自從一百多年前威利斯·開利博士發(fā)明了科學(xué)空調(diào)以來(lái)，全球空調(diào)工業(yè)的一直保持著高速的發(fā)展，制冷技術(shù)在不斷革新的同時(shí)也為人類的生活帶來(lái)了革命性的變化。而中國(guó)作為空調(diào)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大基地，其制冷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也影響著整個(gè)世界的制冷領(lǐng)域革新速度。由于我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，也是制冷空調(diào)工業(yè)的一個(gè)巨大市場(chǎng)，而且隨著近年來(lái)資金大量的投入，我國(guó)的制冷產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值也得到了飛速發(fā)展。1999年以來(lái)，我國(guó)的空調(diào)產(chǎn)量一直居世界首位，并在2005年中國(guó)空調(diào)出口量首次超過內(nèi)銷，使得全球百分之75%的空調(diào)都來(lái)自中國(guó)。但伴隨著中國(guó)制冷領(lǐng)域的快速發(fā)展，空調(diào)行業(yè)也遇到了一系列的難題。

隨著最近幾十年經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)品復(fù)雜度的不斷增加，世界各國(guó)對(duì)礦產(chǎn)的需求量正在呈指數(shù)型增長(zhǎng)。而且毫無(wú)疑問，這一情況會(huì)因?yàn)槿藗兩钏返奶岣吆涂萍嫉倪M(jìn)步而進(jìn)一步的加劇，并且未來(lái)世界各國(guó)對(duì)礦產(chǎn)的要求不僅僅是數(shù)量上的，同時(shí)也要求其具有高質(zhì)量。在眾多礦產(chǎn)資源中，銅金屬由于其特殊的熱傳導(dǎo)性和相對(duì)低廉的價(jià)格而廣泛應(yīng)用于我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域中。在這些領(lǐng)域中，家用空調(diào)行業(yè)對(duì)銅材料依賴性尤其明顯。目前市面上的家用分體式冷暖機(jī)主要由四大部分構(gòu)成：壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流部件和蒸發(fā)器。而這些家用空調(diào)采用的蒸發(fā)器和冷凝器，以及連接各個(gè)組件的管路，基本上都是采用銅材料制作的。因此銅材料的成本基本上占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)原材和零部件成本的15%。粗略計(jì)算，一臺(tái)空調(diào)整機(jī)用銅量為10kg左右，2013年空調(diào)年產(chǎn)量市場(chǎng)預(yù)測(cè)約為10500萬(wàn)臺(tái)，則空調(diào)行業(yè)總耗銅量約為10億千克，約占國(guó)內(nèi)銅材料年總消耗量的21%。按照現(xiàn)有銅價(jià)4.8萬(wàn)元/噸來(lái)計(jì)算每年空調(diào)行業(yè)用銅高達(dá)480多億元人民幣。最近幾年銅價(jià)不停的上漲和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，給空調(diào)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的壓力。因此，在空調(diào)上減少對(duì)銅的消耗不僅能響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的政策，也對(duì)整個(gè)空調(diào)行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略有著積極的作用。

盡管空調(diào)行業(yè)對(duì)銅礦的依賴性與日俱增，但銅資源儲(chǔ)量的現(xiàn)狀卻越來(lái)越令人擔(dān)憂。研究表明，在目前全球已探明儲(chǔ)量和現(xiàn)有的開采速度下，銅資源只能持續(xù)供應(yīng)60年。而且在過去五年內(nèi)全球精銅消耗量增加了將近300%。作為全球最大的生產(chǎn)和消耗地，中國(guó)也同樣面臨著銅資源迅速縮減的危機(jī)。從1999年開始，中國(guó)每年的銅消耗量都按照15%的比率在增長(zhǎng)，在2009年，其精銅消耗量已超過400萬(wàn)噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)完全探明的銅資源儲(chǔ)量為6410萬(wàn)噸，其中1378萬(wàn)噸未開發(fā)，而且這些未開發(fā)的銅礦大部分都是低品位的和難開采礦。因此，如何在空調(diào)行業(yè)減少銅材的損耗演的尤為重要。目前，很多企業(yè)考慮使用其他金屬來(lái)代替銅制作空調(diào)，而這其中由于鋁的熱物性和銅比較相似，所以其被用來(lái)制作換熱器的研究更為廣泛。目前我國(guó)鋁資源豐富，保有儲(chǔ)量為22.73億噸，且鋁的價(jià)格僅僅是銅的四分之一。如果使用鋁替代銅制作換熱器不僅可以緩解資源短缺問題，同時(shí)還可以降低成本，因此家用空調(diào)行業(yè)已經(jīng)開始著重考慮使用鋁材代替銅材，來(lái)緩解銅資源短缺給空調(diào)行業(yè)帶來(lái)的沖擊。

除了在材質(zhì)上選用鋁材來(lái)代替銅材之外，采用小管徑的空調(diào)換熱器也是目前空調(diào)行業(yè)中用來(lái)緩解空調(diào)行業(yè)銅材損耗的研究熱點(diǎn)。以現(xiàn)在目前市面上的圓管管翅式空調(diào)換熱器來(lái)說(shuō)，蒸發(fā)器和冷凝器基本上都是采用外徑為7mm的內(nèi)螺紋銅管外加鋁翅片的方式形成的，而采用小管徑的空調(diào)換熱器，類似于5mm或者更小的換熱器，也可以很有效的在整機(jī)空調(diào)上減少銅的損耗，因?yàn)檎舭l(fā)器和冷凝器的耗銅量約為整個(gè)空調(diào)的總耗銅量的80%。但是采用小管徑的空調(diào)換熱器時(shí)也會(huì)帶來(lái)一些問題。由于管徑的減小，整個(gè)換熱器的換熱面積下降，制冷劑側(cè)流動(dòng)截面積的減小，其整個(gè)系統(tǒng)的壓損也會(huì)增大，壓縮機(jī)的功率損耗也會(huì)相應(yīng)的增加，從而造成整機(jī)能效比的下降。2010年六月份開始，國(guó)家開始對(duì)市場(chǎng)上的家用空調(diào)器實(shí)施新的能效標(biāo)準(zhǔn)，新的能效標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)入市場(chǎng)的定頻空調(diào)的能效限制改為3級(jí)，相當(dāng)于舊能效標(biāo)準(zhǔn)的2級(jí)。因此，雖然使用小管徑空調(diào)換熱器可以節(jié)省銅材的損耗，但是同時(shí)時(shí)造成的能效比下降也會(huì)限制空調(diào)進(jìn)入市場(chǎng)。

目前在亞洲地區(qū)最主要應(yīng)用與普通家庭的空調(diào)仍然是額定制冷量小于4500W的，擁有此額定制冷量的空調(diào)要進(jìn)入市場(chǎng)必須達(dá)到新的能效標(biāo)準(zhǔn)3.2，因此想要在家用空調(diào)行業(yè)廣泛應(yīng)用小管徑空調(diào)換熱器時(shí)，就必須積極研究和開發(fā)新的節(jié)能技術(shù)來(lái)優(yōu)化基于小管徑換熱器的空調(diào)系統(tǒng)，使其制冷系數(shù)能夠達(dá)到新能效比的要求。

空調(diào)行業(yè)除了面臨銅資源短缺、能效比標(biāo)準(zhǔn)提高等造成的難題，其所使用的制冷劑對(duì)環(huán)境的沖擊也是空調(diào)行業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，并深刻影響著空調(diào)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。作為目前空調(diào)系統(tǒng)中的普遍使用的制冷工質(zhì)，HCFCs因?yàn)槠漭^好的熱物性能在家用空調(diào)行業(yè)和熱泵應(yīng)用中非常廣泛。但作為一種氟氯化合物，HCFCs在排放到大氣后將會(huì)嚴(yán)重?fù)p害臭氧層，而且其在大氣中存活壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境所造成的影響是巨大的。為了保護(hù)環(huán)境不被過度破壞，許多國(guó)際環(huán)保組織針對(duì)HCFCs的使用制定了很多限制條文，早前在加拿大制定的《蒙特利爾議定書》就將HCFCs替代的期限提前至2020年。由于我國(guó)還處于發(fā)展中階段，所面臨的壓力也是巨大的。目前在我國(guó)制冷和泡沫行業(yè)是HCFCs的主要排放源，約占總量的99%，這其中家用空調(diào)行業(yè)排放量居第一位。由于未來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的將保持較快的增長(zhǎng)速度，HCFCs的消費(fèi)需求也將越來(lái)越大，所以現(xiàn)階段在家用空調(diào)行業(yè)研究HCFC替代物質(zhì)及相關(guān)的技術(shù)迫在眉睫。

因此，在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的空調(diào)行業(yè)，研究高效、低耗材的換熱器勢(shì)在必行，而且，開發(fā)高效節(jié)能換熱器，以及尋找新的制冷劑替代傳統(tǒng)制冷劑，對(duì)于整個(gè)空調(diào)行業(yè)迎接新的能效標(biāo)準(zhǔn)，降低對(duì)環(huán)境的破壞程度，降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和推進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。