長期以來，銅管憑借超高熱導(dǎo)率在空調(diào)制冷的管路系統(tǒng)中得到了廣泛運用，其良好的延展性和耐腐蝕性，成功支撐了R410A等高壓制冷劑的穩(wěn)定循環(huán)，得到了市場的一致認可。
然而，隨著國內(nèi)經(jīng)濟增速放緩疊加LME銅價持續(xù)震蕩，在需求與成本的雙重驅(qū)動下，家電行業(yè)正聚焦材料科學(xué)底層創(chuàng)新，尋求銅材替代方案，推動制冷空調(diào)邁向材料革新的全新階段。
工藝提升以鐵代銅背后的材料革命?
管路系統(tǒng)的腐蝕問題常常源于冷媒在循環(huán)過程中混入雜質(zhì)，即便采用化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的制冷劑，在混入雜質(zhì)后同樣可能會導(dǎo)致管道腐蝕，進而對整個系統(tǒng)造成不可逆的損傷。因此，銅材替代的核心問題是如何提高管道系統(tǒng)的耐腐蝕性。
事實上，“銅替代技術(shù)”早已進入規(guī)?；瘧?yīng)用階段。在冰箱行業(yè)，換熱器已接近100%采用鋁材料；在汽車空調(diào)領(lǐng)域，則主要采用鋁管與鋼管來代替銅管。日本的大金、日立、三菱，韓國的LG、三星，美國的雷諾士、特靈、開利等空調(diào)企業(yè)也紛紛在近幾年推出全鋁換熱器的空調(diào)室內(nèi)外機。
在鐵質(zhì)管材應(yīng)用方面，行業(yè)頭部品牌美的也有了新的動作。通過參考壓縮機外殼、儲液罐、汽車空調(diào)管道等領(lǐng)域的現(xiàn)有防銹技術(shù)，美的結(jié)合企業(yè)積累的空調(diào)研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對鐵質(zhì)管道實施針對性的防銹處理工藝，探索銅管部分替代的可能性。
具體來看，針對鐵質(zhì)管道的內(nèi)表面，美的采用水基防銹液鈍化工藝，在管道內(nèi)表面形成厚度5-10μm的納米級磷化膜，耐鹽霧性能高于1000小時以上，根據(jù)GB/T 10125標(biāo)準(zhǔn)，在鈍化膜的分子結(jié)構(gòu)與冷媒兼容性測試下，鐵管可以有效阻隔如R32、R410A等冷媒與金屬直接接觸。
同時，在管路的外表面，美的對底層進行磷化處理，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力，面層則噴涂厚度80-100μm環(huán)氧樹脂粉末，適應(yīng)潮濕、多塵等復(fù)雜環(huán)境。根據(jù)GB/T 1865標(biāo)準(zhǔn)，在噴粉工藝的鹽霧測試和紫外線老化測試下，雙層處理后的管道外表面耐候性可達十年以上。
優(yōu)秀的抗腐蝕性和防護性為鐵管材料的應(yīng)用提供了技術(shù)條件。據(jù)美的公布的售后跟蹤數(shù)據(jù)，在其搭載鐵銅復(fù)合管道的真暖空氣能中央空調(diào)產(chǎn)品線中，涉及鐵質(zhì)管道的有效故障投訴案例為零，目前，這一技術(shù)路徑的實際應(yīng)用效果正在持續(xù)接受市場的驗證。
從人類材料演進史來看，材料的更替實質(zhì)上是技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動的應(yīng)用革命?；趯饘傧嘧兝碚撆c材料界面科學(xué)的深刻理解，美的鐵代銅的突破性實踐有望推動家電行業(yè)突破銅材限制，引領(lǐng)制造體系向可持續(xù)生態(tài)重構(gòu)。
能效優(yōu)化 基于場景重構(gòu)鐵管用材邏輯?
毫無疑問，以鐵管替代銅管對于降低空調(diào)設(shè)備的成本有著極大的利好，但金屬替代的本質(zhì)并非簡單追求成本，美的實施材料革新的核心驅(qū)動力更多是在于對系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。
眾所周知，銅導(dǎo)熱系數(shù)約400W/m·K，鋼材約45W/m·K，導(dǎo)熱效率不足銅材的九分之一。若盲目推行全域替換策略，勢必會造成熱交換效率衰減，嚴重影響機組能效表現(xiàn)。
如果將管道的功能使用場景進行區(qū)分，可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)中僅有部分場景中需要銅材的超高導(dǎo)熱性能，如蒸發(fā)器、換熱器和冷凝器等需要快速導(dǎo)熱的部件。除此之外，在冷媒輸送等需要降低導(dǎo)熱速率的場景下，銅管快速導(dǎo)熱的性能反而會導(dǎo)致熱量耗散，直接影響機組APF值表現(xiàn)。
另一方面，在冬季低溫環(huán)境下，壓縮器啟停過程中會產(chǎn)生峰值可達4-5MPa的脈沖壓力，由于紫銅的抗拉強度、屈服強度、疲勞壽命等方面存在顯著短板，在高溫高壓冷媒循環(huán)過程中，銅管的承壓性能表現(xiàn)比鋼材較差。
通過以系統(tǒng)能效最優(yōu)為導(dǎo)向，美的基于熱力學(xué)和工程力學(xué)的考量，在真暖空氣能中央空調(diào)中主要對機組內(nèi)部的承壓非換熱部件進行替代，利用鐵基合金高強度和低導(dǎo)熱的特點，降低設(shè)備振動影響，減少管道焊口斷裂的風(fēng)險。如果以10HP空氣能機組的年運行成本為基準(zhǔn)，采用鐵管設(shè)計可有效降低設(shè)備0.5%-1%的熱損耗，減少冷媒循環(huán)過程不必要的能量流失。
美的真暖空氣能中央空調(diào)在延續(xù)銅管于關(guān)鍵換熱節(jié)點的性能優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，通過鐵基合金的工程力學(xué)特性賦能，實現(xiàn)系統(tǒng)能效提升與機械穩(wěn)定性增強的雙重突破，系統(tǒng)性平衡了熱力學(xué)優(yōu)化與設(shè)備可靠性之間的技術(shù)博弈。
更重要的是，空氣能作為主要應(yīng)用于北方嚴寒地區(qū)的產(chǎn)品，低溫極限工況下，系統(tǒng)節(jié)省的每一份熱量，減少的每一次振動，都是在極端氣候條件下，對用戶熱舒適需求的有力保障。在保證穩(wěn)定性的同時，挖掘系統(tǒng)的節(jié)能潛力，美的以鐵代銅的技術(shù)路徑為行業(yè)材料變革打開了新的思路。
認知破冰 從唯銅論到系統(tǒng)最優(yōu)的理念變革?
“人心中的成見是一座大山，任你怎么努力都休想搬動”，這句電影《哪吒》中的廣為流傳的臺詞，也是空調(diào)行業(yè)推動銅管替代的真實寫照。
歷經(jīng)百年發(fā)展，銅材在空調(diào)行業(yè)乃至用戶心目中已經(jīng)逐漸從制造空調(diào)的優(yōu)質(zhì)材料轉(zhuǎn)變成唯一材料。管道必須全部采用銅材，用鐵管或鋁管代替的空調(diào)質(zhì)量差等想法似乎成為了行業(yè)的鐵律，在這種唯材質(zhì)論調(diào)下，美的推動鐵管代替銅管無疑需要極大的魄力和勇氣。
習(xí)慣的認知難以改變，并不意味不能改變。行業(yè)及用戶對于鐵材難以替換銅材想法的根本原因，其實是基于對于鐵管替代后產(chǎn)品質(zhì)量的擔(dān)憂與不確定性。但空調(diào)的性能是壓縮機、換熱器、管路、控制算法等多部件協(xié)同的結(jié)果，放大單一材料的重要程度，從而忽視系統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)性，本身是對技術(shù)的一種誤讀。
為了保證用戶在使用真暖空氣能中央空調(diào)過程中沒有后顧之憂，美的在其十年質(zhì)保的政策范圍內(nèi)，將鐵管部件納入其中，解構(gòu)了傳統(tǒng)廠商對鐵管材料應(yīng)用的心理桎梏。在產(chǎn)研階段，美的也在持續(xù)推動材料研究創(chuàng)新，通過極端溫度交替試驗、材料應(yīng)力測試等方式，構(gòu)建從實驗室到工程場景的技術(shù)信任鏈條。
同時，美的還聯(lián)合眾多研究單位，探討更新多材料換熱器性能評價體系，避免過度單一材質(zhì)參數(shù)權(quán)重，推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從“材質(zhì)本位”向“系統(tǒng)效能”范式轉(zhuǎn)型，提高行業(yè)、用戶對新型材料的認知，引導(dǎo)用戶價值判斷回歸能效本質(zhì)，從根本上推動暖通行業(yè)突破“唯銅論”的認知窠臼。
當(dāng)傳統(tǒng)與創(chuàng)新展開碰撞，美的真暖系列鐵管革命的背后，既是材料科學(xué)的勝利，也是技術(shù)創(chuàng)新本質(zhì)的重新解讀，即創(chuàng)新不在于顛覆常識，而在于重新定義何為“常識”。
