可持续专栏 | 夏天“救命”的空调产生多少碳排放？

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可持续专栏 | 夏天“救命”的空调产生多少碳排放？

2023-09-01 09:28:09 来源：华尔街见闻

极端高温正让气候危机陷入恶性循环：一面是高温本身酝酿的经济风暴，另一面是抵抗高温需要支付的高昂的“碳代价”。

【资料图】

家庭作为社会终端消费的基本单元，直接或间接地消费能源、原材料和水资源，对环境生产多种负面影响，家用空调供热和制冷所消耗的能源及其生命周期温室气体排放已成为家庭环境影响的主要原因之一。

当人们近乎本能地按下遥控器开关，空调不仅扫出了习习凉风，也在为气候议题增加新的难点。多位研究产品生命周期评价以及产业生态学的专业人士对华尔街见闻表示，空调碳排放的方程式显示出使用阶段成为最大的碳源。

工业文明与环境生态似乎成为跷跷板的两端，人类不可能恢复往日低碳的生活方式，但在科技的理性进程中，或许可以从这种碳排放的结论中找出未来可持续发展的线索。

使用之“痛”

对于空调产生的碳足迹的计算，引入生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）是科学可信的方式。该评价是对产品或系统从原材料获取到报废回收整个过程的环境影响进行量化评价的过程，产品或系统的生命周期包括原材料的获取与加工、零部件制造及产品装配、销售、使用维护、回收处理以及期间的运输过程。

基于LCA，中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室的一份研究发现，空调使用阶段由于消耗电力而产生的碳足迹是最为可观的。

“这个阶段的环境影响主要来自两个部分，一是使用过程中电力的使用，二是使用过程中制冷剂的泄露。”中国科学院生态环境研究中心副研究员、上述研究参与者刘晶茹表示，空调使用阶段的电力结构中，79.85%为火力发电，17.31%为水力发电，1.77%由核能构成，每使用1兆焦耳电，产生的碳足迹为 0.27kg。

假设空调在北京家庭中使用，工作日和双休日每天分别运行6小时和8小时，一个月运行时间为184小时，假设夏季制冷3.5个月( 夏季温度在30 ℃以上的天数)，秋冬和冬春过渡季节制热1个月(过渡季节中最高温度在 20 ℃以下并且最低温度在10 ℃以下的天数) ，空调运行时间达到828小时，以10年寿命期计算，累计运行8280小时。

刘晶茹的算法显示，现在空调一般通过改变频率实现节能，正常使用时的功率约为0.4千瓦时，可以计算得到空调使用阶段由于消耗电力而产生的碳足迹大约为 3219kg。

另一份由中国电器科学研究院参与的报告也显示，报告选取的一台家用空调样本的碳足迹约为4813kg，使用阶段的碳足迹最大，为4347kg，占全部碳足迹的90%，其中67% (3219kg) 为电力的使用，23% (1128kg) 为制冷剂的泄漏产生的影响，制冷剂的泄漏相当于额外增加了 25.6%电力使用的碳足迹。

空调的使用习惯会显著影响碳排放的结果，比如如果保持其它因素不变，工作日和双休日每天分别运行时间从6小时和8小时提升10%，那么空调碳足迹就会增加9%。同理，使用月份如果从夏季制冷3.5个月和过渡季节制热1个月分别增加10%，空调碳足迹也将增加9%。

而制冷剂相关技术的提升是又一个让使用空调的行为变得更加绿色的有效之举。在空调的使用阶段，空调会消耗大量的电能，同时制冷剂也会发生泄漏，并且使用过程中可能要进行一些维修。由于空调的维修具有很大的随机性，难于统计，并且其碳排放影响很小，所以在空调的使用阶段的碳排放影响主要考虑电能的消耗和制冷剂的泄漏。

制冷剂是空调、冰箱制冷循环的工作介质，通过在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热循环往复来达到制冷的目的。最常见的制冷剂有氨、氟利昂类、水和一些碳氢化合物等。

据悉，空调使用阶段每年制冷剂的泄露量为6%，此数值是由空调生命周期过程中3个过程(包括制冷剂添加过程、空调运行过程和制冷剂回收过程) 制冷剂泄漏的总量平均到空调使用的每一年计算得到的。

由于制冷剂的泄漏产生了20%以上的碳足迹，通过适当方法避免制冷剂的泄露是可行的绿色策略，比如可以通过改善空调制冷管路密封性以及抽注制冷剂工艺降低制冷剂的泄漏率。另一方面也需要通过使用清洁能源发电和提高能源利用率来减少用电产生的碳足迹。

绿色“首尾”

除了使用阶段碳足迹，空调的另一个碳排放大头来自源头的生产过程。上述报告计算称，生产制造阶段的碳排放量为748kg，占全部碳足迹16%。

“我们可以把空调的制造分为零部件的生产和空调的组装，其中室内机壳体及塑料件的注塑成型的能耗是最大的，其次是热交换机的焊接、空调零件的装配等，相比之下，对室外机壳体和隔板的冲压、喷塑等流程中产生的能耗相对少一些。”一位熟悉空调制造细节的业内人士告诉华尔街见闻。

对生产制造阶段贡献最大的是线路板的生产过程，占生产阶段碳足迹的26% (181 kg) ，其次为制冷剂的生产过程，占22% (156 kg) ，但两者的重量分别仅占家用空调总重量的 2.97%和2.29%。

制造阶段主要影响碳排放因素依然是设备耗电。由于在空调的生产制造阶段，线路板和制冷剂这两个重量比重均不到3%的组分，共产生了接近整个生产制造阶段50%的碳足迹，通过生态设计及使用先进技术等方式来减少这部分材料生产过程对温室效应的影响将是可行的。

此外，空调运输阶段也会产生少量碳排放。刘晶茹提供的数字显示，每1公里公路运输1吨货物产生的碳足迹为 0.23kg。

假设空调在广东省珠海市生产，产品在广州、深圳、东莞等周边城市使用，由谷歌地图可得到珠海到这些城市公路运输的平均距离是126公里，假设一台空调在广东省珠海市生产，在北京使用，由谷歌地图可得到珠海到北京的公路运输距离是2274公里。

值得一提的是，在生命周期图谱上，空调废弃处理的阶段会对碳足迹产生正面作用。根据上述报告，假设空调废弃后，其中的材料钢、铁、铜、铝和ABS等100%得到回收利用，制冷剂末期回收率为45%，其它组分按城市固体垃圾废弃处理场景进行处理，此阶段的碳足迹是负的，为-304kg，即通过材料的回收利用，减少了全部家用空调碳足迹的6%。

而研究废物处理阶段各材料的回收利用对空调碳足迹的贡献可以看出，回收制冷剂可以减少回收阶段53%的碳足迹，其次是回收钢铁和ABS等，如果增加对制冷剂的回收利用率，会进一步降低空调生命周期中对温室效应的影响。

虽然空调系统对人们的健康、舒适和工业生产品质的保障起至关重要的作用，其运行过程中能源消耗导致的二氧化碳年排放已达９.９亿吨，其中直接碳排放约５.5亿吨，间接碳排放约4.4亿吨，是碳达峰、碳中和目标实现过程中的重要议题。

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