通過此次獲得2023年國家科技進步獎二等獎的《空氣源熱泵多品位熱能高效供應關鍵技術與應用》項目,讓外界看到了隱藏在美的集團“科技領先”戰略背后的長期主義,正在落地生根并持續開花結果。
“在空氣源熱泵領域,我們已經投入并布局近20年的時間,通過家用空調、樓宇科技、工業技術等橫跨多個事業部門協同合作,以及校企聯合技術攻關,從一系列原創技術的創新,到壓縮機等核心部件的突破,再到家用和商用等不同領域的整機和解決方案,實現在中國和歐洲等全球多個市場占比的全面領跑”。
最新發布的國家科學技術進步獎名單顯示:美的集團參與的《空氣源熱泵多品位熱能高效供應關鍵技術與應用》項目,榮獲2023年度國家科技進步獎二等獎。這不只是熱泵行業2023年度唯一獲得國家科技大獎的項目,美的也是熱泵行業唯一獲獎的企業。這也是美的集團第三次收獲國家科技進步獎。
出席國家科技大會并現場領獎的美的樓宇科技事業部水機產品公司總經理兼研發中心負責人駱名文在接受《中國企業報》記者采訪時坦言,長期性、持續性和系統性投入,才成就今天美的在空氣源熱泵技術、產品和市場上的領先地位。
近20年的持續性投入和布局
此次獲得國家科技進步獎二等獎的《空氣源熱泵多品位熱能高效供應關鍵技術與應用》項目,主要實現了三大技術突破:研發了從空氣環境吸熱并高效制取生活熱水的新方法、提出了基于水蒸氣壓縮的跨100度溫升的大溫升空氣源熱泵技術、發明了基于氣液混合噴射壓縮的超低溫空氣源熱泵供熱方法。
聚焦這一科技成果,共獲得授權國際專利5項、國家發明專利64項,制定國家標準5項、行業標準及規范7項,發表論文35篇。對此,駱名文告訴《中國企業報》記者,背靠美的集團獨有的“四級研發體系”組織架構與“三個一代”技術架構,聚焦空氣源熱泵這個項目共經歷三個重要發展節點的突破和成長。
第一階段是從2003年開始,中國引進空氣源熱泵技術,美的則是在2007年與美國GE(通用電氣)合作開發整體式的空氣源熱泵熱水器并返銷美國市場,實現了美的在這個領域的技術占位并成熟化。
第二個階段是國家2015年在北京等北方地區推行煤改電取暖政策,政府補貼居民通過空氣源熱泵產品替代燃煤鍋爐,美的在此后3年時間以空氣源熱泵產品參與并助力北方地區煤改電項目,為藍天計劃做出重要貢獻。
第三個階段就是2022年初,隨著俄烏戰爭引發的歐洲天然氣供應等能源危機,加速空氣源熱泵成為歐洲多國的重要采暖方式,這個時候以美的為代表的中國企業開始占據主導地位。
多年來,美的聚焦空氣源熱泵項目重點在兩個維度進行持續突破:一是,極端甚至惡劣工作環境下,讓產品運行擁有高可靠性。比如,讓空氣源熱泵的工作環境最低可以突破零下35度,最高環境溫度可以突破40度以上,適應全國各地環境溫度變化。同時,提供熱水從30度的地板采暖到50度的生活熱水,以及80度高溫熱水,甚至100度到180度的蒸汽工業用熱都可以;二是,提高產品的運行效率,滿足家用、工業多場景應用的經濟性優勢。比如日常家庭用熱水,空氣源熱泵1度電就可以創造電熱水器4度電的熱水;同樣在家庭采暖應用上經濟成本也非常顯著。
產品和技術的前瞻性布局和持續性投入,最終為美的在全球空氣源熱泵市場的持續引領確定“遙遙領先”地位。《中國企業報》記者獲悉,就在2024年上半年,美的在這一領域國內市場有望取得70%增長,在歐洲等海外市場也有望取得50%以上的增長。這種在市場份額高占比背景下繼續大幅度增長,正是得益于美的“厚積薄發”和“長期主義”的結果。
家用商用到全場景熱水應用
來自國際能源署(IEA)的用能統計數據表明:熱能占據終端能耗的50%,其中熱水、采暖及蒸汽供應是終端熱能的主要形式。傳統的燃煤、燃氣供熱碳排放高,直接電加熱的經濟成本高,太陽能供熱具有能量密度低和間歇性的缺陷。在“雙碳”戰略下迫切需要高效、低碳、經濟的供熱模式。
20多年的技術創新和市場化探索顯示:利用熱泵從空氣中高效吸熱,可以有效提升熱能品位并高效輸出,實現低碳供熱。《中國企業報》記者了解到,聚焦空氣源熱泵的市場化應用,美的已經形成了從單一產品、設備,到系統化的高品質解決方案的全面覆蓋,完成了從熱水、采暖到蒸汽的多產品線布局,實現了從家庭生活熱水、家庭采暖,以及農業種植、漁業養殖、工業印染等全場景的多用途覆蓋。
除了很多家庭的熱水、采暖場景,駱名文告訴《中國企業報》記者,包括很多大學的游泳池水加熱、宿舍供暖,衣服印染、金屬電鍍,農業的家畜養殖與褪毛,蔬果大棚種植,以及糧草、農產品、煙草、木材等烘干,食品的殺菌、高溫清洗等,可以說當前社會所有用熱的領域,都可以使用空氣源熱泵。
目前,美的熱泵產品實現中國全域市場,以及歐美等海外覆蓋,并參與多個重要基礎設施場館供熱項目建設,進駐北京大興機場采暖項目、黑龍江漠河電子五所試驗站項目、西藏那曲嘉黎縣集中供暖項目,還成為美國政府工程采購最大贏家。
同時,由美的家用空調開發的熱泵熱水器,產品COP(能效比)高達到4.73,即1份電能可以產生4.73份熱量,兼顧舒適、節能與經濟性能等多種優勢,最終還憑借超高能效并創新性地提出以全年綜合能效來評定產品,為國家標準制訂提供有力參考,并為消費者帶來了顯著的經濟效益。
基于《空氣源熱泵多品位熱能高效供應關鍵技術與應用》項目的科技創新成果和產品、方案系統化布局,近年來美的實現了在空氣源熱泵供熱水、采暖和供工業蒸汽等供熱新技術的行業引領和應用推廣。
以長期主義夯實科技領先
近年來,聚焦“科技領先”戰略,基于全球化創新體系和平臺實現科技創新的“專業化深耕與跨產業協同”突破,這也讓美的集團科技創新正在各個行業步入一輪收獲期和領跑期。
作為輕工行業最高級別的科技獎項,今年發布的中國輕工業聯合會科技進步獎名單顯示:美的集團共有7個項目獲獎,其中2個項目獲得一等獎;工信部公布第八批國家級制造業單項冠軍企業,美的集團旗下的威靈電機(廣東威靈電機制造有限公司)獲頒“制造業單項冠軍企業”證書;美的集團旗下廚房和熱水事業部的全屋用水“多場景健康飲用水的智能可調選擇性過濾關鍵技術及其產業化”項目獲得2024“中國膜工業協會科學技術獎”一等獎,為行業最高榮譽。
與很多企業的科技創新,更多是專業化的深耕不同,美的集團的科技創新在專業化之外還探索跨產業的協同。比如,此次斬獲國家科技進步獎的熱泵項目,就是由美的中央研究院等集團級研究平臺與樓宇科技、工業技術、家用空調等各業務板塊的研發單位協同創新的成果。
美的工業技術事業群GMCC美芝研發主任工程師楊國用表示,這次獲獎的項目其中一個就是原創發明基于氣液混合噴射壓縮的超低溫空氣源熱泵供熱方法。“以前氣液混合噴射技術在壓縮機行業就沒有應用先例,因為這種技術應用在壓縮機上性能很難穩定,往往一兩百個小時就會出現故障甚至損壞,我們通過與日本專家溝通,他們提出三個方案也很難實現,最終就通過材料、結構、系統等多個行業的自研自創,實現噴射技術在壓縮機上的全面應用,壽命普通高達3000小時,甚至極端時間可以達到5000小時,最終這也保證空氣源熱泵應用打破過去在北方極寒地區的禁區”。
除了在核心部件上協同創新,同時在品類上美的還基于不同應用場景和領域進行協同創新。美的家用空調事業部家中產品經理兼平臺架構師雷俊杰透露,“在空氣源熱泵熱水器上,家用空調事業部和樓宇科技事業群,都有各自的熱泵產品布局和儲備,但家用空調很早就推出行業能效最高的空氣源熱泵熱水器,在節流技術和高效微通道換熱技術上擁有成熟的創新成果,通過樓宇科技的協同創新,就大大提升了空氣源熱泵的產品能效、經濟性和季節適應性,實現了相互的產品和技術支撐”。
除了空氣源熱泵技術,近年來美的集團還在積極拓展并布局下一代制冷、下一代凈味、全球最高能效、儲能等重大共性項目,全面構建全球領先的研發能力。近5年美的集團研發投入共計近600億元、全球研發人員超2.3萬名,2023年研發投入145.83億元,再創新高之際也堅定了企業科技驅動和引領的發展方向。
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