Air Conditioning高強：微通道換熱器節能降碳潛力以及應用問題挑戰

文_蘇亮

2022年10月19日，由中國家用電器研究院組織舉辦的第五次“空調行業鋁應用研討會”在線上召開，杭州三花微通道換熱器有限公司副總經理高強博士進行了“微通道換熱器節能降碳潛力以及應用問題挑戰”的演講。

高強介紹，雙碳目標對能源、工業、交通、建筑等領域提出了要求，屬于能源和建筑這兩個方面的空調行業，要實現雙碳目標，一是通過減少碳排放，二是繼續提升產品的能效水平，而制冷劑、換熱器的發展是驅動能效提升的主要手段之一。

據了解，世界各國一直在致力于提升空調能效水平。近幾年中國空調能效水平的不斷提升，中國家用空調一級能效水平已經跨入世界領先行列；北美作為空調的另一大市場，隨著美國在2023年實行單元機新能效標準，北美的家用和商用空調產品能效從2023年開始預計將有較大幅的提升；歐盟從2022年1月也實行了空調熱泵新能效標準；在日本，新的室內空調（RAC）節能性能標準也于2022年4月生效，這是自2006年以來的首次修訂，通過此修訂版本，日本政府將進一步提高室內空調的節能性能，并將強制制造商將分體式RACs的功耗從目前的水平降低30%左右，目標是在2050年總體實現碳中和。

而隨著巴黎協議、基加利協定對于CO2、HFC制冷劑提出管控要求，制冷劑市場也受到較大影響。在空調行業，常用制冷劑R134a和R32都在限制列表中。從全球來看，制冷劑的變化趨勢已經展開，歐盟是起步比較早的，且由于碳稅的影響，預計歐洲的制冷劑價格將在2025年左右上漲1倍！2022年6月22日，歐洲議會通過了關于建立碳邊界調整機制（CBAM）草案的修正案。同時表決通過的歐盟碳市場2030年減排目標從61%提高至63%。

美國則也批準了基加利修正案，且在2020年12月由國會批準《2020年振興美國制造業和創新法案》（AIM法案），主要通過設定限額、最大化回收/最大限度減少向大氣的排放、幫助使用下一代技術應用于各個場景等手段減少HFC制冷劑的排放。

我國也發布了關于嚴格控制第一批氫氟碳化物化工生產建設項目的通知，自2022年1月1日起，各地不得新建、擴建附件所列用作制冷劑、發泡劑等受控用途的HFCs化工生產設施（不含副產設施），環境影響報告書（表）已通過審批的除外。

在這樣的背景下，制冷劑的替代可選項實際上是非常少的，大部分是可燃、微可燃的，需要控制充灌量，一些國際知名空調企業開始逐漸使用鋁換熱器。

微通道換熱器有平行流、蛇形管、無翅片換熱器等幾種方式，與銅管翅片換熱器相比，主要優勢體現在換熱性能、充灌量、耐腐蝕、成本等多個方面。

高強還介紹了微通道換熱器的碳足跡，主要包括鋁材的獲取、零部件加工、換熱器制造、使用、回收等幾個環節。鋁材的獲取主要經過礦石開采、冶煉、電解、再熔鑄、加工等幾個過程，加工則根據零部件的不同而過程有不同，比如集流管需要熔鑄、板材壓延、卷制、高頻焊、沖槽、清洗，扁管則只需要熔鑄、擠壓、切斷、折彎等，開窗翅片則需要通過熔鑄、熱軋、冷軋、翅片成型等幾個過程。微通道換熱器的制造過程則包括組件點焊、框架組裝、芯體組裝、NB釬焊、火焰焊、氦檢、包裝等。在使用與回收環節，則涵蓋了使用、回收、預處理、再熔鑄，最后形成再生鋁，完成一個鋁材的循環使用過程。

高強也列舉了三花的微通道應用案例來測算碳收益。在北美家用空調市場，三花使用微通道室內機和室外機代替翅片管式換熱器，能效提升7%，結合低GWP制冷劑R454B，制冷劑充灌量減少54%，安全性顯著提升。

高強認為，采用鋁微通道換熱器代替翅片管換熱器，產品重量可以減輕61%，直接碳排放降低42%，其中室內機代替鋁圓管降低排放70%，室外機代替銅管翅片式降低排放10%。采用微通道代替翅片管換熱器，產品直接減少碳排放341 kg，總生命周期減少碳排放7.8噸。