《中國空調行業鋁應用研究白皮書》：助力綠色突圍 提升消費認知

文_張麗

在“雙碳”目標和消費升級提速的雙重推動下，空調行業在綠色、節能等方面呼喚新技術突圍的聲量日益加大。與此同時，伴隨著空調生產規模的增加以及國際市場競爭加劇，單一依賴銅資源帶來的制造成本增加、產業鏈不穩等弊端日益凸顯，加快研發替代材料已經勢在必行。而空調鋁應用正是這樣一個值得持續研究推進的解決方案。

自2021年起，中國家用電器研究院作為牽頭單位，聯合相關政府部門、高校、企業，已經連續六次召開“空調行業鋁應用研究”研討會。而白皮書的正式發布，標志著中國空調產業在鋁應用研究方面取得了初步成果。

經過長期的準備，由中國家用電器研究院主編、中國空調行業鋁應用研究工作組聯合編制的《中國空調行業鋁應用研究白皮書》（以下簡稱“白皮書”）已于2023年上半年正式發布。白皮書從多個維度對空調鋁應用的價值進行探討，對行業技術推廣以及消費者認知提升均具有重要意義。

空調鋁應用有望彌補現有技術短板

鋁是常見金屬中導熱系數僅次于銅的材料，非常適合用在制冷系統中作為換熱器及各種連接管路。鋁材用于換熱器制作，有望為在空調換熱器性能衰減放緩方面帶來新潛力。白皮書指出，無論是鋁管換熱器還是銅管換熱器，在長期使用后，換熱性能都會衰減，但鋁材經過技術優化后可以明顯改善。目前，業內主要有適當合金鋁材和應用涂層兩種優化方式。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反應造成腐蝕的速率。此外，涂層使用，使得鋁管和翅片只有涂層在完全腐蝕后，才會有腐蝕發生，進一步減緩了因為腐蝕造成的換熱損失，在長期應用上具有明顯的節能優勢。

此外，現有的銅管翅片換熱器在潮濕環境中容易產生蟻穴腐蝕，導致制冷劑泄漏，影響使用。但這種腐蝕基本不會出現在鋁表面。這是因為鋁與外面空氣接觸的表面能形成一層致密的氧化膜，可隔絕內部的鋁與外部腐蝕性物質接觸，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區，生產企業會選擇使用鋁制換熱器。

空調鋁應用能為行業綠色升級帶來新方向

鋁材的導熱系數雖然不到銅的一半，但鋁材用于制作換熱器，在經過結構優化設計后，不僅可以克服其導熱系數低于銅的影響，更能帶來明顯的效率提升。例如，與傳統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，額定工況下測試，微通道換熱器效率提高按ε-NTU方法進行分析，一般可提高30%。換熱效率的提升將大幅提升空調節能效率。

在提高換熱效率的同時，空調鋁應用還為環保制冷劑的選擇和替代帶來了新可能。眾所周知，空調制冷劑的大量使用，大氣中氫氯氟烴（HCFCs）濃度越來越高，對環境影響也越來越大，并產生臭氧空洞、溫室效應等大氣環境問題。為最大限度降低空調制冷劑使用對環境造成的負面影響，空調行業一直在努力，而隨著綠色可持續發展理念的深入人心，形勢更為迫切。

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

另外，因為鋁材本身密度小，重量輕，十分有利于空調輕量化發展。2021年10月，家用電器綠色產品評價標準——GB/T 39761.1—2021《綠色產品評價 家用電器》正式實施。該標準劃分了資源屬性、能源屬性、環境屬性和品質屬性4個一級指標，其中資源屬性中將空調器的冷重比(空調器額定制冷量與室外機凈重的比值)作為衡量其是否屬于綠色家電的指標。這也就意味著，空調產品想要有更好的綠色表現，在努力提高其能源效率的同時，還要積極推動空調外機的輕量化設計。而鋁材的應用及結構優化為空調外機的輕量升級提供了新的空間。

空調鋁應用有助于空調產業供應鏈強鏈、穩鏈

當前，銅是空調制造中不可或缺的原材料，而我國是一個貧銅國家。白皮書中數據顯示，中國銅精礦的對外依存度將長期保持在80%左右。特別是近年來，受金融資本入市、資源國政治事件和政策變化以及中美長期性博弈、地緣政治復雜性等因素影響，全球銅供應鏈頻繁震蕩，讓我國銅資源面臨了更為嚴峻的安全形勢。持續攀升的銅價讓競爭本就激烈的空調產業更加艱難。

可以說，鋁材應用帶來的新選擇，對整個產業的供應鏈穩定至關重要。與銅資源匱乏形成鮮明對比的是，我國是鋁工業大國，產量和消費量連續多年位居世界第一。在錯綜復雜的國內外環境下，加大空調鋁應用，對維護產業鏈安全與提升抗風險能力，增強空調產業國際競爭力，具有重要意義。

在實現空調制造用材多元化的基礎上，鋁應用還能提供資源利用率。由于鋁金屬的抗腐蝕性強，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，可以多次重復循環利用。而且，鋁的熔點低，再生簡單，在廢棄處理時也無公害，有利于環保。空調用鋁后，整體回收優勢會十分明顯。

目前，空調的換熱器大多數是銅管鋁翅片設計，其主要包括銅管、鋁翅片、端板（鋼材質），在回收過程中需要將銅管、翅片、端板分別拆下。由于脹接緊密，在回收中，鋁、銅材料分離過程復雜，需要花費大量人力和物力，從而導致了回收效率低下，造成了資源浪費。而全鋁換熱器推廣開來，在回收過程中，鋁換熱器和鋁翅片不用分離，可以直接回收利用，更加有優勢。

在國家鼓勵節能低碳的大背景下，綠色成為空調行業高質量發展的重要方向。白皮書認為，鋁在空調應用所帶動的環保制冷劑的普及提速、節能減排以及產業鏈安全保障等方面，正是行業發展所迫切需要的。鋁在空調中應用是大勢所趨。但就目前而言，空調鋁應用尚處于起步階段，有諸多問題亟待解決。白皮書建議，行業上下游應共同努力，通過制定統一標準、完善相關技術，維護消費者權益的同時，更規范行業發展，降低生產企業風險。

自2021年起，中國家用電器研究院作為牽頭單位，聯合相關政府部門、高校、企業，已經連續六次召開“空調行業鋁應用研究”研討會。而白皮書的正式發布，標志著中國空調產業在鋁應用研究方面取得了初步成果。面向未來，空調鋁應用工作組工作人員表示，空調行業鋁應用研究任重道遠，需要行業協力攻堅，而工作組將繼續與大家攜手并進，繼續探索空調鋁應用技術發展的更多可能。