破解空調界的“哥德巴赫猜想”
破解空調業(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”。
“變頻空調關鍵技術的研究及運用”,實現變頻空調1赫茲低頻穩(wěn)定運行,讓房間溫度恒定舒適,只相當于一個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步獎,成為該獎項設立以來唯一獲獎的專業(yè)化空調企業(yè)。
頻率越低,空調功耗越低。但由于無法解決空調在低頻運轉時嚴重的噪聲和振動問題,到去年為止,全球尚沒有一家企業(yè)實現空調1赫茲運轉的最佳狀態(tài)。1赫茲似乎成了理論上的神話,成了變頻領域的“哥德巴赫猜想”。
砸錢換技術的“偏執(zhí)狂”
與當年證明了“哥德巴赫猜想”的陳景潤一樣,格力這家主張技術導向型的企業(yè)一直被同行視為“偏執(zhí)狂”。
上世紀90年代,有著百年歷史的日本空調企業(yè),最開始涉足變頻技術,但經過長期研究也只能達到8赫茲的水平。
上世紀90年代末,格力工程師們開始學習研究變頻產品和技術。他們發(fā)現,以往的研發(fā)思路面臨兩個問題:運用傳統(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,壓縮機就會在里面像跳舞一樣,很快管路就會斷裂;變頻空調的功率因數普通偏低,電網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)團隊獨創(chuàng)了自動轉矩控制技術,提出了新一代的自動轉矩控制的數學模型,使壓縮機控制更加精準和節(jié)能,解決了單轉子壓縮機低頻時的振動問題,并明顯改善了節(jié)能效果;首創(chuàng)了軟件全程功率因數校正技術,實現電流對電壓的實時跟蹤,功率因數經第三方檢測達到了0.999,大大提升了電網的輸電效率。
當前,國內變頻空調的普及面臨的主要瓶頸依然是關鍵零部件例如芯片、壓縮機等依賴進口,不但成本偏高,且穩(wěn)定性、適應性較差。為解決這個問題,經過幾年的潛心研究,格力自創(chuàng)了專用的單芯片繼承模塊,用一個芯片實現了室外機所有控制功能,實現了各功能單元的集成控制,減少了控制器外圍電路,空調系統(tǒng)的可靠性得到了同步提高。通過這些核心技術的突破,解決變頻空調產業(yè)化的瓶頸問題。在此之后,研發(fā)團隊研發(fā)速度明顯加快,從15赫茲做到10赫茲、6赫茲,最終實現了1赫茲狀態(tài)下的穩(wěn)定運行。
當時,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。“我們是目標定了必須實現,只是過程很痛苦。開發(fā)時遇到的困難經常超出想象,有時一個問題,幾個月也想不明白。”格力副總裁黃輝對于那段“痛苦”的日子仍然記憶猶新。
格力制冷技術研究院副院長張有林告訴《中國經濟周刊》:“有一次某個部件模擬運行成立,但放到壓縮機內部就出現了問題。大家想了3個多月也解決不了,只能一點點慢慢試,最終讓模擬的位置和信號吻合度接近90%。以前我們認為吻合60%、70%就差不多了。做技術沒有任何捷徑能走。”
格力董事長朱江洪對于研發(fā)的投入可謂“有求必應”,“我們買研究設備就要買最好的,最好說明最精準”。這也迫使格力電器常年從銷售額中提取超過3%的費用作為技術研發(fā)費用,成為中國空調行業(yè)技術研發(fā)投入最高的企業(yè)。為了這“1赫茲”,格力建起了三大技術研究院和全國制冷業(yè)唯一的國家級工程技術研究中心,同時培養(yǎng)了5000多名技術研發(fā)人員。幾百萬的軟件、上千萬的設備,廠房里還堆了一堆實驗用的壓縮機,最后必須扔掉,朱江洪也毫不心疼。
2010年 3月16日,制冷研究院的實驗室炸開了鍋,1赫茲的實驗宣告成功。
一年節(jié)省264元電費
在發(fā)達國家,家用和商用能耗約占總能耗的1/3左右,其中,各種電器設備能耗占據很大的比重。而在我國,2010年,空調能耗占大中城市夏季用電的40%。
“2011年,全球家用空調的銷量約1.1億臺,如果全部應用1赫茲變頻技術,一年將節(jié)約電能近500億度,相當于大亞灣核電站一年的發(fā)電量,相當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,相當于種植了2250萬畝人工森林。”格力總裁董明珠給《中國經濟周刊》記者算了一筆賬。
中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技環(huán)保部副主任于學軍告訴《中國經濟周刊》,截至目前,應用了該科技成果的變頻空調累計銷售超過1700萬套,實現年節(jié)約用電95.8億度,相當于每年節(jié)約335.22萬噸標準煤,減少871.59萬噸二氧化碳排放。
既要節(jié)能,也要注重消費體驗。中國消費者協(xié)會商品與服務評價委員會主任呂金波告訴《中國經濟周刊》:“1赫茲低頻平穩(wěn)運行,變頻空調運行可以不停機,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)空調相比,格力1赫茲變頻空調每年節(jié)電約4