AWE一线：产学研力量“合流“ 创生海尔空调“可变分流”技术

“既要高效率制冷”，“又要高效制热”，“还要节能减排”。,在海尔看来，这个“既要、又要、还要”的需求，不是用户有问题，而是企业要用技术解决的行业难题。最近，这个难题在海尔终于得到了破解。海尔空调创新研发的可变分流技术，让空调制冷制热效果得到大幅提升，且更加节能高效。,区别于传统空调换热器受制于流路方式固定的问题，可变分流技术通过对换热器结构的设计改造，实现了制冷制热流路方式的可变切换，彻底解决了空调能效不能发挥最优、冷热效果差的问题，还有效优化了效能结构。,目前，搭载可变分流技术的海尔空调正在2023中国家电及消费电子博览会（简称AWE2023）上接受全球用户“检阅”。,
图：2023AWE现场海尔空调可变分流科技发布会,来自跨界的灵感和创意,据海尔空调技术研发团队介绍，可变分流技术的灵感来自可变车道设计：可变车道主要是针对部分高峰时段车流集中，但车道偏少，或者早晚高峰时段来回车流量有明显差异的路段而设置的可以变换行车方向的车道。可变车道主要设置在交叉口，可依据不同时段车辆流量流向的特点，对流向进行灵活调控，变换车道的行驶方向，缓解交通压力。,
图：可变车道指示牌,类比来看，在空调制冷和制热系统中，发热器都是铜管，冷媒在制冷制热中的作用，只是流向的一个转变，但制冷的时候，室外机要散热，要求的管路支路少；而制热的时候，室外机吸热，要求的管路支路多。“可以采取增加支路的方式，但这显然并不是一个高性价比的方案。”海尔空调科研人员表示。,一直以来，空调行业要兼顾制冷和制热两套循环来设计系统，普遍采取的做法，是取一个折中：牺牲一些制冷的设计，再牺牲一些制热设计，从而达到一个最具性价比的均衡。但对用户来说，“被牺牲”的制热设计，会导致空调在冬天需要运行较长时间才能达到理想温度，费时费电不说，用户体验也不好。,海尔研发团队借鉴可变车道的基本原理，在设计上通过增加两个通断阀，来调节冷媒流路支路的使用：制冷时，截断部分流路，气体经过的管道比较长，流出来的温度就很低，流速快；制热时，完全导通，支路数多，气体经过的管道短，传热系数高——这就是可变分流技术。,
图：2023AWE现场海尔空调可变分流科技原理展示,听起来似乎并不复杂，但实际研发中有几个难点要突破，一是均分难——难以将支路冷媒均分；二是择优难——推演最佳路线，需要反复的仿真计算；三是阀体结构难——阀芯要实现正向导通，且逆向截止不会发生泄露。此外，还有材料选用的问题等。,开放式创新和产学研协同,就技术路线而言，海尔空调研发团队对这个方向信心十足，他们认为，如果能实现这个方向的突破，极有可能带来空调行业技术的代际变革，但在立项后长达一年多时间里，他们并没有找到一个令人满意的落地方案，项目一度陷入停滞。,得益于海尔宽容试错的科研文化和开放式创新平台HOPE的助力，空调研发团队转而寻求全网资源的支持，包括海尔体系内的超前研究院，以及早已建立合作关系的西安交通大学科研团队。,“高校的优势是在特定技术领域研究很深、很前沿，企业的优势是了解市场、拥有技术产业化的资源和体系。海尔和许多具有技术专长的高校建立了合作关系，在平台上沉淀了20余万专家。来自市场和产业的科研需求，被转化成具体的技术攻关榜单，经过海尔HOPE开放创新生态的链接、匹配，技术攻关榜单可以被精准链接到不同的高校学院，企业和高校建立协同研发的团队，各自发挥优势，用生态的方式为技术创新提速。”来自海尔HOPE的科研人员称。,而在以往，通常是高校研发出一项技术，经由科技成果转化，才有可能让产业、市场和用户受益——在这种传统模式下，也有可能市场完全不买账，导致高校大量的技术专利停留在实验室，甚至可能永远只是“一纸专利”。,西安交大团队和海尔空调研发团队一起进行了理论分析、建模和模拟仿真，合力迅速开发出了第一个运用可变分流技术的产品原型。其中，用到一个非常关键的部件，是微压差低阻变流导向器——一种变相导向阀，这个关键部件决定了分流功能可否实现，以及实现的质量。,因为这个装置在空调产品的管路里以前是没有的，所以需要“从0到1”地原创。海尔空调科研团队与全网前几名的阀供应商及其研发团队建立了联系，经过反复对比、沟通之后，海尔空调研发团队与阀供应商研发团队合力，最终研发出来一种阻力小、可逆向、无泄露的阀。,可变分流技术团队的负责人至今记忆犹新：“彼时正是疫情管控最为严格的时候，研发团队去一线制作样机，一待就是一个月，吃住全在工厂，打地铺是常有的事，直到样机完成。而后为了抢占市场先机，又开始了24小时不间断的反复测试——当时是2021年的国庆节，整个假期，我们都在实验室度过。”,原创科技引领行业变革,运用了可变分流技术的机型量产上市后，迅速得到市场和用户的积极反馈，上市至今一年多的时间里，销售已超过400万套。,海尔空调原创的可变分流技术被认为是一项带来空调行业突破性变革的技术，相关技术鉴定机构给予这一技术充分肯定，目前，该技术已通过中国轻工业联合会组织的技术鉴定，结果是“达到国际领先水平”。同时，这一技术还布局了3项国际专利和12项国内专利。,实验数据显示，运用该项技术后，空调高温制冷量与低温制热量分别提升8%和10%。以海尔劲爽空调为例，应用该技术后，制冷制热模式下冷媒流速提升20%，均匀换热效率提升16%，可以实现15秒速冷和30秒速热。,
图：2023AWE现场海尔空调可变分流科技效果展示,在用户体验提升的同时，该技术也创造了更多“绿色”，被中国节能协会评为“节能减排科技进步二等奖”。根据海尔空调科研团队测算，应用可变分流科技的海尔冷媒变流空调，单台年耗电量能减少389度，每年可减排387kg二氧化碳和11.6kg二氧化硫。如果按型号年产500万套来计算，将减排193.9万吨二氧化碳和5.8万吨二氧化硫，折算相当于每年植树约9695万棵（按1棵树每年吸收二氧化碳18kg计算），相当于15个国家森林植物园。,全球专业人士也对海尔空调可变分流技术给予了极高的评价：,日本名古屋大学顶尖专家森真人充分肯定了海尔可变分流科技对世界空调趋势的引领性，他认为“这是一种划时代的技术”。,清华大学石文星教授认为，海尔可变分流技术让冷凝、蒸发换热差异性能在结构上能有机统合，是一项非常巧妙的节能技术，是空调近年难得的技术创新。,西安交通大学黄东教授认为，海尔可变分流科技的诞生，为世界空调行业带来了减碳新思路，“对中国甚至全球减碳目标的实现，具有重大意义”。,改变世界的路，注定不是坦途。在科技强国路上，正涌现出更多可变分流这样的原创科技，以及更多海尔这样的科技企业。, 

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