

材料创新推动空调和热泵系统碳减排
随着气候变化和生活水平的提高,全球(尤其是在城市地区)对供暖和制冷的需求激增。然而,人们的注意力正转向空调和热泵系统的环境成本,建筑物约占全球二氧化碳排放量的28%。人们正在竞相改进在不损害地球环境的情况下调节室内气候的技术。
压缩机阀门的重要作用
空调系统越来越多地被设计为提供全年功能,并融合了制冷和制热技术。这种双重功能不仅兼顾了舒适性和节能性,也表明随着暖通空调 (HVAC) 使用率的增加,减少与暖通空调 (HVAC) 运行相关的排放的迫切需求。实现这些减排的关键部件,虽然经常被忽视,却深藏在系统内部:压缩机阀门。
这个小部件在暖通空调系统(HVAC)的能量动态中起着关键作用,其性能和耐用性与其制造材料直接相关。由于压缩机阀门在剧烈的压力和温度变化下运行,长期以来的挑战在于设计出能够承受这种条件且不降低性能或导致效率低下的材料。
Freeflex 是瑞典材料技术公司 Alleima 开发的新一代不锈钢合金。Freeflex 以高性能钢材的传统为基础,采用独特的成分,碳、铬和铜含量较高,使其在疲劳条件下具有卓越的机械强度和韧性。Alleima 部门经理 Remco Jongen 表示:“Freeflex 卓越的抗疲劳和耐磨性使其能够实现更先进的阀门设计,从而支持更节能的压缩机运行。”
下一代可持续压缩机钢
由于性能最终取决于压缩机的设计,很难确定 Freeflex 对节能的贡献百分比。但值得一提的是,Freeflex Core(Freeflex 系列两种钢材之一)已被多款目前已投入量产的新型高效压缩机用作阀门材料。这些商业化应用明确且市场化地验证了 Freeflex 在提升压缩机能效方面所发挥的作用,尤其是在高需求应用中。虽然其前身 Hiflex 本身仍然是一种高性能解决方案,但 Freeflex 的材料特性使其更符合下一代压缩机的能效要求。
Freeflex 增强材料特性的关键优势之一是,凭借其卓越的抗疲劳和耐磨性,它能够减少压缩机阀门的厚度,即使阀门厚度更薄,也能承受数百万次压力循环。此外,Freeflex 优化的微观结构提供了更高的稳定性和尺寸控制,这对于精密制造更薄的组件至关重要。这些特性相结合,可以提高能源效率,因为更薄的阀门响应速度更快,操作所需的力更小,同时还能通过降低机械阻力和振动来降低噪音。
除了效率之外,Freeflex 还能提升声学性能。更安静的运行正成为下一代热泵和空调机组的标志,尤其是在系统小型化并安装在住宅或对噪音敏感的商业环境中的情况下。虽然压缩机的噪音水平很大程度上取决于整体系统设计和运行条件,但 Freeflex 增强的弹性和结构完整性使工程师能够探索与传统马氏体钢相比,能够降低机械振动和运行噪音的配置。
此外,全球范围内,HVAC 系统面临着越来越严格的监管压力,需要满足更严格的环保标准。例如,欧盟和北美正在逐步实施更严格的生态设计法规,以推动压缩机制造商不仅要满足能源效率方面的目标,还要满足压缩机小型化、制冷剂合规性和减少碳足迹方面的目标。虽然目前尚无针对压缩机阀门钢的特定材料认证,但 Freeflex 等材料旨在支持其符合这些更广泛的监管方向,从而为 HVAC 产品的未来发展提供助力。
然而,这些创新并非孤立发展,Alleima 与全球众多压缩机和阀门制造商保持着密切的研发合作关系。这些合作对于确保 Freeflex 合金能够适应不断发展的压缩机设计至关重要,并有助于共享知识和迭代改进,从而确保材料进步转化为该领域切实的系统级收益。材料科学、工程设计和监管方向的融合正在重塑暖通空调 (HVAC) 行业,供暖和制冷技术将变得更加一体化,尤其是在热泵取代化石燃料供暖的地区。
根据国际能源署的数据,到2050年,全球空调需求将增长两倍,因此,兼具长期耐用性和可衡量节能效果的解决方案对于以负责任的方式满足这一需求至关重要。Freeflex等先进材料正在推动供暖和制冷系统设计方式的变革,从而开发出比以往更清洁、更安静、更高效的空调设备。