Air Conditioning高强：微通道换热器节能降碳潜力以及应用问题挑战

文_苏亮

2022年10月19日，由中国家用电器研究院组织举办的第五次“空调行业铝应用研讨会”在线上召开，杭州三花微通道换热器有限公司副总经理高强博士进行了“微通道换热器节能降碳潜力以及应用问题挑战”的演讲。

高强介绍，双碳目标对能源、工业、交通、建筑等领域提出了要求，属于能源和建筑这两个方面的空调行业，要实现双碳目标，一是通过减少碳排放，二是继续提升产品的能效水平，而制冷剂、换热器的发展是驱动能效提升的主要手段之一。

据了解，世界各国一直在致力于提升空调能效水平。近几年中国空调能效水平的不断提升，中国家用空调一级能效水平已经跨入世界领先行列；北美作为空调的另一大市场，随着美国在2023年实行单元机新能效标准，北美的家用和商用空调产品能效从2023年开始预计将有较大幅的提升；欧盟从2022年1月也实行了空调热泵新能效标准；在日本，新的室内空调（RAC）节能性能标准也于2022年4月生效，这是自2006年以来的首次修订，通过此修订版本，日本政府将进一步提高室内空调的节能性能，并将强制制造商将分体式RACs的功耗从目前的水平降低30%左右，目标是在2050年总体实现碳中和。

而随着巴黎协议、基加利协定对于CO2、HFC制冷剂提出管控要求，制冷剂市场也受到较大影响。在空调行业，常用制冷剂R134a和R32都在限制列表中。从全球来看，制冷剂的变化趋势已经展开，欧盟是起步比较早的，且由于碳税的影响，预计欧洲的制冷剂价格将在2025年左右上涨1倍！2022年6月22日，欧洲议会通过了关于建立碳边界调整机制（CBAM）草案的修正案。同时表决通过的欧盟碳市场2030年减排目标从61%提高至63%。

美国则也批准了基加利修正案，且在2020年12月由国会批准《2020年振兴美国制造业和创新法案》（AIM法案），主要通过设定限额、最大化回收/最大限度减少向大气的排放、帮助使用下一代技术应用于各个场景等手段减少HFC制冷剂的排放。

我国也发布了关于严格控制第一批氢氟碳化物化工生产建设项目的通知，自2022年1月1日起，各地不得新建、扩建附件所列用作制冷剂、发泡剂等受控用途的HFCs化工生产设施（不含副产设施），环境影响报告书（表）已通过审批的除外。

在这样的背景下，制冷剂的替代可选项实际上是非常少的，大部分是可燃、微可燃的，需要控制充灌量，一些国际知名空调企业开始逐渐使用铝换热器。

微通道换热器有平行流、蛇形管、无翅片换热器等几种方式，与铜管翅片换热器相比，主要优势体现在换热性能、充灌量、耐腐蚀、成本等多个方面。

高强还介绍了微通道换热器的碳足迹，主要包括铝材的获取、零部件加工、换热器制造、使用、回收等几个环节。铝材的获取主要经过矿石开采、冶炼、电解、再熔铸、加工等几个过程，加工则根据零部件的不同而过程有不同，比如集流管需要熔铸、板材压延、卷制、高频焊、冲槽、清洗，扁管则只需要熔铸、挤压、切断、折弯等，开窗翅片则需要通过熔铸、热轧、冷轧、翅片成型等几个过程。微通道换热器的制造过程则包括组件点焊、框架组装、芯体组装、NB钎焊、火焰焊、氦检、包装等。在使用与回收环节，则涵盖了使用、回收、预处理、再熔铸，最后形成再生铝，完成一个铝材的循环使用过程。

高强也列举了三花的微通道应用案例来测算碳收益。在北美家用空调市场，三花使用微通道室内机和室外机代替翅片管式换热器，能效提升7%，结合低GWP制冷剂R454B，制冷剂充灌量减少54%，安全性显著提升。

高强认为，采用铝微通道换热器代替翅片管换热器，产品重量可以减轻61%，直接碳排放降低42%，其中室内机代替铝圆管降低排放70%，室外机代替铜管翅片式降低排放10%。采用微通道代替翅片管换热器，产品直接减少碳排放341 kg，总生命周期减少碳排放7.8吨。