在“双碳”目标和消费升级提速的双重推动下，空调行业在绿色、节能(néng)等方面呼唤新(xīn)技(jì )术突围的声量日益加大。与此同时，伴随着空调生产(chǎn)规模的增加以及國(guó)际市场竞争加剧，单一依赖铜资源带来的制造成本增加、产(chǎn)业链不稳等弊端日益凸显，加快研发替代材料已经势在必行。而空调铝应用(yòng)正是这样一个值得持续研究推进的解决方案。
经过長(cháng)期的准备，由中(zhōng)國(guó)家用(yòng)電(diàn)器研究院主编、中(zhōng)國(guó)空调行业铝应用(yòng)研究工(gōng)作(zuò)组联合编制的《中(zhōng)國(guó)空调行业铝应用(yòng)研究白皮书》（以下简称“白皮书”）已于2023年上半年正式发布。“白皮书”从多(duō)个维度对空调铝应用(yòng)的价值进行探讨，对行业技(jì )术推广以及消费者认知提升均具(jù)有(yǒu)重要意义。
空调铝应用(yòng)有(yǒu)望弥补现有(yǒu)技(jì )术短板
铝是常见金属中(zhōng)导热系数仅次于铜的材料，非常适合用(yòng)在制冷系统中(zhōng)作(zuò)為(wèi)换热器及各种连接管路。铝材用(yòng)于换热器制作(zuò)，有(yǒu)望為(wèi)在空调换热器性能(néng)衰减放缓方面带来新(xīn)潜力。白皮书指出，无论是铝管换热器还是铜管换热器，在長(cháng)期使用(yòng)后，换热性能(néng)都会衰减，但铝材经过技(jì )术优化后可(kě)以明显改善。目前，业内主要有(yǒu)适当合金铝材和应用(yòng)涂层两种优化方式。比如，全铝微通道换热器中(zhōng)集流管、扁管及翅片采用(yòng)几种不同铝合金及配合一定的涂层，材料的属性相似，极大地降低了電(diàn)化學(xué)反应造成腐蚀的速率。此外，涂层使用(yòng)，使得铝管和翅片只有(yǒu)涂层在完全腐蚀后，才会有(yǒu)腐蚀发生，进一步减缓了因為(wèi)腐蚀造成的换热损失，在長(cháng)期应用(yòng)上具(jù)有(yǒu)明显的节能(néng)优势。
此外，现有(yǒu)的铜管翅片换热器在潮湿环境中(zhōng)容易产(chǎn)生蚁穴腐蚀，导致制冷剂泄漏，影响使用(yòng)。但这种腐蚀基本不会出现在铝表面。这是因為(wèi)铝与外面空气接触的表面能(néng)形成一层致密的氧化膜，可(kě)隔绝内部的铝与外部腐蚀性物(wù)质(zhì)接触，从而使其具(jù)备良好的抗蚁穴腐蚀性能(néng)。因此，在北美和加拿(ná)大等蚁穴腐蚀多(duō)发區(qū)，生产(chǎn)企业会选择使用(yòng)铝制换热器。
空调铝应用(yòng)能(néng)為(wèi)行业绿色升级带来新(xīn)方向
铝材的导热系数虽然不到铜的一半，但铝材用(yòng)于制作(zuò)换热器，在经过结构优化设计后，不仅可(kě)以克服其导热系数低于铜的影响，更能(néng)带来明显的效率提升。例如，与传统的铜管翅片换热器相比，全铝微通道换热器的换热效率更高。有(yǒu)研究表明，额定工(gōng)况下测试，微通道换热器效率提高按ε-NTU方法进行分(fēn)析，一般可(kě)提高30%。换热效率的提升将大幅提升空调节能(néng)效率。
在提高换热效率的同时，空调铝应用(yòng)还為(wèi)环保制冷剂的选择和替代带来了新(xīn)可(kě)能(néng)。众所周知，空调制冷剂的大量使用(yòng)，大气中(zhōng)氢氯氟烃（HCFCs）浓度越来越高，对环境影响也越来越大，并产(chǎn)生臭氧空洞、温室效应等大气环境问题。為(wèi)最大限度降低空调制冷剂使用(yòng)对环境造成的负面影响，空调行业一直在努力，而随着绿色可(kě)持续发展理(lǐ)念的深入人心，形势更為(wèi)迫切。
零ODP（臭氧消耗潜值）和低GWP（全球变暖潜能(néng)值）是國(guó)际社会公(gōng)认的环保制冷剂选择和替代标准。然而，制冷剂低GWP与可(kě)燃性并存，安(ān)全起见，需要控制使用(yòng)充注量。白皮书显示，有(yǒu)应用(yòng)表明，铝制微通道或采用(yòng)小(xiǎo)直径内螺纹管等方式，可(kě)有(yǒu)效减少制冷剂充注量。以全铝微通道换热器為(wèi)例，室内机和室外机均替换的情况下，可(kě)以减少最高50%的制冷剂充注量。
另外，因為(wèi)铝材本身密度小(xiǎo)，重量轻，十分(fēn)有(yǒu)利于空调轻量化发展。2021年10月，家用(yòng)電(diàn)器绿色产(chǎn)品评价标准——GB/T 39761.1-2021《绿色产(chǎn)品评价家用(yòng)電(diàn)器》正式实施。该标准划分(fēn)了资源属性、能(néng)源属性、环境属性和品质(zhì)属性4个一级指标，其中(zhōng)资源属性中(zhōng)将空调器的冷重比(空调器额定制冷量与室外机净重的比值)作(zuò)為(wèi)衡量其是否属于绿色家電(diàn)的指标。这也就意味着，空调产(chǎn)品想要有(yǒu)更好地绿色表现，在努力提高其能(néng)源效率的同时，还要积极推动空调外机的轻量化设计。而铝材的应用(yòng)及结构优化為(wèi)空调外机的轻量升级提供了新(xīn)的空间。
空调铝应用(yòng)有(yǒu)助于空调产(chǎn)业供应链强链、稳链
当前，铜是空调制造中(zhōng)不可(kě)或缺的原材料，而我國(guó)是一个贫铜國(guó)家。白皮书中(zhōng)数据显示，中(zhōng)國(guó)铜精(jīng)矿的对外依存度将長(cháng)期保持在80%左右。特别是近年来，受金融资本入市、资源國(guó)政治事件和政策变化以及中(zhōng)美長(cháng)期性博弈、地缘政治复杂性等因素影响，全球铜供应链频繁震荡，让我國(guó)铜资源面临了更為(wèi)严峻的安(ān)全形势。持续攀升的铜价让竞争本就激烈的空调产(chǎn)业更加艰难。
可(kě)以说，铝材应用(yòng)带来的新(xīn)选择，对整个产(chǎn)业的供应链稳定至关重要。与铜资源匮乏形成鲜明对比的是，我國(guó)是铝工(gōng)业大國(guó)，产(chǎn)量和消费量连续多(duō)年位居世界第一。在错综复杂的國(guó)内外环境下，加大空调铝应用(yòng)，对维护产(chǎn)业链安(ān)全与提升抗风险能(néng)力，增强空调产(chǎn)业國(guó)际竞争力，具(jù)有(yǒu)重要意义。
在实现空调制造用(yòng)材多(duō)元化的基础上，铝应用(yòng)还能(néng)提高资源利用(yòng)率。由于铝金属的抗腐蚀性强，除某些铝制的化工(gōng)容器和装(zhuāng)置外，铝在使用(yòng)期间几乎不被腐蚀，损失极少，可(kě)以多(duō)次重复循环利用(yòng)。而且，铝的熔点低，再生简单，在废弃处理(lǐ)时也无公(gōng)害，有(yǒu)利于环保。空调用(yòng)铝后，整體(tǐ)回收优势会十分(fēn)明显。
目前，空调的换热器大多(duō)数是铜管铝翅片设计，其主要包括铜管、铝翅片、端板（钢材质(zhì)），在回收过程中(zhōng)需要将铜管、翅片、端板分(fēn)别拆下。由于胀接紧密，在回收中(zhōng)，铝、铜材料分(fēn)离过程复杂，需要花(huā)费大量人力和物(wù)力，从而导致了回收效率低下，造成了资源浪费。而全铝换热器推广开来，在回收过程中(zhōng)，铝换热器和铝翅片不用(yòng)分(fēn)离，可(kě)以直接回收利用(yòng)，更加有(yǒu)优势。
在國(guó)家鼓励节能(néng)低碳的大背景下，绿色成為(wèi)空调行业高质(zhì)量发展的重要方向。白皮书认為(wèi)，铝在空调应用(yòng)所带动的环保制冷剂的普及提速、节能(néng)减排以及产(chǎn)业链安(ān)全保障等方面，正是行业发展所迫切需要的。铝在空调中(zhōng)应用(yòng)是大势所趋。但就目前而言，空调铝应用(yòng)尚处于起步阶段，有(yǒu)诸多(duō)问题亟待解决。白皮书建议，行业上下游应共同努力，通过制定统一标准、完善相关技(jì )术，维护消费者权益的同时，更规范行业发展，降低生产(chǎn)企业风险。
自2021年起，中(zhōng)國(guó)家用(yòng)電(diàn)器研究院作(zuò)為(wèi)牵头单位，联合相关政府部门、高校、企业，已经连续六次召开“空调行业铝应用(yòng)研究”研讨会。而白皮书的正式发布，标志(zhì)着中(zhōng)國(guó)空调产(chǎn)业在铝应用(yòng)研究方面取得了初步成果。面向未来，空调铝应用(yòng)工(gōng)作(zuò)组工(gōng)作(zuò)人员表示，空调行业铝应用(yòng)研究任重道遠(yuǎn)，需要行业协力攻坚，而工(gōng)作(zuò)组将继续与大家携手并进，继续探索空调铝应用(yòng)技(jì )术发展的更多(duō)可(kě)能(néng)。
