上世紀初,一名印刷廠工程師把冷水注入到加熱盤管中,處理后由熱變冷的空氣從操作間不均勻地擴散開來,一臺現(xiàn)代意義上的中央空調(diào)由此誕生。二十多年后,這項技術(shù)來到中國,并被應(yīng)用到中國福利會少年宮的前身——上海延安西路164號嘉道理大理石大廈中,從此,水機中央空調(diào)在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸展開。

究竟什么是水機中央空調(diào),它是指將冷媒冷卻或加熱后的循環(huán)水送至風機盤管等末端,由新風或混合風在末端將冷源或熱量送入指定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)制冷或制熱的中央空調(diào)系統(tǒng)。按照氣體壓縮原理,冷水機組的壓縮機形式分為容積型和速度型兩大技術(shù)路線。容積型壓縮機的代表是回轉(zhuǎn)式螺桿壓縮機,而速度型的代表則是離心式壓縮機。一臺空調(diào)要想制冷,需要通過壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥四大組件實現(xiàn)冷媒的液態(tài)、氣態(tài)循環(huán)。壓縮機在冷媒循環(huán)中起壓縮冷媒氣體的作用,因此,被稱為制冷系統(tǒng)的心臟。

1964年,重慶通用敢為人先,國產(chǎn)第一臺離心機,在那個篳路藍縷的年代,拉開了自主研發(fā)的大幕。在此之前中國并不具備生產(chǎn)離心式冷水機組的核心部件——壓縮機的技術(shù)和能力。很長一段時間,國內(nèi)都是從國外購買離心機組。這樣導致了中國的軍工、重工業(yè)往往在冷卻核心設(shè)備上,必須采購?fù)赓Y品牌,中國的軍工及重工業(yè)受制于國外設(shè)備的供應(yīng),難以自主發(fā)展。此外,在民用、商用水機中央空調(diào)市場,以外資為代表的四大家企業(yè),也長期占據(jù)著中國市場絕大多數(shù)份額。

沒有核心技術(shù),我國的水機中央空調(diào)行業(yè)發(fā)展步履維艱。美的在中央空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展正映射了這一段艱難的起步歷程。

1999年,美的樓宇科技的前身——美的中央空調(diào)成立。2004年,美的與重慶通用工業(yè)集團成立合資公司,依托重慶通用數(shù)十年在大型離心式冷水機組上的技術(shù)積累,相繼推出了許多具有戰(zhàn)略意義的離心式冷水機組新產(chǎn)品。在合資重組后,成立了重慶美的通用制冷設(shè)備公司,美的在水機中央空調(diào)領(lǐng)域也從重慶徹底走了出來,開始在全國市場開疆拓土。

雖然離心機領(lǐng)域的飛速成長,讓美的水機中央空調(diào)業(yè)務(wù)開始走上了快速發(fā)展之路,不過在21世紀初,占據(jù)國內(nèi)市場半壁江山的仍然是外資代表的國際巨頭。

但水機中央空調(diào)產(chǎn)業(yè)終究還是崛起了,其中一個重要里程在于磁懸浮離心機組技術(shù)的突破?？v觀中央空調(diào)行業(yè)壓縮機的發(fā)展歷程,經(jīng)歷了從活塞式(壓縮過程為往復(fù)運動振動較大)再到螺桿式(壓縮過程為螺桿旋轉(zhuǎn)嚙合冷量難以做大)最終到離心式(壓縮過程為葉輪高速旋轉(zhuǎn)壓縮、轉(zhuǎn)速高,冷量大)的過程。而磁懸浮離心壓縮機由于轉(zhuǎn)速很高,具備無摩擦、無油的特點,對壓縮機材料、氣動設(shè)計、磁懸浮變頻控制等要求極為嚴苛。為此,美的專門成立了一個100余名專業(yè)工程師組成的研發(fā)團隊,研發(fā)團隊涵蓋了電磁技術(shù)、電控傳感、變頻驅(qū)動、仿真算法、氣動流體、機械材料等15個專業(yè),碩博占比達80%以上。

歷經(jīng)5年的研究,在經(jīng)歷了“無法懸浮”、“一碰就掉”、“高速失穩(wěn)”等多個階段性失敗之后,2019年,美的第一臺磁懸浮離心機問世。相比傳統(tǒng)采用齒輪增速的離心壓縮機,整個機組不再需要潤滑油對軸承進行潤滑,減少了設(shè)備的供油和回油等管路,同時運轉(zhuǎn)無摩擦能效更高。美的磁懸浮壓縮機的磁軸承采用了軸承、傳感器、備降軸承一體化集成設(shè)計,并以2萬次/秒的軸位置檢測系統(tǒng),保證了磁軸承的運轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定,軸承位置精準度達到微米級別。從此,我國具備了自主研發(fā)和生產(chǎn)磁懸浮離心冷水機組核心部件的技術(shù)和能力。國產(chǎn)離心機真正開辟了新的紀元,而美的也給磁懸浮系列的離心機組取了一個中國化的名字——司南,以紀念中國水機中央空調(diào)這一里程碑技術(shù)的突破。

國產(chǎn)品牌在技術(shù)研發(fā)和投入方面付出的努力進一步得到了市場的認可。根據(jù)艾肯空調(diào)制冷網(wǎng)發(fā)布的《年度中國中央空調(diào)市場報告》中顯示,2015年,傳統(tǒng)四大外資的市場占有率有所下滑,而以美的為代表的國產(chǎn)品牌市場占有率快速提升。之后,2019年,國產(chǎn)品牌開始飛速發(fā)展。2021年,中國離心機產(chǎn)業(yè)迎來了一個里程碑式的事件——11月20日,美的樓宇科技當年離心機產(chǎn)銷量突破1000臺,總冷量超120萬冷噸。至此,水機中央空調(diào)領(lǐng)域的離心機正式打破外資企業(yè)的壟斷格局,也正式宣告了中國水機中央空調(diào)自主化的勝利。據(jù)艾肯網(wǎng)統(tǒng)計,到了2022年上半年,美的以高速的產(chǎn)品升級迭代,對中國應(yīng)用場景和使用狀況良好適應(yīng)性等優(yōu)勢,市占率超過10%,和約克、開利站在第一梯隊;其中磁懸浮離心機的增長率更是高達180%。國內(nèi)市場,外資品牌的先發(fā)優(yōu)勢正在漸漸喪失。

水機中央空調(diào)自主品牌的崛起,對于行業(yè)來說意義非凡。

一是在維保成本大大降低。在磁懸浮變頻離心壓縮機等核心技術(shù)被少數(shù)國外企業(yè)所壟斷的年代,當設(shè)備發(fā)生故障之后,我們不得不依賴外資企業(yè)進行維修。周期長,成本高。當我們掌握起核心技術(shù)之后,降低了運行費用,延長了機組使用壽命,機組售后維護成本大幅降低。

二是為我國工農(nóng)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施、建筑樓宇更好的能耗管理途徑。據(jù)統(tǒng)計,我國社會碳排放總量有近40%來自于建筑。美的磁懸浮變頻技術(shù)采用了雙陶瓷備降軸承和自發(fā)電控制模式,在保障長時間安全可靠運行的同時,與普通定頻離心機相比,節(jié)能率高達30%以上。特別是掌握了變頻控制技術(shù)之后,大大拓寬了機組運行范圍,單壓縮機制冷負荷可低至10%,讓機組可以適應(yīng)更多樣的工作環(huán)境。在碳中和成為國家戰(zhàn)略的大背景下,樓宇科技的突破,能讓我們在建筑暖通系統(tǒng)中實現(xiàn)節(jié)能、降碳。

三是增加樓宇建筑的運行效率、降低運營成本。目前國內(nèi)多地的新基建規(guī)劃都已出爐。水機中央空調(diào)作為新基建項目中暖通系統(tǒng)的核心,可以結(jié)合美的iBUILDING美的樓宇數(shù)字化平臺,實現(xiàn)對現(xiàn)有建筑或新建建筑的能源分析、能源升級和能源管理,協(xié)助用戶實現(xiàn)樓宇在整個生命周期內(nèi)的最佳系統(tǒng)運行效率及成本效益。

四是可以推動冷水機組中國標準的誕生。目前冷水機組的標準一直用美國制冷空調(diào)與供暖協(xié)會AHRI標準。一定程度上成為了國內(nèi)品牌的制約。在冷水機組實現(xiàn)全面自主化后,我們已經(jīng)具備了擁有自己標準的能力和條件,可以進一步打破外資對水機中央空調(diào)的壟斷格局。

中國水機中央空調(diào)的世紀突圍,也是中國制造的一次世紀突圍。未來,相信我們的芯片,我們的航空發(fā)動機,依舊也能在同一路徑下逐步走向成熟,完成國際領(lǐng)先的最后一步。

所有曾經(jīng)蹣跚學步的嬰兒,最后也都會成為獨擋一面的大人。

伴隨著產(chǎn)業(yè)一路成長的美的,正在以一種更自信的腳步,更堅定的步伐,調(diào)整著運營戰(zhàn)略。不久之后,美的也將發(fā)布水機賽道的新品牌、新產(chǎn)品、新平臺,重新定義水機行業(yè)的未來。