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突围产品能效、性能、功能天花板 中国空调业在行动

发表时间:2021-11-02 09:50

“中国是空调制造大国,随着行业技术的不断成熟,我们从家用空调领域拓展至轻商领域,由技术的追随者演变为技术的赶超者、引领者,现在中国空调产品的能效水平,功能、性能等的先进性已经迈入国际领先水平。未来空调的能效还有提升空间吗?还能满足哪些消费者未被发掘的需求?行业增长是否还有想象空间?” 西安交通大学制冷与低温工程系教授晏刚的“三连问”也是众多空调从业者的疑惑。近年来,国内空调市场需求不振,行业时常陷入“低价竞争”怪圈,中国空调行业高质量发展的破局之路该怎样走?上述问题的答案,也许可以在这场会议中找到解答。10月29日,由中国家用电器协会主办的2021年“空调器专业技术分会”在合肥举行,在这场一年一度的行业技术盛会上,来自企业、行业机构、高等院校、科研院所的众多空调业界专家汇聚一堂,交流研发理论、实验手段、创新成果、实践转化,同时也将他们在攻坚克难过程中的心得、疑惑、试错历程剖析分享,期望借助行业“共智”,打破思维上的“墙”。


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庖丁解牛
从细节处打开空调性能提升天花板


正如晏刚教授提到的,作为技术非常成熟的产品,空调性能提升需要缓步爬坡,积跬步以至千里,空调组成部件、结构的每一项进步,都是创造更好产品的铺路石。譬如,他们通过对翅片管换热器的研究发现,通过翅片打孔、开缝设计的优化,能有效提升换热器换热系数,再如通过纵向涡发生器,可增强流体间的混合,强化热交换;还可通过翅片管内侧结构改进,如用内螺纹管代替光滑管,可显著增加换热器传热系数,并降低摩擦压。此外,传统空调流路设计都同时兼顾制冷、制热两个工况,但未来是否可以围绕空气工况的变化,做可变流路、可变换热面积?同时,随着制冷剂替代工作持续展开,围绕新兴环保制冷剂的物理性质做能效提升也成为行业升级的又一通路。


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西安交通大学制冷与低温工程系 晏刚


来自GMCC&Welling的王毅强提到,现在空调追求高效和小型化,这种需求传导下,开发紧凑型压缩机、电机就成为上游配套企业的必修课。目前,常规空调压缩机转速保持在120Hz,但通过开发高转速压缩机,可以带来空调整机高效能、小型化和成本控制等利益提升。他阐述了实现高转速压缩机的十大关键技术,如高可靠性泵体、高转速电机、高强度阀片、电控调制技术等,以及GMCC&Welling如何突破上述技术难点,开发出多型号高转速压缩机,随着消费者兴趣拓展至洗碗机、热风机、干衣机、汽车空调等对空间、重量要求高的产品上,他们也将助力整机企业更多适配选择。


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GMCC&Welling 王毅强


来自上海海立电器有限公司的张利则就叶片和活塞之间摩擦副的研究提供了仿真建模经验。他提到,活塞是滚动活塞压缩机发展的里程碑,但叶片和活塞之间的混合润滑,却是最复杂的一对摩擦副。对摩擦副进行仿真建模,依据公式和相关理论计算二者间的润滑特性,与实践中的研发相互验证,为不同转速压缩机的开发节省了时间,简化了步骤,有利于企业降低研发成本,提升研发效率。


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宁波奥克斯电气股份有限公司 袁封明


来自宁波奥克斯电气股份有限公司的袁封明及其团队注意到空调制冷剂分液不均会影响产品换热效率和蒸发速率,如何保证制冷剂气液混合均匀,从而提升换热器效率成为他分享的主题。他们研究了进液管不同结构参数对分液均匀性的影响,发现由于空间和加工技术的限制,从进液管到分路体入口和进液管转弯半径的距离只能在有限范围内改变,同时他们还提出一种新的优化方案——反向弯,为行业提供了新的结构优化方案。


对于科研人员而言,空调性能提升就像一张展开的“爆炸图”,部件、结构的改善带来整机性能的持续提升,正是这些游刃有余的“庖丁”们,让我们得以享受更高效节能、美观耐用产品带来的幸福感。


见微知著
“捉虫”用户痛点持续升级产品体验


消费者需求所指,便是行业增长机会所在。而通过研发技术人员的“巧手”,消费需求转化为产品功能,助力人民美好生活。


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TCL空调事业部产品中心总经理熊军分享了通过空调创造优质人居环境方面的研究成果,并提出了一整套环境健康评价标准。房间的温度、湿度、气流组织、噪音、空气品质等指标会影响人体舒适度,而空调通过控制声光热等元素可以起到改善人体压力,创造健康体验的效果。会上,熊军提到的TCL关于空调自清洁技术、室内空气质量分级指标、新风分布净化空气技术等引发了与会者的广泛兴趣。熊军认为,围绕空调热舒适、声舒适、空气品质、温度场均匀分布等方面,行业还有广阔的进步空间。


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TCL空调事业部产品中心总经理 熊军


近年来,南方地区低温天气频现,在非集中供暖区,空调成为家庭冬季重要的供暖来源,空调制热性能也受到消费者持续关注。


来自青岛海尔智能技术研发有限公司的代传民提到,传统空调除霜时需要暂停制热,如果除霜频繁,就会造成室内温度波动加大,影响用户体验;想要实现持续热风,长久制热,就要解决霜的存在,为此海尔规划了适应短、中、长期的三个技术路线,就空调抑霜、除霜、无霜技术进行研发,三个技术路线又彼此交叉承接。此外,在传统显热除霜路径外,海尔开始了潜热除霜的研究,这为空调制热技术开辟了一条新研究路径。


来自海信(山东)空调有限公司的陈守海提到,冬季空调运行制热时,当室外换热器温度低于水的凝结点时,室外机换热器表面会出现结霜并累积,导致热阻显著增大,系统换热表现恶化,空调关机-除霜-再关机的循环过程造成温度波动及再启动时制热升温速度慢。针对此,海信研究了变频空调在除霜前后完整周期中的制冷剂分布与迁移规律,并研究了整机系统的压力和温度规律,得到了提高除霜速度及除霜后快速升温的系列解决方案——快速、舒适除霜控制技术,希望对行业带来启发。


此外,空调热风不舒服是很多用户反映的槽点。来自宁波奥克斯电气股份有限公司的王小婷介绍说,基于空气的物理特性,热风难下沉,制热时房间空气上热下凉,甚至垂直温差可达15℃,这造成制热舒适体验差。针对此,奥克斯做了变频空调相关舒适性研究,发现低风挡升频技术有助于减小上下温差,此外通过改善风机、风道结构,再配合逻辑优化,能显著提高低风制热效果,提升房间热舒适性。


噪音,也是长期困扰空调行业的用户痛点之一,对于空调降噪技术的研发也是每年空调会的重点。来自美的中央研究院的梁杰存介绍说,管路系统是空调制冷核心,也是振动噪声的主要来源,他们就此对复杂工况下空调管路的动力学设计进行了仿真建模,将传统依赖工程师经验的问题转向依靠数据、算力来减少设计的验证周期;而来自海信家电集团股份有限公司的孙义祥则就抗性消声器在空调降噪中的应用进行了介绍;还有来自四川长虹空调有限公司的邓培生重点针对空调外机管路振动噪声协同仿真技术进行了介绍。


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北京三安光电有限公司 叶念慈


除了空调自身技术优化外,行业外的跨界“支援”也能带给与会者很好的启示。来自北京三安光电有限公司的叶念慈博士在会上介绍了第三代半导体功率器件即宽禁带半导体材料的应用,这种新型半导体材料由氮化镓、碳化硅制成,相比传统硅材料器件,其工况耐热可达450℃,且更耐高压,电子传导速度更快,作为电源开关能够大幅提升新能源车整车及白电整机转化效率,可用于高转速元器件开发。叶博士提到,目前碳化硅的价格大概是传统硅材料的3倍,但随着应用领域拓展,其材料成本在不断下降,未来宽禁带半导体功率器件能够应用于家电类电机、驱动控制器、功率器、半桥逆变器等器件的解决方案中,助力白电产业更多创新转化。


来自爱发科东方真空(成都)有限公司的李健就氦检漏设备发展的新技术、新趋势进行了分享。氦检漏测试是家电,尤其是空调制冷不可或缺的核心检测技术之一,随着全球制造业对设备的自动化、无人化要求越来越高,爱发科研发出以自动夹具、自动物流、气动液压技术,伺服控制技术、检测传感技术、机器人及视觉技术、系统集成技术为核心技术的全自动氦气检漏设备。在氦气检漏及充注设备上应用新技术,实现无人化、智能化,助力空调尤其是汽车空调行业用户达成“提高产能、降低成本”的目标。


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GMCC & Welling总裁助理兼研发中心主任 郑立宇


这场空调分会的主持人郑立宇是GMCC & Welling总裁助理兼研发中心主任,多年来,他从未缺席过这场技术盛会,因为每年来自不同企业、不同领域、不同思路的研究分享都能带给他创新的灵感,而这也是大多参会者的体验。风雨兼程,无畏无阻,是这场技术会议的精神内核,也是中国空调业技术革新的映射。


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