微通道铝扁管(又称“平行流铝扁管”)是一种採用精炼铝棒、通过热挤压、经表面喷锌防腐处理,薄壁多孔扁形管状材料,主要套用于各种冷剂的空调系统中,作为承载新型环保製冷剂的管道零部件,採用新型环保制是新一代平行流微通道空调换热器的关键材料。
基本介绍
- 中文名:微通道铝扁管
- 外文名:Acer micro channel aluminum flat tube
- 别名:平行流铝扁管
- 套用:各种冷剂的空调系统
- 地位:在汽车空调系统上获得强制使用
- 市场需求:极大
基本介绍
英文名称:Acer micro channel aluminum flat tube

产品现状
微通道铝管是一种新型环保製冷剂承载管道部件,首先在汽车空调系统上获得强制使用(欧盟规定为1996 年,中国规定为2002 年)。该产品由于技术含量高、生产难度极大,2010年之前,世界上仅有挪威的海德鲁、日本的三菱和古河、韩国一进等极少数厂家生产,其生产技术基本上被其垄断,内资企业根本没有能力生产,国内汽车空调换热器厂商所需的该材料,只能从上述国外厂家设在中国的独资子公司或者直接进口获得。
关键技术
由于微通道铝管技术含量高,生产难度极大,最小品种宽度为12mm,厚度仅1mm,却要有12-16个孔。其难点主要体现在以下6个方面:
1.超大挤压比
挤压比是指材料热挤压前的断面积同挤压后的断面积之间的比例,一般情况下在8~50倍,而微通道铝管断面积仅为4px2 左右,挤压比要达到400倍以上,是铝挤压极限工艺的8倍多。
2.超高尺寸精度
微通道铝管尺寸精度远高于《铝及铝合金研究要热挤压管》国家标準。按国家标準,典型品种宽度16mm尺寸偏差为±0.3mm,而微通道铝管宽度尺寸偏差为±0.03mm,要求高的甚至需提高到±0.01~±0.02mm。
3.气密性
一套微通道热交换器大约有50~150支微通道铝管,只要一支出现气密性缺陷(如气孔、夹杂等),则整个空调器就会报废,因此质量标準以PPM(100万件)计,衡量标準为15PPM以下。
4.高品质棒材
微通道铝管其最小极限壁厚仅0.13mm,如果铸棒材料纯净度和含氢量达不到要求的话,只要有一个很细微的气孔或者夹杂物,都会使微通道铝管的薄壁产生泄漏,故必须採用高纯度精炼棒,含氢量≤0.09%。
5.表面喷锌技术
由于微通道铝管内有製冷剂介质,外有大气腐蚀,很容易因点腐蚀作用而产生泄漏,必须在其外表面喷上薄薄的一层锌从而保护管壁不发生腐蚀。国内至今还没有能提供合格喷锌设备的厂家,国际上也只有极少数的厂家能提供。
6.线上探伤和检测技术
由于微通道铝管技术难度大、难点多,在生产过程中如何运用科学、有效的线上探伤、表面质量等检测手段,及时检出(标记)有缺陷的产品,对微通道铝管的质量控制极为关键。
製作工艺
1、模具设计和加工技术能力:
主要包括极低挤压突破力和极高尺寸精度及特殊成型能力和拥有极强耐磨性能热挤压模具的设计、製造技术;模具内壁耐磨、耐热、超润滑技术的充分套用;单台多支共挤模具多点温度精密控制技术等。
2、挤压工艺控制技术能力:
主要包括挤压机模筒恆温加热、等速挤压技术;铸棒的梯度加热技术;多孔微超薄壁均衡挤压、热能消除及保持所有环节不产生产品变形的因素和产品缺陷的技术;单台多支产品收排卷装置和同步控制技术等。
3、综合使用调试能力
主要包括按照产品生产要求对各种设备进行选择、改造、调试和组合的能力;线上喷锌及控制技术;釺料辊涂线上检测、缺陷标记和控制反馈技术; 产品开卷、精整、矫直和无屑切割技术等。
4、应变和快速反应的能力
主要表现为对生产过程中出现的各类问题及时发现根源并能否找出解决办法能力和快速反应机制。
发展历史
① 冷媒的历史变迁
1989年,第一项限制使用CFC的国际协定——蒙特娄议定书正式签定,从而加速了保护臭氧免受化学物质破坏的进程。当时选择的替代品首选为R22,现绝大部分家商用空调等电器沿用至今。但R22 的大量消耗又会给地球带来了另一个灾难性破坏——温室气体效应, 所以也被下达了禁用令:2003年压缩为65%,2010年为35%,2015年为10%,2020年全面禁止(后调整2030年)!而先后改用R134a、R407C、R410a等新型环保製冷,并首先在汽车空调系统上获得强制使用(欧盟规定为1996年,中国规定为2002年)。现比较普遍採用高压力和高气体密度的R410a,不但可以用更小排气量的压缩机,还可以用更小直径的管路和阀门,因此成为世界範围内家商用製冷剂的最佳选择。而兼具耐高压的平行流微通流蒸发器和冷凝器又成为家用和商用空调系统的不二之选。
② 车用空调率先进入微通道时代
微通道热交换器(俗称平行流蒸发器和冷凝器),最早在1981年由美国史丹福大学的两位教授研究出来,1996年开始强制性套用于以环保冷媒R134a 为製冷剂的汽车空调系统,目前全球所有的汽车空调系统均使用这种微通道热交换器。
③ 家用、商用空调蓄势待发
而家用和商用空调系统上微通道换热器的套用要晚得多。首先是最快转向R410a的日本市场,从最早使用于小于2 匹的小型空调中,并逐渐向大型空调进军,同时,为取得高效能而採取扩大空调换热面积这一提高能效比的措施。而扩大空调换热面积的首选部件无疑就是全铝微通道换热器。
随着禁用令期限的越来越近,越来越多的国内外知名空调企业已开始研发使用全铝微通道换热器。美国早在九年前就开始在家用空调上使用全铝微通道换热器,美国空调业的航母“约克”已100%在产品上使用了全铝微通道换热器;日本和韩国的空调生产企业,如夏普,三星等早在几年前就开始了微通道换热器的研究。
而中国,加速家、商用空调的更新换代更具迫切性:
首先,中国空调产量在多年前就成为世界第一,近年来更是占全球空调年产量的70%以上,限制和禁用对中国是首当其冲;
其次,中国家、商用空调市场竞争异常激烈,加上铜价高涨使企业难以承受,迫使企业加快“铝代铜”和新技术套用的步伐,即要符合环保、增效、节能,同时又要大幅度降低成本,而同样体积的铝价仅为铜价的十二分之一,套用平行流技术理所当然成为降低成本的主攻方向;
第三,国家出台了一系列带有强制性的节能政策、法律法规和产业标準。而空调要达到节能主要有三条:一是採用变频控制,但变频器会增加很多成本;二是在铜管换热器上把製冷剂直接更换成R410a冷媒,但会导致成本更高。三是使用平行流微通道换热器,既符合环保、有效节能,又可降低成本50%以上。因此,微通道成了家、商用空调更新换代的最佳选择和出路。
市场分析
自2002年之后,中国汽车行业开始进入爆发式增长阶段。到2009年,中国取代美国成为世界上最大的汽车销售市场,结束了由福特公司开始的美国长达一个多世纪的汽车统治地位。不仅如此,2009年,中国的汽车产量超过了日本和美国的总和,取代了日本汽车工业保持的世界第一的位置。2009年中国汽车工业产销总量分别达到1379.1万辆和1364.48万辆,同比增长48.30%和46.15%。2010年,汽车产销分别为1826.47万辆和1806.19万辆,同比增长32.44%和32.37%,保持了世界第一的地位。2011年在我国汽车业步伐放缓的背景下,依然有5%左右的增长率。预计未来十年,我国汽车市场年均增长率将达到7.1%,到2020年中国汽车市场的销量有望占据全球汽车总销量的一半以上,将是美国市场销量的两倍左右,中国汽车市场前景非常广阔。
按照2011年中国汽车产量1900万辆,每个汽车空调平均需用微扁通道铝管1.05公斤(用量範围为0.8~1.6公斤)计算,汽车空调的年需求量约为2万吨,加上中高档车的维修市场用量则约计为0.5万吨,家用、商用空调约0.5万吨,合计约为3万吨。而目前中国境内生产厂的实际产量仅为2万吨左右,仅占实际需求量的不到70%,而1万吨左右的缺口必须依赖进口。
据空调网统计数据显示,2010年我国家用、商用空调的产销规模冲破了8180万台大关。2011年按9000万台、平均每台微通道铝管用料3公斤计算,中国家商用空调的市场潜在需求应为27万吨,再加上空调之外的其它家商用电器,市场潜在需求将达到30万吨以上。而目前仅有很少量的出口空调使用微通道换热器,这部分的微通道铝管目前全部依赖进口。家、商用空调等电器换热器的更新换代已成为必然趋势,在国家环保节能优惠政策的激励下,预计近几年将呈爆炸式增长。而全球家、商用空调目前仅美国、日本等极少数国家开始套用微通道换热器,其潜在需求量同样可观、市场巨大。
除汽车空调,家用、商用空调两大市场之外,微通道技术的套用领域十分广泛。可套用于冰柜、冰柜、洗碗机等电器上;还可套用于冷库、发电机冷却、食品自动售货机、空分设备、冰场、泳池加热等设施设备上;甚至可套用于飞机、坦克、潜艇、宇航飞船等高端领域。
根据上述三个目标市场的分析,对微通道铝管在目前、2015年、2030年的需求量预测如下:
市场类别 | 需求量预测(吨) | 备注 | ||
2011年 | 2015年 | 2030年 | ||
汽车空调 | 70000 | 73000 | 85000 | 按平均年1%的低增长率预测 |
家用商用空调 | 10000 | 100000 | 400000 | 2015年前按平均年80%的增长率预测 |
其它套用 | 0 | 5000 | 15000 | 目前其它套用市场已套用,因数量极少,不列入预测範围 |
合 计 | 80000 | 178000 | 500000 |
从上表看出到2015年部分限用时,微通道铝管的需求量是现在的两倍以上,而到2030年全面禁用时,需求量将是现在的五倍。