我國作為世界最大的制冷空調(diào)設(shè)備制造和消費(fèi)國，中國空調(diào)產(chǎn)業(yè)在勇敢承擔(dān)國家節(jié)能減排義務(wù)的同時，也要面對原材料波動帶來的影響，銅是空調(diào)制造的重要原材料，但我國是一個貧乏國家。銅的儲量不高。大量銅精礦需求依靠進(jìn)口才能滿足，近年來銅價的持續(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。鋁材料的這些優(yōu)點是空調(diào)制冷技術(shù)的升級、同時，我國鋁資源豐富，推廣鋁材料應(yīng)用，對加強(qiáng)和穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈具有積極作用。

因此，中國家電研究院作為領(lǐng)先單位，在相關(guān)政府部門、高校、聯(lián)合企業(yè)從2021年至今，連續(xù)多次召開“空調(diào)行業(yè)鋁應(yīng)用研究”研討會，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，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，為我國空調(diào)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展指明方向。

電解鋁加工過程中能耗控制的挑戰(zhàn)

電解鋁生產(chǎn)是一個高耗能產(chǎn)業(yè)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2019-2020年國內(nèi)電解鋁消耗電量占全國電力消耗量的比例在6%以上。目前，我國鋁生產(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程中。

安泰科稱，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，1噸的排放量僅為1.8噸，其中發(fā)電階段無碳排放，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，在我國電解鋁生產(chǎn)過程中會進(jìn)行大量的碳排放。根據(jù)碳交易所的公開數(shù)量來看，2020年電解鋁業(yè)物種二氧化碳總排放量約4.26億噸，約占全社會二氧化碳凈排放總量的5%。

助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，國家相關(guān)部門發(fā)布《有色金屬行業(yè)碳達(dá)峰實施方案》研究并正在聽取行業(yè)協(xié)會和企業(yè)的意見，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。

無論是從地方政府審查的角度，還是從取消優(yōu)惠電價及碳排放市場化交易的角度，都對火力發(fā)電鋁的保有量和新增產(chǎn)能構(gòu)成明顯的壓制，未來我國電解鋁產(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?？梢赃M(jìn)一步折疊和變形管子。但是，通過調(diào)整工藝參數(shù)和更新設(shè)備，這些問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題。鋁制脹管成型工藝采用特制鋁制圓管無收縮脹管機(jī)械設(shè)備，避免脹管時造成的脹管及變形不良，同時采用特制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；針對管件斷裂、變形問題，采用專用鋁管模具及DLC耐磨萬向芯軸，減少管件彎曲阻力，避免彎曲及扁管等不良現(xiàn)象。

整個鋁熱交換器制造的關(guān)鍵在于自動焊接工藝，這是因為鋁釬料及鋁彎頭熔點僅相差60℃左右，容易導(dǎo)致焊接過熱或允許焊接，但這個問題是焊接材料廠、焊接自動化設(shè)備廠、隨著全鋁換熱器制造廠的持續(xù)研究和焊接實踐，取得了一定的進(jìn)展。

釬焊材料廠通過優(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，減少了過燒和虛假焊接，整個鋁換熱器制造企業(yè)結(jié)合鋁換熱器焊接難點，優(yōu)化鋁換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。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，鋁的耐腐蝕性能會下降。特別是在海邊等大氣環(huán)境中，氯離子會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，氧化膜會溶解，腐蝕速度也會加快。換熱器的加工過程及空調(diào)制冷系統(tǒng)長期使用冷凍劑、在與冷凍機(jī)油接觸運(yùn)行的過程中都會出現(xiàn)上述問題。

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

整個鋁換熱器最嚴(yán)重的腐蝕類型是點狀腐蝕和電化學(xué)腐蝕，主要原因是鋁材和雜質(zhì)。通過降低鐵含量和細(xì)化顆粒，可以提高鋁合金的耐蝕性，同時，釬焊溫度越低，保溫時間越短，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)行時會出現(xiàn)冷凝水結(jié)冰的現(xiàn)象，結(jié)霜和除霜問題發(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)熱時結(jié)霜更快的是全鋁微通道熱因為交換機(jī)排水不暢，表面相對粗糙。因為表面殘留的膜狀或珠狀水滴形成結(jié)霜所需的核心，更容易結(jié)霜。另外，整個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)重時會出現(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，其他部件性能的提高完善也在研究中。