實現“雙碳”目標,能源是主戰場。能源結構調整乃至能源體系的升級換代都蘊藏著促進產業優化升級,塑造發展新動能新優勢。

作為能源系統的重要組成部分,城市供熱也在迭代升級,滿足采暖需求的同時,還要滿足低碳、高效、經濟的需求,創造越來越多的更加低碳,更加節能的使用場景。

5月11日,聚焦高效、低碳、經濟三大要素價值需求,美的樓宇科技在中國供熱展期間,對外發布全場景綠色供熱解決方案,其覆蓋場景包括樓盤配套、戶式供熱、小區及村莊供熱、區域能源站、農林牧漁、工業園區、商業綜合體等,推動供熱產業轉型升級,賦能各行各業高質量發展。

圖為:中國國際供熱展 美的樓宇科技展區

圖為:美的全場景綠色供熱解決方案發布儀式

不久前,美的樓宇科技發布GREEN FOR ONE雙碳戰略,此次的全場景綠色供熱解決方案早已在規劃之中。伴隨著美的向智慧樓宇解決方案服務商的轉型,其供熱領域的業務,也逐步實現設備售賣到空間解決方案的進化升級。

從終端用戶需求出發

在美的看來,硬件熱泵產品是解決方案的核心競爭力。作為美的旗下專注于暖通解決方案服務商,美的樓宇科技以完善的產業鏈與豐富的產品線,持續不斷地在醫療、院校、園區、基建等領域推廣應用。

圖為:美的多場景熱泵解決方案

與傳統的供熱手段直接將煤炭、天然氣等一次能源直接轉化為電力的原理不同。熱泵本身并不生產熱量,而是在電力的驅動下,將熱量移動到更被需要的地方去,被譽為熱量的“搬運工”。也正因此,這一更加直接的轉化過程避免了能量形態轉化中的大量損耗,直接提升了能源利用效率。隨著雙碳政策拉開了能源系統高效化、潔凈化變革的序幕,未來的十年,也被認為是熱泵產業蓬勃發展的十年。

事實上,早在多年前,在環境政策的推動下,美的就認為傳統供熱模式已無法滿足所有應用場景的需求。因此,美的基于自身優勢產品為和用戶最終需求的變革,打造覆蓋工業、商業、住宅、農業等不同場景的多套全場景解決方案,是美的本次發布的最終考量。

如何做到根植于用戶需求?美的樓宇科技水機產品公司研發總監駱名文表示,解決方案的創新,根本要考慮幫助場景解決怎樣的問題。以工業為例,其碳排放占據全社會總量的近60%,同時具有較高的能源成本敏感性,因此要從降本增效出發,通過合理的系統匹配,采用高溫螺桿熱泵、空氣源熱泵與節能控制系統的組合,同時可融合余熱回收系統。此外,針對工業場景有著較為復雜的運營管理,方案可結合美的自身研發的CPC智能控制系統,針對不同的溫度條件,可單獨或與低溫空氣源熱泵耦合運行,極大提升能源利用效率。

圖文:美的樓宇科技水機產品公司研發總監 駱名文

現場講解美的多場景熱泵解決方案

與工業截然不同的是,農牧漁場景碳排放尚未被列入重點監管行業,但多樣化的水質環境,對設備可靠性有著較高的要求。美的采用水側套管換熱器,集中排水、輪換化霜等措施,讓設備更加耐壓耐腐。例如,美的為農業場景打造的單熱烈焰系列實現了供暖/制熱水一機兩用,低溫耦合/高溫直供多種模式,在南北方均有較強的適應性。

此外,學校、度假村、醫院、洗浴中心等場景,不僅隨時有大量熱水需求,更對產品潔凈度、適應性有著極高的需求。美的直熱循環系列熱泵,實現增壓&循環泵二合一,不僅兼容南、北方氣溫條件,更具有多段定時定溫功能集中用水和隨時用水場景,滿足了大用水量、潔凈用水的需求。

即便是無熱力管網覆蓋、輸配管徑小、末端多元化的分布式集中供熱等特殊場景,美的也有相應對策。美的采取烈焰進行分布式集中供熱+智能管理APP+多元末端相集成的形式實現精準溫控。同時,可實現空氣源烈焰與高溫螺桿或高溫離心熱泵耦合供熱,解決長距離輸送和高溫熱水需求難題。即便是在諸如礦井等特殊環境,美的熱泵依舊有著發揮的空間,美的空氣源烈焰+空調箱組合方案,同時實現乏氣回收熱量,防爆的同時,保證設備高效節能。

由產品走向全場景的轉變,佐證了“把復雜留給美的,讓用戶更簡單”的品牌理念。如今,其業務涵蓋了離心熱泵、磁懸浮熱泵、螺桿熱泵、渦旋熱泵等,覆蓋不同制熱量和能力段、多種熱源利用形式的熱泵產品,形成了全場景解決方案的護城河。自該理念提出以來,美的供熱解決方案持續成長,在不少領域落地。2022年美的在中國中央空調出口總額中占比為29%,位列第一,其中僅空氣源熱泵產品的出口就同比增長超過160%。

城市供熱系統的變革將帶來巨大的減碳空間,而眼下,正是走向更廣闊城市空間的最好時機。

打造穩定可靠的品質保證

一臺汽車最快不到 24 小時就可以從零部件變成整機下線,但相比之下,熱泵缺更加復雜。由于使用條件往往存在于各種極端環境,也正因此,新品的迭代,要經歷不同工況,不同材料的嚴格測試,去發掘和執行每一個微小細節的提升,往往一次測試周期往往就要超過半年以上,出場設備要經歷各種復雜工況驗證。

這兩年,美的樓宇科技的熱泵產品研發版圖,不僅囊括了西部炎熱的沙漠盆地,也包括高寒高海拔地區。在這個長流程、高要求、大規模的研發競賽中,美的空氣源熱泵先后獲評“教育部高等學校科學研究優秀成果”中國節能協會“節能減排科技進步獎”“廣東省優秀科技成果”,省部級獎項的數量在行業名列前茅,為用戶帶來的不僅是終端用戶的舒適體驗,更多的是穩定可靠的品質保證。

在漠河境內的北極村,美的聯合了賽寶研究所展開產品測試。這里一年中有8個月處于冬季,極端氣溫環境長達4個月以上。零下40℃的低溫對多聯機和空氣源熱泵產品整機運行的化霜能力的考驗是嚴峻的,同時考驗的還有極寒環境下產品低溫制熱性能的嚴苛檢測。據美的樓宇科技教授級高級工程師張光鵬博士介紹:“一方面要在實驗室內手動模擬凍雨等復雜環境,另一方面,產品也要到實地去經歷復雜工況的測試。環境范圍囊括了溫零下30度到50度的氣溫,25度到60度的水溫,同時還要進行凍雨模擬、干燥模擬等極端氣候測試,測試周期達到半年以上,設備要經歷的這樣的打磨。”

在這樣的嚴苛測試條件下,美的在熱泵產品核心部件積淀了海量的專利技術,掌握了關鍵設備的修改、優化能力,不斷突破新的標準。以天氟地水系統為例,采用直流變頻壓縮機、直流變頻電機和搭配直流變頻的室內機,噴氣增焓加持,降低了直流、交流轉換的能量消耗。此外,室內機換熱器搭載了C形換熱器一體式設計,同比行業主流V型換熱器平均提升8.15%,整套機組APF最高可做到5.3,IPLV最高做到7.5,讓整套系統在能效上遙遙領先行業均值。此外,在設計上,美的以釋放用戶空間價值為本,天氟地水搭配的室內機全系列內機厚度深度大大降低,從設計上和安裝上都釋放了吊頂空間。

圖為:美的全變頻空氣源熱泵兩聯供機組

也正因此,美的眼中的產品價值,正在從產品生產到產品創造,從市場銷售到標準引領。2016年,由于京津冀遭遇大范圍霧霾,燃煤污染與降霾需求形成了突出矛盾,“煤改電”被深入推廣。彼時,住建部與中國節能協會熱泵專委會等部門合作,將空氣源熱泵供熱產品納入了可再生能源產品范圍,在該項政策的強力推動下,逐步確定了以“空氣源熱泵為主”的清潔取暖技術路線,為以點帶面把熱泵供暖推廣到全國“煤改電”打下了堅實的基礎,美的亦是這項政策的重要參與者和推動者。

業內人士稱,熱泵行業具有較高的技術壁壘和經驗壁壘,眼下,行業產能將逐步集中于頭部企業。許多企業已經在試圖擺脫低端發展模式,以適應用戶的對低碳、高效、經濟的進階需求,探尋著更多的解決方案和應用場景。

光儲熱柔,“碳”尋更多可能

技術能力不再成為企業與行業的發展阻力,美的樓宇科技也在不斷拓寬自己固有的優勢領域。2021年,美的樓宇科技研究院成立,并發布iBUILDING美的樓宇數字化平臺。基于iBUILDING打造的數字化底層能力,美的全系列熱泵產品不僅能實現多個城市配套場景的深度定制,還能實時監控能源、溫度數據,設備行為,供暖需求曲線,為用戶降本增效。同時,智能識別系統情況,防止凍管、堵管、缺水、干燒等問題的發生。

圖為:美的光儲熱柔綜合能源解決方案展區

與供熱全場景解決方案同時發布的,還有全場景光儲熱柔解決方案。發布會上,美的樓宇科技數字化業務架構中心負責人王坐中表示,iBUILDING美的樓宇數字化平臺已孵化出多個樓宇減碳方式,其中即包括光儲熱柔。以iBUILDING數字化平臺為底座,從建筑出發,重新定義著建筑樓宇的未來能力,通過暖通空調的建筑負荷感知與預測技術,系統可以精準進行預冷預熱控制,提高使用舒適度,同時實現光伏-儲能-熱泵/空調等用能設施耦合控制。

圖為:美的樓宇科技數字化業務架構中心負責人王坐中

現場講解美的光儲熱柔解決方案

光伏、熱泵、儲能不是簡單的產品組合,而是通過“數字化”技術,實現1+1+1>3的解決方案。如果說“柔性控制”是這套解決方案的核心競爭力,那對于終端用戶,它又能帶來怎樣的價值?對此,美的也給出了自己的答案。

一是增加綠電的消納,達到整體綠色低碳。柔性智能的方案能夠更好地發揮算法能力,可以根據當地電價情況及用戶用電曲線智能生成能源控制策略,光儲熱柔系統可以智能生成控制策略,利用峰谷電價、峰平電價,獲取最大電價收益,光儲的最優配置又使得光伏綠電100%自發自用,整體達到高效綠色低碳。

二是實現綠色低碳的運維。以服務區充電站場景為例,隨著光儲充系統被越來越多的應用到高速服務區,柔性算法會結合電價情況、服務站用電曲線、新能源汽車充電數量,智能生成能源控制策略,實現服務站動態削峰增容,實現服務站綠色低碳運維。

三是降低終端業主的運營成本。提高運維效率。整套方案可根據現場勘測、實際用電負荷、用電需求、空調熱水需求、電價政策等內容,然后定制整套的光儲熱柔解決方案。在空調系統上,能夠提供設備級、系統級的方案,能效較常規系統提高20%以上,為物業人員簡化運維、方便管理;為消費者,我們提供舒適健康的購物體驗,同時,降低城市商業綜合體、辦公樓的運營成本。,

在上述場景的基礎上,基于iBUILDING的柔性控制,也在由此及彼,由近及遠,走向了虛擬電廠,走向更多的領域,實時負荷全面在線監測,及時進行需求響應,助推國家用電側改革。

在王坐中看來,當前,光儲熱柔的推廣,已經擁有了良好的政策環境,在我國能源管理體制改革下,電、水、氣、熱(冷)等不同品類由分散管理轉向相對集中的統一的管理已是重要趨勢,未來,建筑能源生產、消費的邊界逐漸模糊,新的建筑能源系統重新定義建筑的減碳方式。

回過頭看,由產品到全場景解決方案,美的在供熱產業近幾年的足跡,佐證了美的產業藍圖的構建路線圖。可以肯定的是,為用戶帶來高效、低碳、經濟的舒適空間,美的的探索不會止步,也將重新定義建筑簡單的新方式。