通过此次获得2023年国家科技进步奖二等奖的《空气源热泵多品位热能高效供应关键技术与应用》项目,让外界看到了隐藏在美的集团“科技领先”战略背后的长期主义,正在落地生根并持续开花结果。
“在空气源热泵领域,我们已经投入并布局近20年的时间,通过家用空调、楼宇科技、工业技术等横跨多个事业部门协同合作,以及校企联合技术攻关,从一系列原创技术的创新,到压缩机等核心部件的突破,再到家用和商用等不同领域的整机和解决方案,实现在中国和欧洲等全球多个市场占比的全面领跑”。
最新发布的国家科学技术进步奖名单显示:美的集团参与的《空气源热泵多品位热能高效供应关键技术与应用》项目,荣获2023年度国家科技进步奖二等奖。这不只是热泵行业2023年度唯一获得国家科技大奖的项目,美的也是热泵行业唯一获奖的企业。这也是美的集团第三次收获国家科技进步奖。
出席国家科技大会并现场领奖的美的楼宇科技事业部水机产品公司总经理兼研发中心负责人骆名文在接受《中国企业报》记者采访时坦言,长期性、持续性和系统性投入,才成就今天美的在空气源热泵技术、产品和市场上的领先地位。
近20年的持续性投入和布局
此次获得国家科技进步奖二等奖的《空气源热泵多品位热能高效供应关键技术与应用》项目,主要实现了三大技术突破:研发了从空气环境吸热并高效制取生活热水的新方法、提出了基于水蒸气压缩的跨100度温升的大温升空气源热泵技术、发明了基于气液混合喷射压缩的超低温空气源热泵供热方法。
聚焦这一科技成果,共获得授权国际专利5项、国家发明专利64项,制定国家标准5项、行业标准及规范7项,发表论文35篇。对此,骆名文告诉《中国企业报》记者,背靠美的集团独有的“四级研发体系”组织架构与“三个一代”技术架构,聚焦空气源热泵这个项目共经历三个重要发展节点的突破和成长。
第一阶段是从2003年开始,中国引进空气源热泵技术,美的则是在2007年与美国GE(通用电气)合作开发整体式的空气源热泵热水器并返销美国市场,实现了美的在这个领域的技术占位并成熟化。
第二个阶段是国家2015年在北京等北方地区推行煤改电取暖政策,政府补贴居民通过空气源热泵产品替代燃煤锅炉,美的在此后3年时间以空气源热泵产品参与并助力北方地区煤改电项目,为蓝天计划做出重要贡献。
第三个阶段就是2022年初,随着俄乌战争引发的欧洲天然气供应等能源危机,加速空气源热泵成为欧洲多国的重要采暖方式,这个时候以美的为代表的中国企业开始占据主导地位。
多年来,美的聚焦空气源热泵项目重点在两个维度进行持续突破:一是,极端甚至恶劣工作环境下,让产品运行拥有高可靠性。比如,让空气源热泵的工作环境最低可以突破零下35度,最高环境温度可以突破40度以上,适应全国各地环境温度变化。同时,提供热水从30度的地板采暖到50度的生活热水,以及80度高温热水,甚至100度到180度的蒸汽工业用热都可以;二是,提高产品的运行效率,满足家用、工业多场景应用的经济性优势。比如日常家庭用热水,空气源热泵1度电就可以创造电热水器4度电的热水;同样在家庭采暖应用上经济成本也非常显著。
产品和技术的前瞻性布局和持续性投入,最终为美的在全球空气源热泵市场的持续引领确定“遥遥领先”地位。《中国企业报》记者获悉,就在2024年上半年,美的在这一领域国内市场有望取得70%增长,在欧洲等海外市场也有望取得50%以上的增长。这种在市场份额高占比背景下继续大幅度增长,正是得益于美的“厚积薄发”和“长期主义”的结果。
家用商用到全场景热水应用
来自国际能源署(IEA)的用能统计数据表明:热能占据终端能耗的50%,其中热水、采暖及蒸汽供应是终端热能的主要形式。传统的燃煤、燃气供热碳排放高,直接电加热的经济成本高,太阳能供热具有能量密度低和间歇性的缺陷。在“双碳”战略下迫切需要高效、低碳、经济的供热模式。
20多年的技术创新和市场化探索显示:利用热泵从空气中高效吸热,可以有效提升热能品位并高效输出,实现低碳供热。《中国企业报》记者了解到,聚焦空气源热泵的市场化应用,美的已经形成了从单一产品、设备,到系统化的高品质解决方案的全面覆盖,完成了从热水、采暖到蒸汽的多产品线布局,实现了从家庭生活热水、家庭采暖,以及农业种植、渔业养殖、工业印染等全场景的多用途覆盖。
除了很多家庭的热水、采暖场景,骆名文告诉《中国企业报》记者,包括很多大学的游泳池水加热、宿舍供暖,衣服印染、金属电镀,农业的家畜养殖与褪毛,蔬果大棚种植,以及粮草、农产品、烟草、木材等烘干,食品的杀菌、高温清洗等,可以说当前社会所有用热的领域,都可以使用空气源热泵。
目前,美的热泵产品实现中国全域市场,以及欧美等海外覆盖,并参与多个重要基础设施场馆供热项目建设,进驻北京大兴机场采暖项目、黑龙江漠河电子五所试验站项目、西藏那曲嘉黎县集中供暖项目,还成为美国政府工程采购最大赢家。
同时,由美的家用空调开发的热泵热水器,产品COP(能效比)高达到4.73,即1份电能可以产生4.73份热量,兼顾舒适、节能与经济性能等多种优势,最终还凭借超高能效并创新性地提出以全年综合能效来评定产品,为国家标准制订提供有力参考,并为消费者带来了显著的经济效益。
基于《空气源热泵多品位热能高效供应关键技术与应用》项目的科技创新成果和产品、方案系统化布局,近年来美的实现了在空气源热泵供热水、采暖和供工业蒸汽等供热新技术的行业引领和应用推广。
以长期主义夯实科技领先
近年来,聚焦“科技领先”战略,基于全球化创新体系和平台实现科技创新的“专业化深耕与跨产业协同”突破,这也让美的集团科技创新正在各个行业步入一轮收获期和领跑期。
作为轻工行业最高级别的科技奖项,今年发布的中国轻工业联合会科技进步奖名单显示:美的集团共有7个项目获奖,其中2个项目获得一等奖;工信部公布第八批国家级制造业单项冠军企业,美的集团旗下的威灵电机(广东威灵电机制造有限公司)获颁“制造业单项冠军企业”证书;美的集团旗下厨房和热水事业部的全屋用水“多场景健康饮用水的智能可调选择性过滤关键技术及其产业化”项目获得2024“中国膜工业协会科学技术奖”一等奖,为行业最高荣誉。
与很多企业的科技创新,更多是专业化的深耕不同,美的集团的科技创新在专业化之外还探索跨产业的协同。比如,此次斩获国家科技进步奖的热泵项目,就是由美的中央研究院等集团级研究平台与楼宇科技、工业技术、家用空调等各业务板块的研发单位协同创新的成果。
美的工业技术事业群GMCC美芝研发主任工程师杨国用表示,这次获奖的项目其中一个就是原创发明基于气液混合喷射压缩的超低温空气源热泵供热方法。“以前气液混合喷射技术在压缩机行业就没有应用先例,因为这种技术应用在压缩机上性能很难稳定,往往一两百个小时就会出现故障甚至损坏,我们通过与日本专家沟通,他们提出三个方案也很难实现,最终就通过材料、结构、系统等多个行业的自研自创,实现喷射技术在压缩机上的全面应用,寿命普通高达3000小时,甚至极端时间可以达到5000小时,最终这也保证空气源热泵应用打破过去在北方极寒地区的禁区”。
除了在核心部件上协同创新,同时在品类上美的还基于不同应用场景和领域进行协同创新。美的家用空调事业部家中产品经理兼平台架构师雷俊杰透露,“在空气源热泵热水器上,家用空调事业部和楼宇科技事业群,都有各自的热泵产品布局和储备,但家用空调很早就推出行业能效最高的空气源热泵热水器,在节流技术和高效微通道换热技术上拥有成熟的创新成果,通过楼宇科技的协同创新,就大大提升了空气源热泵的产品能效、经济性和季节适应性,实现了相互的产品和技术支撑”。
除了空气源热泵技术,近年来美的集团还在积极拓展并布局下一代制冷、下一代净味、全球最高能效、储能等重大共性项目,全面构建全球领先的研发能力。近5年美的集团研发投入共计近600亿元、全球研发人员超2.3万名,2023年研发投入145.83亿元,再创新高之际也坚定了企业科技驱动和引领的发展方向。
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