破解空調(diào)界的“哥德巴赫猜想”
破解空調(diào)業(yè)的“哥德巴赫猜想”,“年僅20歲”的格力電器股份有限公司(下稱“格力”,00651.SZ)向世界同行亮出了自己的“核心科技”。
“變頻空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)的研究及運(yùn)用”,實(shí)現(xiàn)變頻空調(diào)1赫茲低頻穩(wěn)定運(yùn)行,讓房間溫度恒定舒適,只相當(dāng)于一個(gè)家用照明燈的用電量——2月14日,格力憑借這一成果獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng),成為該獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立以來唯一獲獎(jiǎng)的專業(yè)化空調(diào)企業(yè)。
頻率越低,空調(diào)功耗越低。但由于無法解決空調(diào)在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)嚴(yán)重的噪聲和振動問題,到去年為止,全球尚沒有一家企業(yè)實(shí)現(xiàn)空調(diào)1赫茲運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳狀態(tài)。1赫茲似乎成了理論上的神話,成了變頻領(lǐng)域的“哥德巴赫猜想”。
砸錢換技術(shù)的“偏執(zhí)狂”
與當(dāng)年證明了“哥德巴赫猜想”的陳景潤一樣,格力這家主張技術(shù)導(dǎo)向型的企業(yè)一直被同行視為“偏執(zhí)狂”。
上世紀(jì)90年代,有著百年歷史的日本空調(diào)企業(yè),最開始涉足變頻技術(shù),但經(jīng)過長期研究也只能達(dá)到8赫茲的水平。
上世紀(jì)90年代末,格力工程師們開始學(xué)習(xí)研究變頻產(chǎn)品和技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn),以往的研發(fā)思路面臨兩個(gè)問題:運(yùn)用傳統(tǒng)的查表法和級波抽取法,頻率要繼續(xù)拓寬的話,振動問題無法解決,控制得不好,壓縮機(jī)就會在里面像跳舞一樣,很快管路就會斷裂;變頻空調(diào)的功率因數(shù)普通偏低,電網(wǎng)的輸電效率就會降低、電磁兼容性差。
為了解決這些問題,格力研發(fā)團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)了自動轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),提出了新一代的自動轉(zhuǎn)矩控制的數(shù)學(xué)模型,使壓縮機(jī)控制更加精準(zhǔn)和節(jié)能,解決了單轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)低頻時(shí)的振動問題,并明顯改善了節(jié)能效果;首創(chuàng)了軟件全程功率因數(shù)校正技術(shù),實(shí)現(xiàn)電流對電壓的實(shí)時(shí)跟蹤,功率因數(shù)經(jīng)第三方檢測達(dá)到了0.999,大大提升了電網(wǎng)的輸電效率。
當(dāng)前,國內(nèi)變頻空調(diào)的普及面臨的主要瓶頸依然是關(guān)鍵零部件例如芯片、壓縮機(jī)等依賴進(jìn)口,不但成本偏高,且穩(wěn)定性、適應(yīng)性較差。為解決這個(gè)問題,經(jīng)過幾年的潛心研究,格力自創(chuàng)了專用的單芯片繼承模塊,用一個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)了室外機(jī)所有控制功能,實(shí)現(xiàn)了各功能單元的集成控制,減少了控制器外圍電路,空調(diào)系統(tǒng)的可靠性得到了同步提高。通過這些核心技術(shù)的突破,解決變頻空調(diào)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸問題。在此之后,研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)速度明顯加快,從15赫茲做到10赫茲、6赫茲,最終實(shí)現(xiàn)了1赫茲狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行。
當(dāng)時(shí),參與開發(fā)“1赫茲”的研發(fā)人員大約80多人,其中核心研發(fā)人員約20多人?!拔覀兪悄繕?biāo)定了必須實(shí)現(xiàn),只是過程很痛苦。開發(fā)時(shí)遇到的困難經(jīng)常超出想象,有時(shí)一個(gè)問題,幾個(gè)月也想不明白?!备窳Ω笨偛命S輝對于那段“痛苦”的日子仍然記憶猶新。
格力制冷技術(shù)研究院副院長張有林告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》:“有一次某個(gè)部件模擬運(yùn)行成立,但放到壓縮機(jī)內(nèi)部就出現(xiàn)了問題。大家想了3個(gè)多月也解決不了,只能一點(diǎn)點(diǎn)慢慢試,最終讓模擬的位置和信號吻合度接近90%。以前我們認(rèn)為吻合60%、70%就差不多了。做技術(shù)沒有任何捷徑能走。”
格力董事長朱江洪對于研發(fā)的投入可謂“有求必應(yīng)”,“我們買研究設(shè)備就要買最好的,最好說明最精準(zhǔn)”。這也迫使格力電器常年從銷售額中提取超過3%的費(fèi)用作為技術(shù)研發(fā)費(fèi)用,成為中國空調(diào)行業(yè)技術(shù)研發(fā)投入最高的企業(yè)。為了這“1赫茲”,格力建起了三大技術(shù)研究院和全國制冷業(yè)唯一的國家級工程技術(shù)研究中心,同時(shí)培養(yǎng)了5000多名技術(shù)研發(fā)人員。幾百萬的軟件、上千萬的設(shè)備,廠房里還堆了一堆實(shí)驗(yàn)用的壓縮機(jī),最后必須扔掉,朱江洪也毫不心疼。
2010年 3月16日,制冷研究院的實(shí)驗(yàn)室炸開了鍋,1赫茲的實(shí)驗(yàn)宣告成功。
一年節(jié)省264元電費(fèi)
在發(fā)達(dá)國家,家用和商用能耗約占總能耗的1/3左右,其中,各種電器設(shè)備能耗占據(jù)很大的比重。而在我國,2010年,空調(diào)能耗占大中城市夏季用電的40%。
“2011年,全球家用空調(diào)的銷量約1.1億臺,如果全部應(yīng)用1赫茲變頻技術(shù),一年將節(jié)約電能近500億度,相當(dāng)于大亞灣核電站一年的發(fā)電量,相當(dāng)于三峽水電站半年的發(fā)電量;減少二氧化碳排放約4511萬噸,一畝人工森林一年可吸收二氧化碳約2噸,相當(dāng)于種植了2250萬畝人工森林?!备窳偛枚髦榻o《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者算了一筆賬。
中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技環(huán)保部副主任于學(xué)軍告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》,截至目前,應(yīng)用了該科技成果的變頻空調(diào)累計(jì)銷售超過1700萬套,實(shí)現(xiàn)年節(jié)約用電95.8億度,相當(dāng)于每年節(jié)約335.22萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減少871.59萬噸二氧化碳排放。
既要節(jié)能,也要注重消費(fèi)體驗(yàn)。中國消費(fèi)者協(xié)會商品與服務(wù)評價(jià)委員會主任呂金波告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》:“1赫茲低頻平穩(wěn)運(yùn)行,變頻空調(diào)運(yùn)行可以不停機(jī),從而讓房間溫度波動更小,人體感覺更舒適,耗電量更低。和傳統(tǒng)空調(diào)相比,格力1赫茲變頻空調(diào)每年節(jié)電約4