“鋁代銅”技術(shù)是指以鋁或鋁合金材料替代傳統(tǒng)銅材，主要應(yīng)用于需導(dǎo)電、導(dǎo)熱或結(jié)構(gòu)支撐的領(lǐng)域。當(dāng)前該技術(shù)主要應(yīng)用于?家電、?輸配電系統(tǒng)及新能源汽車領(lǐng)域。盡管目前鋁代銅技術(shù)在推廣過程中仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)和輿論壓力，但其在降低成本、提升能效和推動綠色低碳發(fā)展方面的潛力不容忽視。

　　隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進步，銅作為一種重要的戰(zhàn)略資源，其需求量持續(xù)攀升。然而，阿拉?。ˋLD）通過相關(guān)資料了解，2024年我國銅礦砂及其精礦進口量達2811.4萬噸，同比增長2.12%，全口徑銅資源（銅精礦、精煉銅、廢銅等）對外依存度高達80%，我國銅資源的有限性和價格的波動性給許多行業(yè)帶來了巨大的成本壓力，尤其是在空調(diào)制造領(lǐng)域。

圖1 銅礦砂及其精礦進口數(shù)量（萬噸）

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

　　空調(diào)作為現(xiàn)代生活中不可或缺的家電產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程中對銅的依賴程度極高，銅管和銅制換熱器是空調(diào)的核心部件之一，空調(diào)行業(yè)每年消耗銅約8.5億kg，幾乎占我國銅總需求量的21%。然而，銅價的持續(xù)上漲和供應(yīng)的不穩(wěn)定性，促使空調(diào)行業(yè)積極探索替代材料，以降低生產(chǎn)成本并確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。從環(huán)保角度看，鋁的回收能耗較低，符合綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟理念。鋁的生產(chǎn)和加工過程中的碳排放量也相對較低，有助于減少制冷空調(diào)行業(yè)的碳足跡。

圖2 銅鋁現(xiàn)貨價格

數(shù)據(jù)來源：阿拉?。ˋLD）

在這一背景下，鋁代銅技術(shù)應(yīng)運而生。鋁作為一種輕質(zhì)、耐腐蝕且價格相對低廉的金屬，逐漸成為替代銅的潛在選擇。鋁的導(dǎo)熱性能雖然略低于銅，但價格低廉（比銅低近三分之一）。更重要的是，“鋁代銅”減少了我國對稀缺資源銅的依賴，確保了材料的可持續(xù)供應(yīng)，在鋁加工方面也具備較強的競爭力。因此，理論上鋁代銅技術(shù)不僅能夠有效緩解銅資源短缺帶來的壓力，還能降低空調(diào)生產(chǎn)的原材料成本，提升產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險能力。

表1銅、鋁材料性能對比

內(nèi)容來源：阿拉丁（ALD）

表1顯示出同為Φ7圓管（ф表示管道外徑、"7"表示直徑為7毫米?），鋁管的單位長度質(zhì)量遠低于銅管，同等尺寸的蒸發(fā)器，鋁管質(zhì)量更輕，成本優(yōu)勢明顯。

第一，在機械性能方面，雖然鋁管的抗拉強度明顯弱于銅管，但其具有更好的屈服強度。結(jié)合蒸發(fā)器工作的實際環(huán)境，抗拉強度的減弱對其使用性能影響不大。換熱器包括蒸發(fā)器和冷凝器。換熱器的主要功能是通過熱交換來轉(zhuǎn)移熱量，無論是從氣體到液體，還是從液體到氣體?。

表2蒸發(fā)器與冷凝器

內(nèi)容來源：阿拉丁（ALD）

如表１所示，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)不足銅的一半。對比銅鋁換熱效果和如何提高鋁換熱效果的研究成為中外學(xué)者的研究熱點。國內(nèi)相關(guān)實驗研究，通過對比銅管和鋁管蒸發(fā)器的性能，在相同的系統(tǒng)上進行額定制冷量、高溫制冷量和額定制熱量的測試，在不同情況下進行試驗對比，測試結(jié)果表明，兩者的性能差異很小，換熱效率的差值不超過1.5％，在實際應(yīng)用中，理論上可以通過其他方法來彌補這種性能差異，例如增加風(fēng)量、增加散熱面積，從而實現(xiàn)鋁代銅的替換應(yīng)用。

近年來，鋁代銅技術(shù)在空調(diào)行業(yè)中的應(yīng)用逐漸從理論走向?qū)嵺`。從室內(nèi)外機連接管到換熱器，鋁材料的應(yīng)用范圍不斷擴大。尤其是在微通道換熱器、鋁管蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件的研發(fā)中，鋁代銅技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進展。傳統(tǒng)的換熱器是銅管鋁翅片式，目前微通道換熱器成為鋁代銅關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、冰箱等家用電器領(lǐng)域。微通道換熱器的通道當(dāng)量直徑在10μm至1000μm之間，扁平管內(nèi)有數(shù)十條細微流道，這些流道在扁平管的兩端與圓形集管相連，集管內(nèi)設(shè)置隔板，將換熱器流道分隔成數(shù)個流程?。相比之下，傳統(tǒng)換熱器的結(jié)構(gòu)通常較大，流道直徑也較大。

表3微通道換熱器與傳統(tǒng)換熱器對比

內(nèi)容來源：阿拉?。ˋLD）

此外，另一實驗結(jié)果顯示：在不同的入口風(fēng)速下，鋁管翅片換熱器的換熱量和換熱系數(shù)，分別比具有相同結(jié)構(gòu)的銅管翅片換熱器低4％～12％；鋁換熱器在成本僅增加8％的情況下，實現(xiàn)了比銅鋁換熱器高67％的換熱量。

第二，我們從耐腐蝕性的角度出發(fā)，阿拉丁（ALD）查閱大量文獻，通過浸漬實驗和循環(huán)腐蝕實驗分別模擬管道內(nèi)部和外部環(huán)境，結(jié)果表明，鋁和銅合金在制冷劑和冷凍機油中均未出現(xiàn)明顯腐蝕，表現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在外部環(huán)境腐蝕測試中，鋁合金的腐蝕深度在工業(yè)允許范圍內(nèi)，且其耐候性與銅合金相當(dāng)。鋁合金可作為銅合金的替代材料用于制冷劑管道，特別是在內(nèi)陸地區(qū)，其耐久性可達20年以上。

第三，在加工性能方面，在窗機空調(diào)的生產(chǎn)領(lǐng)域，普遍采用直排設(shè)計，焊點大多可自動焊接。而分體式空調(diào)的室內(nèi)機蒸發(fā)器由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，多采用三折設(shè)計，自動焊接率有所下降，但數(shù)量有限，對生產(chǎn)影響不大。焊接問題還可以通過優(yōu)化端板設(shè)計或更換不銹鋼材質(zhì)進行解決。

第四，應(yīng)用層面。

① 冰箱通過采用鋁制換熱器、微通道技術(shù)和鋁制管路，實現(xiàn)了輕量化、高效換熱和成本效益。國內(nèi)如海爾冰箱已廣泛應(yīng)用鋁材，其超薄零嵌冰箱采用鋁制發(fā)泡技術(shù)，提升了空間利用率和節(jié)能效果。國外市場如歐美和日本，鋁制換熱器在冰箱中普及率較高，顯著提升了換熱效率和環(huán)保性能。

據(jù)阿拉?。ˋLD）鋁消費數(shù)據(jù)顯示，2024年我國冰箱用鋁量同比增長16.91%，預(yù)計2025年增幅將持續(xù)擴大。鋁材的輕量化、低成本和高回收率使其成為冰箱行業(yè)的理想選擇。

② 國外全鋁空調(diào)的應(yīng)用已取得顯著進展，尤其在歐美和日本市場，鋁制換熱器和微通道技術(shù)已廣泛應(yīng)用于家用和商用空調(diào)中。例如，美國的室內(nèi)機和商用空調(diào)室外機已普遍采用鋁管和微通道換熱器，顯著提升了換熱效率和節(jié)能效果。

日本企業(yè)如大金、松下和三菱電機也在加速鋁材應(yīng)用，計劃大幅減少銅使用量，以降低成本并提升環(huán)保性能。但由于面臨技術(shù)瓶頸和市場接受度等挑戰(zhàn)，鋁代銅在國內(nèi)的家用和商用制冷設(shè)備中推進緩慢。

以美的、海信、格力等企業(yè)為代表，鋁制換熱器和微通道技術(shù)已在家用和商用空調(diào)中實現(xiàn)部分應(yīng)用。例如，美的在北美市場推出了全鋁微通道換熱器的屋頂機系列，海信則在分體式掛機中采用了鋁制零部件。

據(jù)阿拉丁（ALD）鋁消費數(shù)據(jù)顯示，2024年我國空調(diào)用鋁量同比增長16.41%，其中家用空調(diào)同比增長19.5%。隨著技術(shù)進步和政策支持，鋁代銅有望在未來實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，推動行業(yè)向綠色低碳方向發(fā)展。

③ 除此之外，微通道換熱器在熱泵、干衣機等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用；鋁代銅已成中低端燃氣具、熱水器等產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，通過合金化提升鋁材耐腐蝕性與強度；空調(diào)送風(fēng)電機實現(xiàn)鋁線化，排水泵企業(yè)掌握鋁漆包線替代銅的核心專利等。

圖3 家用電器鋁消費變化

數(shù)據(jù)來源：阿拉?。ˋLD）

據(jù)阿拉?。ˋLD）調(diào)研下游加工企業(yè)及消費者了解到，盡管鋁代銅在制冷空調(diào)行業(yè)中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢，但其推廣和應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要集中在技術(shù)瓶頸、工藝難度、市場接受度及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面。

鋁的導(dǎo)熱性雖然較好，但不到銅的一半，這在某些高性能制冷空調(diào)系統(tǒng)中可能導(dǎo)致?lián)Q熱效率的下降，需要通過復(fù)雜的設(shè)計優(yōu)化（如增加散熱面積或改進流道結(jié)構(gòu)）來彌補這一差距，這不僅增加了設(shè)計難度，也可能提高制造成本。鋁的焊接和加工工藝與傳統(tǒng)銅材料存在較大差異，鋁的焊接容易產(chǎn)生氧化層和氣孔，影響接頭的強度和密封性，這對制造工藝提出了更高的要求，需要引入新的技術(shù)和設(shè)備，增加了生產(chǎn)復(fù)雜性和成本。

此外，家電制冷行業(yè)長期以來依賴銅材料，形成了成熟的技術(shù)體系、供應(yīng)鏈和市場習(xí)慣，鋁代銅的推廣需要克服行業(yè)對銅材料的慣性依賴，這涉及市場教育、用戶接受度及供應(yīng)鏈調(diào)整等多方面問題。

另一個重要挑戰(zhàn)是現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多基于銅材料，鋁代銅需要制定新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保其安全性、可靠性和兼容性，這一過程可能需要較長時間，并需要行業(yè)各方的共同努力。同時，鋁材料在某些極端環(huán)境下的耐腐蝕性和耐久性仍需進一步驗證，尤其是在高溫、高濕或腐蝕性氣體環(huán)境中，鋁的性能可能不如銅穩(wěn)定，這限制了其應(yīng)用范圍。

最后，盡管全球鋁的資源儲備豐富，但國內(nèi)鋁土礦額供給及產(chǎn)業(yè)鏈下游生產(chǎn)過程中的能耗和環(huán)境影響仍然不可忽視，尤其是在電解鋁生產(chǎn)階段，如何進一步降低鋁生產(chǎn)的碳排放和能源消耗，也是鋁代銅推廣過程中需要解決的問題。

綜上所述，阿拉?。ˋLD）認(rèn)為鋁代銅在制冷空調(diào)行業(yè)中的推廣雖然具有廣闊的前景，但仍需克服技術(shù)、工藝、市場、標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境等多方面的挑戰(zhàn)，這需要行業(yè)、科研機構(gòu)及政策制定者的共同努力，通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝改進和標(biāo)準(zhǔn)完善，逐步推動鋁代銅的廣泛應(yīng)用。