中国用铜量大，但铜的定价权不仅掌握在国外企业手中，而且年年涨价，2024年价格更是再创新高。据估计，铜价很可能突破每吨9万元甚至10万元。成本压力面前，很多行业迫切地希望实现“铜替代”，比如电缆、导电排、电池、光伏、电磁线等。而作为家电产业中的用铜大户，空调行业从第一次感受到铜价上涨带来的产业链危机时，就萌生了这样的想法。大约20年前，国内不少空调品牌选择尝试“铝代铜”。
不断深化“铝应用”技术的研究、拓展应用
空调行业的“铜替代”选择方向主要是铝，很多其他行业也选择用铝进行替代，部分行业因为产品需要而选择应用量更大、价格更低的不锈钢。比如铝线电缆、铝线电机、不锈钢阀件等，某些产品的铝应用甚至已经发展了10多年。
20年前的中国空调行业还在成长中，对于铝在空调产品上的应用缺乏坚实的技术储备和扎实的实验验证，尤其是个别企业对于可靠性缺乏研究，简单地将空调内外机的铜连接管换成铝连接管，在舆论中造成不良影响，让铝在空调行业中的应用搁浅至今。
实际上，空调企业一直没有放弃“铝应用”技术的研究，始终坚信这是材料和加工工艺上的大趋势。因为，铜是战略资源，中国储量不丰，且关键的定价权在国外企业手中，而铜涨价的趋势越演越烈、价格更是年年创新高，直接威胁到产业链安全和产品价格的稳定。
虽然今年铝的价格也在上涨，但与铜相比依然存在四五倍的价格差，且全球铝矿存储量中70%都属于中国，中国掌控定价权。同时，铝从性能上与铜极为接近，且具有轻量化、易回收、运输费用低的优势，所以从国家层面，铝的应用对于产业链的安全、行业生态健康、产品价格稳定都具备很大优势。
事实上，“铜替代”技术在家电和汽车行业已经取得了非常大的进展，进入规模化应用。例如，在冰箱行业，几乎已经100%采用铝换热器；在汽车空调上，也已经100%实现了全铝微通道换热器；在阀件上，不锈钢材质成为主流；甚至在汽车充电线束上，也使用了铝导体方案。不久前频繁上热搜的小米SU7，使用的就是铝线充电线束，在小米汽车的官方回应中还提到，绝大部分新能源汽车主机厂都使用铝导体方案。可以这么说，在“铜替代”技术上，但凡用到铜的产品都在积极研发这一技术，铝和不锈钢就是其中两个重要的替代材料。
在空调行业，国外很多企业使用“铜替代”技术的产品都已经开始规模化生产，日本的大金、日立、三菱，韩国的LG、三星，美国的雷诺士、特灵、开利等空调企业在近年来均推出全铝换热器的空调室内外机。
在国内空调行业的铝应用进程上，虽然难度较大，但相关各方也在做出努力。如2021年12月中国家用电器研究院成立空调行业铝应用研究工作组并发出倡议：积极开展空调产品铝应用的技术研究，积极采用气候友好型制冷剂，持续推动空调节能技术的发展。2023年3月，这一工作组发布了首个《空调行业铝应用研究白皮书》。2023年7月，由中国家用电器研究院牵头制定的《房间空气调节器用铝制热交换器耐腐蚀性试验方法》团体标准正式发布。2024年7月3日第八次“空调行业铝应用研究研讨会”将在中国国际铝工业展览会上召开。
解决方案丰富，仍有技术难点亟待解决
在空调行业中“铝应用”最热门的技术研究主要指的是换热器的部分铝制或全铝制。空调内外机连接管的“铝应用”技术难度不大，行业早已有了解决方案；阀件类的不锈钢应用也已广泛推广；换热器是空调最重要的部件，对整机性能影响大，而铝换热器尤其是全铝换热器，是目前行业主要研究和普及的方向。值得一提的是，铝箔是目前空调用铝量最大的一种型式。
全铝换热器目前主要分为铝管翅式换热器和微通道换热器。对于全铝换热器来说，因为铝材料杂质的问题，最突出的可靠性干扰因素是腐蚀，主要是点状腐蚀和电化学腐蚀。针对这一问题，空调企业在建设生产线时采用铜、铝换热器生产线的隔离，并进行防尘处理；在生产时，与铝换热器有关的加工设备，尽量用铝制，减少铜铁等元素的接触，减少跨弯、三通设计等，不使用带氯元素的清洗剂等。
此外，铝换热器制热时的结霜、化霜问题也是空调行业以前面临的一大难题。目前，企业通过采用椭圆管翅片微通道换热器、竖插翅片微通道换热器、亲水铝箔等方式改进排水效果。
竖插翅片微通道换热器以单排32mm扁管替代五排7mm铜管铝翅片，传热非常高效，能够解决全铝换热器制热性能不足的问题，同时制冷剂充灌量能够减少20%~30%。此外，竖插翅片微通道换热器无须倾斜且扁管在水平位置就能解决凝露、融霜排水问题。
以上仅是目前空调全铝换热器的部分解决方案，并非全部。但这足以说明，与20年前相比，中国空调企业的铝应用研究已经储备的足够丰厚，规模化生产全铝换热器家用分体空调很快就可以实现。
然而，全铝换热器家用分体空调大规模应用的阻碍依然存在，亟待解决4个技术点。第一，铝锻造行业需要提高铝锭中纯铝的含量，高纯度的铝能够提高铝合金的力学性能和耐腐蚀性能。第二，铝换热器抗蚁穴腐蚀性好，但其点腐蚀、晶间腐蚀、电化学腐蚀等问题比较突出。第三，铝管换热器的全自动钎焊设备，以及微通道换热器全自动组装设备，国内仍在起步阶段，需要各行各业的参与和投入。第四，行业对铝棒、铝箔等产品的需求持续上涨，铝加工费呈震荡上行趋势，一旦规模化应用，如何稳定供求平衡将成为新课题。
最为关键的是，20年前的空调行业“黑心管”事件对于如今的消费者接受“铝应用”技术有何影响，仍是行业要考虑的问题。对此，有企业负责人表示：“20年前中国空调行业曾经宣传过‘谁家空调重谁家的质量好’这一简单的判断方法。这在当时并没有问题，但现在推动‘铝应用’，如何让消费者接受‘空调并不能只看用料、重量’这个变化，企业和行业在做产品宣传时要充分考虑，做好引导工作。”
行业发展不应陷入“铝代铜”的纠结，因为无论用铜、用铝，最终的目的都是为了给消费者呈现更好的产品，用铜和用铝是可以并存的技术方向，关键是看哪种技术更佳，更能在同样品质下控制成本，在资源、双碳等国家战略层面提供更多意义。
时过境迁，铝应用元年也许就在今朝。在2023年武汉举办的“第七次空调行业铝应用研究研讨会”上，美的楼宇科技的李丰部长介绍说：“美的楼宇科技从2012年开始研究铝换热器，2017年开始批量应用，目前AHU、Acoil、FFM、FCU系列应用铝换热器，主要为室内蒸发器；从2017年开始研究微通道换热器，2020年开始应用于北美屋顶机系列，主要为室内和单冷外机。”不仅是美的楼宇，包括海信、海尔、TCL在内的各大空调企业均也早已经开始了技术储备并且应用到出口机上。2024年很有可能成为铝应用的元年，会有更多的企业开启全铝换热器的应用。
（本文首发于《电器》杂志，作者苏亮）