我國(guó)作為世界最大的制冷空調(diào)設(shè)備制造和消費(fèi)國(guó)，中國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)在勇敢承擔(dān)國(guó)家節(jié)能減排義務(wù)的同時(shí)，也要面對(duì)原材料波動(dòng)帶來(lái)的影響，銅是空調(diào)制造的重要原材料，但我國(guó)是一個(gè)貧乏國(guó)家。銅的儲(chǔ)量不高。大量銅精礦需求依靠進(jìn)口才能滿足，近年來(lái)銅價(jià)的持續(xù)大幅上漲導(dǎo)致生產(chǎn)成本壓力劇增，嚴(yán)重影響了空調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定性，尋找其他材料代替銅材構(gòu)建更加多元化的原材料結(jié)構(gòu)也是行業(yè)研發(fā)的重中之重。約翰的議題了。

鋁是常見(jiàn)金屬中導(dǎo)熱系數(shù)僅次于銅的材料，適合在制冷系統(tǒng)中作為熱交換器及各種連接管路等應(yīng)用。另外，鋁材料本身還具有輕量化、可回收性等優(yōu)點(diǎn)。鋁材料的這些優(yōu)點(diǎn)是空調(diào)制冷技術(shù)的升級(jí)、同時(shí)，我國(guó)鋁資源豐富，推廣鋁材料應(yīng)用，對(duì)加強(qiáng)和穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈具有積極作用。

因此，中國(guó)家電研究院作為領(lǐng)先單位，在相關(guān)政府部門(mén)、高校、聯(lián)合企業(yè)從2021年至今，連續(xù)多次召開(kāi)“空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究”研討會(huì)，探討空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用的可行性，并呼吁行業(yè)合作制定空調(diào)鋁應(yīng)用白皮書(shū)，使空調(diào)鋁應(yīng)用技術(shù)綠色環(huán)保；旨在深入探討產(chǎn)業(yè)鏈安全等方面的表現(xiàn)，探索關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵零部件創(chuàng)新之路，優(yōu)化和加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈布局和發(fā)展，為我國(guó)空調(diào)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展指明方向。

電解鋁加工過(guò)程中能耗控制的挑戰(zhàn)

電解鋁生產(chǎn)是一個(gè)高耗能產(chǎn)業(yè)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2019-2020年國(guó)內(nèi)電解鋁消耗電量占全國(guó)電力消耗量的比例在6%以上。目前，我國(guó)鋁生產(chǎn)電力結(jié)構(gòu)為火力86%，水力10%，核能1%。非清潔能源的火力發(fā)電比例明顯較高。電解鋁行業(yè)的碳排放主要發(fā)生在能源消耗和電解過(guò)程中。

安泰科稱(chēng)，火力發(fā)電生產(chǎn)1噸電解鋁的碳排放總量約為13噸，其中發(fā)電階段的碳排放為11.2噸，電解階段的碳排放為1.8噸。但水力發(fā)電生產(chǎn)電解鋁時(shí)，1噸的排放量?jī)H為1.8噸，其中發(fā)電階段無(wú)碳排放，僅電解階段就產(chǎn)生1.8噸二氧化碳。水力發(fā)電鋁的碳排放量比火力發(fā)電鋁減少86%。由于以火力發(fā)電廠為主，在我國(guó)電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)進(jìn)行大量的碳排放。根據(jù)碳交易所的公開(kāi)數(shù)量來(lái)看，2020年電解鋁業(yè)物種二氧化碳總排放量約4.26億噸，約占全社會(huì)二氧化碳凈排放總量的5%。

助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)發(fā)布《有色金屬行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》研究并正在聽(tīng)取行業(yè)協(xié)會(huì)和企業(yè)的意見(jiàn)，方案初步提出，到2025年，有色金屬行業(yè)將率先達(dá)到碳的頂峰，努力在2040年實(shí)現(xiàn)碳減排的40%，電解鋁行業(yè)節(jié)能減排的提速成為必然。

無(wú)論是從地方政府審查的角度，還是從取消優(yōu)惠電價(jià)及碳排放市場(chǎng)化交易的角度，都對(duì)火力發(fā)電鋁的保有量和新增產(chǎn)能構(gòu)成明顯的壓制，未來(lái)我國(guó)電解鋁產(chǎn)能將進(jìn)一步向西南地區(qū)等具有水電優(yōu)勢(shì)的地區(qū)轉(zhuǎn)移。隨著用地比重的提高，電解鋁行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)也必將進(jìn)一步優(yōu)化，屆時(shí)電解鋁將擺脫高能耗、高污染生產(chǎn)，上游產(chǎn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展將為空調(diào)鋁應(yīng)用的普及提供強(qiáng)有力的支撐。

制造工藝的挑戰(zhàn)

從制造工藝上講，鋁材柔軟，熔點(diǎn)低，膨脹管發(fā)熱，鋁容易粘在膨脹口上，摩擦系數(shù)大于銅管，這大大導(dǎo)致膨脹管阻力增大，磨損增加，不僅影響換熱性能。可以進(jìn)一步折疊和變形管子。但是，通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)和更新設(shè)備，這些問(wèn)題得到了一定程度的改善。例如，普通膨脹管后牙的高磨損量在30%左右，導(dǎo)致鋁換熱性能不足的問(wèn)題。鋁制脹管成型工藝采用特制鋁制圓管無(wú)收縮脹管機(jī)械設(shè)備，避免脹管時(shí)造成的脹管及變形不良，同時(shí)采用特制DLC耐磨處理脹管，減少脹管擠壓產(chǎn)生的阻力，其齒高磨損量≤20%，保證換熱效率；針對(duì)管件斷裂、變形問(wèn)題，采用專(zhuān)用鋁管模具及DLC耐磨萬(wàn)向芯軸，減少管件彎曲阻力，避免彎曲及扁管等不良現(xiàn)象。

整個(gè)鋁熱交換器制造的關(guān)鍵在于自動(dòng)焊接工藝，這是因?yàn)殇X釬料及鋁彎頭熔點(diǎn)僅相差60℃左右，容易導(dǎo)致焊接過(guò)熱或允許焊接，但這個(gè)問(wèn)題是焊接材料廠、焊接自動(dòng)化設(shè)備廠、隨著全鋁換熱器制造廠的持續(xù)研究和焊接實(shí)踐，取得了一定的進(jìn)展。

釬焊材料廠通過(guò)優(yōu)化鋁精煉活性、焊接環(huán)結(jié)構(gòu)等減少了許用接頭。優(yōu)化加熱角度等，減少了過(guò)燒和虛假焊接，整個(gè)鋁換熱器制造企業(yè)結(jié)合鋁換熱器焊接難點(diǎn)，優(yōu)化鋁換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，減少薄壁三通的應(yīng)用，提高半圓管的壁厚，優(yōu)化半圓管的布置等，實(shí)現(xiàn)了從絕熱到多熱的鋁換熱器的大量穩(wěn)定生產(chǎn)。

在惡劣的工作環(huán)境下容易腐蝕和容易積灰的挑戰(zhàn)

在潮濕的大氣中，鋁的耐腐蝕性能會(huì)下降。特別是在海邊等大氣環(huán)境中，氯離子會(huì)破壞鋁合金表面的氧化膜，導(dǎo)致耐腐蝕性下降。在酸性、堿性介質(zhì)中，氧化膜會(huì)溶解，腐蝕速度也會(huì)加快。換熱器的加工過(guò)程及空調(diào)制冷系統(tǒng)長(zhǎng)期使用冷凍劑、在與冷凍機(jī)油接觸運(yùn)行的過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。

此外，在一些工業(yè)環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生一些金屬或化合物粉塵，在使用微通道的過(guò)程中，也很容易在鋁換熱器表面積累，在維護(hù)清洗不及時(shí)或不能有效清洗的部位也會(huì)造成局部電化學(xué)腐蝕或晶間腐蝕，導(dǎo)致泄漏。容易發(fā)生。

整個(gè)鋁換熱器最嚴(yán)重的腐蝕類(lèi)型是點(diǎn)狀腐蝕和電化學(xué)腐蝕，主要原因是鋁材和雜質(zhì)。通過(guò)降低鐵含量和細(xì)化顆粒，可以提高鋁合金的耐蝕性，同時(shí)，釬焊溫度越低，保溫時(shí)間越短，可以減少組織的不均勻性，提高抗腐蝕性能，此外，還可以提高鋁材表面的滲鋅及鋁圓管和微通道的附屬物。通過(guò)東漢形態(tài)，采用不同的鋁合金系列也能有效提高腐蝕性。

全鋁微通道用于熱泵型家用空調(diào)散熱時(shí)快速降霜的挑戰(zhàn)

熱泵空調(diào)在低溫高濕的情況下運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)冷凝水結(jié)冰的現(xiàn)象，結(jié)霜和除霜問(wèn)題發(fā)生在各種換熱器上，而全鋁微通道換熱器應(yīng)用于熱泵型家用空調(diào)發(fā)熱時(shí)結(jié)霜更快的是全鋁微通道熱因?yàn)榻粨Q機(jī)排水不暢，表面相對(duì)粗糙。因?yàn)楸砻鏆埩舻哪罨蛑闋钏涡纬山Y(jié)霜所需的核心，更容易結(jié)霜。另外，整個(gè)鋁微通道換熱器燒傷倍數(shù)不暢，換熱器殘留水結(jié)霜更好，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。由于污垢需要經(jīng)常融化結(jié)霜，影響舒適度和能耗表現(xiàn)，目前降低葉片密度或使用親水涂層是整個(gè)鋁微通道換熱器有效減緩結(jié)霜衰減的手段。

鋁管翅片換熱器換熱效率的挑戰(zhàn)

換熱器的換熱效率由蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力和冷凝器的冷凝能力共同決定，研究表明，鋁管翅式換熱器和銅管翅式換熱器的冷凝能力基本相似，但蒸發(fā)能力衰減較大，影響鋁管翅式換熱器的整體換熱效率。打了。提高鋁管翅片換熱器的換熱效率是減少其蒸發(fā)能力的衰減。目前降低蒸發(fā)能力衰減的主要手段是增加換熱面積及管型設(shè)計(jì)，其他部件性能的提高完善也在研究中。