ，其次為制冷劑的生產過程，占22% (156 kg) ，但兩者的重量分別僅占家用空調總重量的 2.97%和2.29%。

制造階段主要影響碳排放因素依然是設備耗電。由于在空調的生產制造階段，線路板和制冷劑這兩個重量比重均不到3%的組分，共產生了接近整個生產制造階段50%的碳足跡，通過生態(tài)設計及使用先進技術等方式來減少這部分材料生產過程對溫室效應的影響將是可行的。

此外，空調運輸階段也會產生少量碳排放。劉晶茹提供的數(shù)字顯示，每1公里公路運輸1噸貨物產生的碳足跡為 0.23kg。

假設空調在廣東省珠海市生產，產品在廣州、深圳、東莞等周邊城市使用，由谷歌地圖可得到珠海到這些城市公路運輸?shù)钠骄嚯x是126公里，假設一臺空調在廣東省珠海市生產，在北京使用，由谷歌地圖可得到珠海到北京的公路運輸距離是2274公里。

值得一提的是，在生命周期圖譜上，空調廢棄處理的階段會對碳足跡產生正面作用。根據(jù)上述報告，假設空調廢棄后，其中的材料鋼、鐵、銅、鋁和ABS等100%得到回收利用，制冷劑末期回收率為45%，其它組分按城市固體垃圾廢棄處理場景進行處理，此階段的碳足跡是負的，為-304kg，即通過材料的回收利用，減少了全部家用空調碳足跡的6%。

而研究廢物處理階段各材料的回收利用對空調碳足跡的貢獻可以看出，回收制冷劑可以減少回收階段53%的碳足跡，其次是回收鋼鐵和ABS等，如果增加對制冷劑的回收利用率，會進一步降低空調生命周期中對溫室效應的影響。

雖然空調系統(tǒng)對人們的健康、舒適和工業(yè)生產品質的保障起至關重要的作用，其運行過程中能源消耗導致的二氧化碳年排放已達９.９億噸，其中直接碳排放約５.5億噸，間接碳排放約4.4億噸，是碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)過程中的重要議題。