AWE一線：產(chǎn)學(xué)研力量“合流“，創(chuàng)生海爾空調(diào)“可變分流”技術(shù)

在海爾看來，這個(gè)“既要、又要、還要”的需求，不是用戶有問題，而是企業(yè)要用技術(shù)解決的行業(yè)難題。最近，這個(gè)難題在海爾終于得到了破解。海爾空調(diào)創(chuàng)新研發(fā)的可變分流技術(shù)，讓空調(diào)制冷制熱效果得到大幅提升，且更加節(jié)能高效。

區(qū)別于傳統(tǒng)空調(diào)換熱器受制于流路方式固定的問題，可變分流技術(shù)通過對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改造，實(shí)現(xiàn)了制冷制熱流路方式的可變切換，徹底解決了空調(diào)能效不能發(fā)揮最優(yōu)、冷熱效果差的問題，還有效優(yōu)化了效能結(jié)構(gòu)。

目前，搭載可變分流技術(shù)的海爾空調(diào)正在2023中國(guó)家電及消費(fèi)電子博覽會(huì)（簡(jiǎn)稱AWE2023）上接受全球用戶“檢閱”。

圖：2023AWE現(xiàn)場(chǎng)海爾空調(diào)可變分流科技發(fā)布會(huì)

來自跨界的靈感和創(chuàng)意

據(jù)海爾空調(diào)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，可變分流技術(shù)的靈感來自可變車道設(shè)計(jì)：可變車道主要是針對(duì)部分高峰時(shí)段車流集中，但車道偏少，或者早晚高峰時(shí)段來回車流量有明顯差異的路段而設(shè)置的可以變換行車方向的車道?？勺冘嚨乐饕O(shè)置在交叉口，可依據(jù)不同時(shí)段車輛流量流向的特點(diǎn)，對(duì)流向進(jìn)行靈活調(diào)控，變換車道的行駛方向，緩解交通壓力。

圖：可變車道指示牌

類比來看，在空調(diào)制冷和制熱系統(tǒng)中，發(fā)熱器都是銅管，冷媒在制冷制熱中的作用，只是流向的一個(gè)轉(zhuǎn)變，但制冷的時(shí)候，室外機(jī)要散熱，要求的管路支路少；而制熱的時(shí)候，室外機(jī)吸熱，要求的管路支路多?！翱梢圆扇≡黾又返姆绞剑@顯然并不是一個(gè)高性價(jià)比的方案?！焙柨照{(diào)科研人員表示。

一直以來，空調(diào)行業(yè)要兼顧制冷和制熱兩套循環(huán)來設(shè)計(jì)系統(tǒng)，普遍采取的做法，是取一個(gè)折中：犧牲一些制冷的設(shè)計(jì)，再犧牲一些制熱設(shè)計(jì)，從而達(dá)到一個(gè)最具性價(jià)比的均衡。但對(duì)用戶來說，“被犧牲”的制熱設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致空調(diào)在冬天需要運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到理想溫度，費(fèi)時(shí)費(fèi)電不說，用戶體驗(yàn)也不好。

海爾研發(fā)團(tuán)隊(duì)借鑒可變車道的基本原理，在設(shè)計(jì)上通過增加兩個(gè)通斷閥，來調(diào)節(jié)冷媒流路支路的使用：制冷時(shí)，截?cái)嗖糠至髀罚瑲怏w經(jīng)過的管道比較長(zhǎng)，流出來的溫度就很低，流速快；制熱時(shí)，完全導(dǎo)通，支路數(shù)多，氣體經(jīng)過的管道短，傳熱系數(shù)高——這就是可變分流技術(shù)。

圖：2023AWE現(xiàn)場(chǎng)海爾空調(diào)可變分流科技原理展示

聽起來似乎并不復(fù)雜，但實(shí)際研發(fā)中有幾個(gè)難點(diǎn)要突破，一是均分難——難以將支路冷媒均分；二是擇優(yōu)難——推演最佳路線，需要反復(fù)的仿真計(jì)算；三是閥體結(jié)構(gòu)難——閥芯要實(shí)現(xiàn)正向?qū)?，且逆向截止不?huì)發(fā)生泄露。此外，還有材料選用的問題等。

開放式創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同

就技術(shù)路線而言，海爾空調(diào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)這個(gè)方向信心十足，他們認(rèn)為，如果能實(shí)現(xiàn)這個(gè)方向的突破，極有可能帶來空調(diào)行業(yè)技術(shù)的代際變革，但在立項(xiàng)后長(zhǎng)達(dá)一年多時(shí)間里，他們并沒有找到一個(gè)令人滿意的落地方案，項(xiàng)目一度陷入停滯。

得益于海爾寬容試錯(cuò)的科研文化和開放式創(chuàng)新平臺(tái)HOPE的助力，空調(diào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)而尋求全網(wǎng)資源的支持，包括海爾體系內(nèi)的超前研究院，以及早已建立合作關(guān)系的西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)。

“高校的優(yōu)勢(shì)是在特定技術(shù)領(lǐng)域研究很深、很前沿，企業(yè)的優(yōu)勢(shì)是了解市場(chǎng)、擁有技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的資源和體系。海爾和許多具有技術(shù)專長(zhǎng)的高校建立了合作關(guān)系，在平臺(tái)上沉淀了20余萬專家。來自市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)的科研需求，被轉(zhuǎn)化成具體的技術(shù)攻關(guān)榜單，經(jīng)過海爾HOPE開放創(chuàng)新生態(tài)的鏈接、匹配，技術(shù)攻關(guān)榜單可以被精準(zhǔn)鏈接到不同的高校學(xué)院，企業(yè)和高校建立協(xié)同研發(fā)的團(tuán)隊(duì)，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，用生態(tài)的方式為技術(shù)創(chuàng)新提速?！眮碜院朒OPE的科研人員稱。

而在以往，通常是高校研發(fā)出一項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)由科技成果轉(zhuǎn)化，才有可能讓產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)和用戶受益——在這種傳統(tǒng)模式下，也有可能市場(chǎng)完全不買賬，導(dǎo)致高校大量的技術(shù)專利停留在實(shí)驗(yàn)室，甚至可能永遠(yuǎn)只是“一紙專利”。

西安交大團(tuán)隊(duì)和海爾空調(diào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行了理論分析、建模和模擬仿真，合力迅速開發(fā)出了第一個(gè)運(yùn)用可變分流技術(shù)的產(chǎn)品原型。其中，用到一個(gè)非常關(guān)鍵的部件，是微壓差低阻變流導(dǎo)向器——一種變相導(dǎo)向閥，這個(gè)關(guān)鍵部件決定了分流功能可否實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量。

因?yàn)檫@個(gè)裝置在空調(diào)產(chǎn)品的管路里以前是沒有的，所以需要“從0到1”地原創(chuàng)。海爾空調(diào)科研團(tuán)隊(duì)與全網(wǎng)前幾名的閥供應(yīng)商及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)建立了聯(lián)系，經(jīng)過反復(fù)對(duì)比、溝通之后，海爾空調(diào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)與閥供應(yīng)商研發(fā)團(tuán)隊(duì)合力，最終研發(fā)出來一種阻力小、可逆向、無泄露的閥。

可變分流技術(shù)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人至今記憶猶新：“彼時(shí)正是疫情管控最為嚴(yán)格的時(shí)候，研發(fā)團(tuán)隊(duì)去一線制作樣機(jī)，一待就是一個(gè)月，吃住全在工廠，打地鋪是常有的事，直到樣機(jī)完成。而后為了搶占市場(chǎng)先機(jī)，又開始了24小時(shí)不間斷的反復(fù)測(cè)試——當(dāng)時(shí)是2021年的國(guó)慶節(jié)，整個(gè)假期，我們都在實(shí)驗(yàn)室度過?！?/p>

原創(chuàng)科技引領(lǐng)行業(yè)變革

運(yùn)用了可變分流技術(shù)的機(jī)型量產(chǎn)上市后，迅速得到市場(chǎng)和用戶的積極反饋，上市至今一年多的時(shí)間里，銷售已超過400萬套。

海爾空調(diào)原創(chuàng)的可變分流技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)帶來空調(diào)行業(yè)突破性變革的技術(shù)，相關(guān)技術(shù)鑒定機(jī)構(gòu)給予這一技術(shù)充分肯定，目前，該技術(shù)已通過中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定，結(jié)果是“達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。同時(shí)，這一技術(shù)還布局了3項(xiàng)國(guó)際專利和12項(xiàng)國(guó)內(nèi)專利。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)后，空調(diào)高溫制冷量與低溫制熱量分別提升8%和10%。以海爾勁爽空調(diào)為例，應(yīng)用該技術(shù)后，制冷制熱模式下冷媒流速提升20%，均勻換熱效率提升16%，可以實(shí)現(xiàn)15秒速冷和30秒速熱。

圖：2023AWE現(xiàn)場(chǎng)海爾空調(diào)可變分流科技效果展示

在用戶體驗(yàn)提升的同時(shí)，該技術(shù)也創(chuàng)造了更多“綠色”，被中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)評(píng)為“節(jié)能減排科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”。根據(jù)海爾空調(diào)科研團(tuán)隊(duì)測(cè)算，應(yīng)用可變分流科技的海爾冷媒變流空調(diào)，單臺(tái)年耗電量能減少389度，每年可減排387kg二氧化碳和11.6kg二氧化硫。如果按型號(hào)年產(chǎn)500萬套來計(jì)算，將減排193.9萬噸二氧化碳和5.8萬噸二氧化硫，折算相當(dāng)于每年植樹約9695萬棵（按1棵樹每年吸收二氧化碳18kg計(jì)算），相當(dāng)于15個(gè)國(guó)家森林植物園。

全球?qū)I(yè)人士也對(duì)海爾空調(diào)可變分流技術(shù)給予了極高的評(píng)價(jià)：

日本名古屋大學(xué)頂尖專家森真人充分肯定了海爾可變分流科技對(duì)世界空調(diào)趨勢(shì)的引領(lǐng)性，他認(rèn)為“這是一種劃時(shí)代的技術(shù)”。

清華大學(xué)石文星教授認(rèn)為，海爾可變分流技術(shù)讓冷凝、蒸發(fā)換熱差異性能在結(jié)構(gòu)上能有機(jī)統(tǒng)合，是一項(xiàng)非常巧妙的節(jié)能技術(shù)，是空調(diào)近年難得的技術(shù)創(chuàng)新。

西安交通大學(xué)黃東教授認(rèn)為，海爾可變分流科技的誕生，為世界空調(diào)行業(yè)帶來了減碳新思路，“對(duì)中國(guó)甚至全球減碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有重大意義”。

改變世界的路，注定不是坦途。在科技強(qiáng)國(guó)路上，正涌現(xiàn)出更多可變分流這樣的原創(chuàng)科技，以及更多海爾這樣的科技企業(yè)。