在“雙碳”目標(biāo)和消費(fèi)升級(jí)提速的雙重推動(dòng)下，空調(diào)行業(yè)在綠色、節(jié)能等方面呼喚新技術(shù)突圍的聲量日益加大。與此同時(shí)，伴隨著空調(diào)生產(chǎn)規(guī)模的增加以及國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，單一依賴(lài)銅資源帶來(lái)的制造成本增加、產(chǎn)業(yè)鏈不穩(wěn)等弊端日益凸顯，加快研發(fā)替代材料已經(jīng)勢(shì)在必行。而空調(diào)鋁應(yīng)用正是這樣一個(gè)值得持續(xù)研究推進(jìn)的解決方案。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的準(zhǔn)備，由中國(guó)家用電器研究院主編、中國(guó)空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究工作組聯(lián)合編制的《中國(guó)空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究白皮書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“白皮書(shū)”）已于2023年上半年正式發(fā)布。“白皮書(shū)”從多個(gè)維度對(duì)空調(diào)鋁應(yīng)用的價(jià)值進(jìn)行探討，對(duì)行業(yè)技術(shù)推廣以及消費(fèi)者認(rèn)知提升均具有重要意義。

空調(diào)鋁應(yīng)用有望彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)短板

鋁是常見(jiàn)金屬中導(dǎo)熱系數(shù)僅次于銅的材料，非常適合用在制冷系統(tǒng)中作為換熱器及各種連接管路。鋁材用于換熱器制作，有望為在空調(diào)換熱器性能衰減放緩方面帶來(lái)新潛力。白皮書(shū)指出，無(wú)論是鋁管換熱器還是銅管換熱器，在長(zhǎng)期使用后，換熱性能都會(huì)衰減，但鋁材經(jīng)過(guò)技術(shù)優(yōu)化后可以明顯改善。目前，業(yè)內(nèi)主要有適當(dāng)合金鋁材和應(yīng)用涂層兩種優(yōu)化方式。比如，全鋁微通道換熱器中集流管、扁管及翅片采用幾種不同鋁合金及配合一定的涂層，材料的屬性相似，極大地降低了電化學(xué)反應(yīng)造成腐蝕的速率。此外，涂層使用，使得鋁管和翅片只有涂層在完全腐蝕后，才會(huì)有腐蝕發(fā)生，進(jìn)一步減緩了因?yàn)楦g造成的換熱損失，在長(zhǎng)期應(yīng)用上具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

此外，現(xiàn)有的銅管翅片換熱器在潮濕環(huán)境中容易產(chǎn)生蟻穴腐蝕，導(dǎo)致制冷劑泄漏，影響使用。但這種腐蝕基本不會(huì)出現(xiàn)在鋁表面。這是因?yàn)殇X與外面空氣接觸的表面能形成一層致密的氧化膜，可隔絕內(nèi)部的鋁與外部腐蝕性物質(zhì)接觸，從而使其具備良好的抗蟻穴腐蝕性能。因此，在北美和加拿大等蟻穴腐蝕多發(fā)區(qū)，生產(chǎn)企業(yè)會(huì)選擇使用鋁制換熱器。

空調(diào)鋁應(yīng)用能為行業(yè)綠色升級(jí)帶來(lái)新方向

鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)雖然不到銅的一半，但鋁材用于制作換熱器，在經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，不僅可以克服其導(dǎo)熱系數(shù)低于銅的影響，更能帶來(lái)明顯的效率提升。例如，與傳統(tǒng)的銅管翅片換熱器相比，全鋁微通道換熱器的換熱效率更高。有研究表明，額定工況下測(cè)試，微通道換熱器效率提高按ε-NTU方法進(jìn)行分析，一般可提高30%。換熱效率的提升將大幅提升空調(diào)節(jié)能效率。

在提高換熱效率的同時(shí)，空調(diào)鋁應(yīng)用還為環(huán)保制冷劑的選擇和替代帶來(lái)了新可能。眾所周知，空調(diào)制冷劑的大量使用，大氣中氫氯氟烴（HCFCs）濃度越來(lái)越高，對(duì)環(huán)境影響也越來(lái)越大，并產(chǎn)生臭氧空洞、溫室效應(yīng)等大氣環(huán)境問(wèn)題。為最大限度降低空調(diào)制冷劑使用對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，空調(diào)行業(yè)一直在努力，而隨著綠色可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，形勢(shì)更為迫切。

零ODP（臭氧消耗潛值）和低GWP（全球變暖潛能值）是國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的環(huán)保制冷劑選擇和替代標(biāo)準(zhǔn)。然而，制冷劑低GWP與可燃性并存，安全起見(jiàn)，需要控制使用充注量。白皮書(shū)顯示，有應(yīng)用表明，鋁制微通道或采用小直徑內(nèi)螺紋管等方式，可有效減少制冷劑充注量。以全鋁微通道換熱器為例，室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)均替換的情況下，可以減少最高50%的制冷劑充注量。

另外，因?yàn)殇X材本身密度小，重量輕，十分有利于空調(diào)輕量化發(fā)展。2021年10月，家用電器綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——GB/T 39761.1-2021《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)家用電器》正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)劃分了資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性和品質(zhì)屬性4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，其中資源屬性中將空調(diào)器的冷重比(空調(diào)器額定制冷量與室外機(jī)凈重的比值)作為衡量其是否屬于綠色家電的指標(biāo)。這也就意味著，空調(diào)產(chǎn)品想要有更好地綠色表現(xiàn)，在努力提高其能源效率的同時(shí)，還要積極推動(dòng)空調(diào)外機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)。而鋁材的應(yīng)用及結(jié)構(gòu)優(yōu)化為空調(diào)外機(jī)的輕量升級(jí)提供了新的空間。

空調(diào)鋁應(yīng)用有助于空調(diào)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈強(qiáng)鏈、穩(wěn)鏈

當(dāng)前，銅是空調(diào)制造中不可或缺的原材料，而我國(guó)是一個(gè)貧銅國(guó)家。白皮書(shū)中數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)銅精礦的對(duì)外依存度將長(zhǎng)期保持在80%左右。特別是近年來(lái)，受金融資本入市、資源國(guó)政治事件和政策變化以及中美長(zhǎng)期性博弈、地緣政治復(fù)雜性等因素影響，全球銅供應(yīng)鏈頻繁震蕩，讓我國(guó)銅資源面臨了更為嚴(yán)峻的安全形勢(shì)。持續(xù)攀升的銅價(jià)讓競(jìng)爭(zhēng)本就激烈的空調(diào)產(chǎn)業(yè)更加艱難。

可以說(shuō)，鋁材應(yīng)用帶來(lái)的新選擇，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈穩(wěn)定至關(guān)重要。與銅資源匱乏形成鮮明對(duì)比的是，我國(guó)是鋁工業(yè)大國(guó)，產(chǎn)量和消費(fèi)量連續(xù)多年位居世界第一。在錯(cuò)綜復(fù)雜的國(guó)內(nèi)外環(huán)境下，加大空調(diào)鋁應(yīng)用，對(duì)維護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈安全與提升抗風(fēng)險(xiǎn)能力，增強(qiáng)空調(diào)產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要意義。

在實(shí)現(xiàn)空調(diào)制造用材多元化的基礎(chǔ)上，鋁應(yīng)用還能提高資源利用率。由于鋁金屬的抗腐蝕性強(qiáng)，除某些鋁制的化工容器和裝置外，鋁在使用期間幾乎不被腐蝕，損失極少，可以多次重復(fù)循環(huán)利用。而且，鋁的熔點(diǎn)低，再生簡(jiǎn)單，在廢棄處理時(shí)也無(wú)公害，有利于環(huán)保。空調(diào)用鋁后，整體回收優(yōu)勢(shì)會(huì)十分明顯。

目前，空調(diào)的換熱器大多數(shù)是銅管鋁翅片設(shè)計(jì)，其主要包括銅管、鋁翅片、端板（鋼材質(zhì)），在回收過(guò)程中需要將銅管、翅片、端板分別拆下。由于脹接緊密，在回收中，鋁、銅材料分離過(guò)程復(fù)雜，需要花費(fèi)大量人力和物力，從而導(dǎo)致了回收效率低下，造成了資源浪費(fèi)。而全鋁換熱器推廣開(kāi)來(lái)，在回收過(guò)程中，鋁換熱器和鋁翅片不用分離，可以直接回收利用，更加有優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)家鼓勵(lì)節(jié)能低碳的大背景下，綠色成為空調(diào)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。白皮書(shū)認(rèn)為，鋁在空調(diào)應(yīng)用所帶動(dòng)的環(huán)保制冷劑的普及提速、節(jié)能減排以及產(chǎn)業(yè)鏈安全保障等方面，正是行業(yè)發(fā)展所迫切需要的。鋁在空調(diào)中應(yīng)用是大勢(shì)所趨。但就目前而言，空調(diào)鋁應(yīng)用尚處于起步階段，有諸多問(wèn)題亟待解決。白皮書(shū)建議，行業(yè)上下游應(yīng)共同努力，通過(guò)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、完善相關(guān)技術(shù)，維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益的同時(shí)，更規(guī)范行業(yè)發(fā)展，降低生產(chǎn)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

自2021年起，中國(guó)家用電器研究院作為牽頭單位，聯(lián)合相關(guān)政府部門(mén)、高校、企業(yè)，已經(jīng)連續(xù)六次召開(kāi)“空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究”研討會(huì)。而白皮書(shū)的正式發(fā)布，標(biāo)志著中國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)在鋁應(yīng)用研究方面取得了初步成果。面向未來(lái)，空調(diào)鋁應(yīng)用工作組工作人員表示，空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究任重道遠(yuǎn)，需要行業(yè)協(xié)力攻堅(jiān)，而工作組將繼續(xù)與大家攜手并進(jìn)，繼續(xù)探索空調(diào)鋁應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的更多可能。