热水器：智能、舒适、节能成产业持续升级方向

10月24日，2019年中国家用电器技术大会进入专业技术分会阶段，业内外技术精英齐聚佛山，针对冰箱、空调、洗衣机、热水器及厨房电器领域进行深入研讨。作为五大分会之一，家庭用热水器专业技术分会由海尔电热水器产品研发经理蔡想周担任会议主席，来自海尔、美的、博世热力技术、庆东纳碧安、霍尼韦尔、爱发科等整机及配套企业的代表，聚焦热水器行业的发展趋势，做了内容丰富、技术前瞻的主题演讲。

更智能，持续升级
智能技术已经渗透到家用热水器的各大品类，无论电热水器、燃气热水器、空气源热泵热水器抑或太阳能热水器，智能技术已经成为高端新品的标配，越来越多的智能技术已经深度匹配到热水器领域，改造着热水器单品。“智慧浴室的发展经历了三大阶段，首先是单品智能化改造，变电器为网器，通过APP实现远程控制；下一步是连接，即互联互通阶段，各类设备间实现互联互通，基于互联进行交互与分析。”海尔热水器研发经理薛祥玉进一步解释说：“第三个阶段则是场景生态，场景是连接的延续，是为了实现用户需求落地，通过赋能连接实现人们美好生活的需求。”
在热水器朝着更智能的方向持续升级的过程中，众多智能技术的应用值得关注。薛祥玉在主题分享中重点提及了通信技术、配网技术、语音技术、大数据技术、机器学习技术。他认为，各种无线通信技术各有优劣，多种通信组合是智慧浴室目前最适合的通信方式。其中，Wi-Fi应用最广泛成功，插电设备几乎都是Wi-Fi连接；蓝牙因其低功耗特性，在电池供电的设备应用广泛，随着蓝牙Mesh发展，虽然解决了多设备连接问题，但随之而来的是功耗问题；Zigbee的发展一直受限于协议私有；NB-IoT虽然是近几年的热点，但由于速率、时延、数据量方面的限制，难以在智慧浴室中应用。尽管5G技术可能成为智能家居重要的通信手段，但是仍然依赖市场推广。
在配网技术上，薛祥玉为与会者比较了各类配网技术的性能及优劣势。据他介绍，Smartconfig可以实现一键配网，操作简单，成功率差；softAP可实现设备热点配网，操作复杂，成功率高；Zeroconfig零配网，供特定设备专用，如天猫精灵。
目前，智能语音技术在智慧浴室领域的应用主要采用两种方式。一是通过智能音箱实现语音功能，目前国外大部分产品是通过亚马逊和谷歌音箱，将浴室设备联网，从而通过音箱实现智慧浴室的语音能力；二是机器本身带有语音功能。语音功能被植入智慧浴室某个设备中，该设备作为智慧浴室入口，与其他设备联动，实现语音功能。
据介绍，2019年，《基于大数据的智慧家庭服务平台评价技术规范第2部分：智慧浴室》团体标准发布，是第一个针对智慧浴室场景的标准。该标准定义了智慧浴室的标准模型，即基于智慧浴室服务平台，智慧浴室控制终端、器具搭建起来的架构。该标准还从健康、内容服务、交互、通信、智能化五大方面对于智慧浴室进行评价和评分，并规定了评价规则和方法。

燃气热水器热度不减
近年来，燃气热水器在家用热水器市场，特别是一二级市场，可谓“疯狂”地攻城略地。优异的市场表现、扩大的消费规模，也让更多企业将目光聚焦到这一产品领域，并针对消费痛点、行业难点不断进行技术创新。燃气热水器的市场热度同样映射到今年的家用热水器专业技术分会上，近半数的专题演讲与燃气热水器技术正相关。
提高舒适性已经成为摆在燃气热水器企业面前的共性问题，用户对燃气热水的舒适要求在不断提高，从开机即有热水，到开机即有稳定温度热水，再到关注过程温度稳定，出水即有热水。据广东美的厨卫电器制造有限公司热水产品部燃热技术研究先行研究经理梁国荣介绍，美的在调研中发现，舒适性已经成为不容忽视的消费痛点。72.1%用户洗澡时会因水温波动而困扰；80.9%的用户最介意洗澡时家人同时在厨房用水；56.9%用户洗澡过程中有关水龙头的习惯；50.5%的父母不敢让小孩单独洗澡，其中49.3%的父母因为担心热水器启停时水温会对孩子造成伤害。通过技术创新，美的研发出可以实现更高舒适性的技术方案。该方案采用“中和缓冲稳温+双点精温控制”方案，降低过程和温度波动停水温度过高；采用无级恒温仓缓冲设计，有效解决过程和停水温度波动问题。
北京庆东纳碧安热能设备有限公司研究研发部性能主管郭永花就燃气热水器的耐久性和安全性两大课题，分享了庆东纳碧安的两大核心技术——STS热交换器和APS抗强风。据他介绍，为了保证主热交换器长期高效服役，庆东纳碧安以加工难度大的、热传导率低的不锈钢，替代使用加工简单、热传导率高的铜和铝，并针对180°弯头的服役工况对比，筛选出最佳候选材料STS304、STS316、特制STS400系列（特制STS）、C1220铜。针对国标提出的安全性能的挑战，庆东纳碧安研发出APS（风量感知器）控制专利技术，通过风压传感器、压力检测区和压力检测区的压差不同，感知孔的IC电流流量会变化。在热水器风机出口侧有文丘里管，当风量变化，压差会变化，APS感知此压差变化引起的IC电流流量变化，然后向热水器控制器发送信号。APS在这一过程中可以正确地感知现在热水器供给的风量，主控制器根据APS传递的信号，对风机转速和燃气比例阀电流进行调整，保证热水器即使在很高的风压下依旧可以正常燃烧。
噪声是影响消费者燃气热水器使用体验的重要因素。“燃气热水器的噪声来源主要有燃烧室燃烧噪声及水流管路中流致噪声。”美的集团中央研究院先行研究工程师高科科博士通过研究获得了4种扰流结构下燃气热水器系统流动参数分布，并发现旋转式扰流结构湍动能最大，换热效果最强，同时流动阻力较大；翅片式具有较高的流动阻力，湍动能较弱；扭转式相对而言具有较高的换热性能，同时流动阻力较小。基于CFD及CAA联合仿真方法进行数值研究并得出噪声规律为：旋转式＞翅片式＞无扰流＞扭转式。

更节能，更环保，趋势不改
无论清洁能源的加速应用，还是节能技术的持续研发，作为家庭的耗能大户，热水器行业一直奔跑在环保节能的大道上。
博世热力技术（北京）有限公司产品经理谷庆海分享了欧洲采暖市场的情况。据他介绍，天然气在欧洲能源消耗上的占比较大，而欧洲典型的分户供暖方案包括燃气壁挂炉、热泵、Micro CHP、固体氧化物燃料电池。与中国市场不同，德国以系统炉应用为主。值得注意的是，目前HEG（高能效燃气供暖方案）在德国独立采暖市场占比虽然只有近1%，但处于高速增长阶段。英国以独立分户采暖为主，更多应用两用炉。同时，英国在燃气去碳上做了很多尝试，尝试利用氢燃料。荷兰全天候数字化多能源控制系统，用数字化实现壁挂炉、热泵及太阳能系统的有效统一控制。“参考欧洲采暖市场的发展，我们要认识到清洁能源采暖是长期的系统工程，中国能源结构与发达国家有较大差异，借鉴与创新应当并存，引导清洁能源与传统供热协调发展。作为企业，专注末端产品和技术创新是关键，可以借助智能化、数字化趋势，追求高能效的供暖系统解决方案。
热泵热水器具有节能高效等产品优势，正在逐渐走入中国更多的家庭。美的中央研究院热力学研究所先行研究工程师汤奇雄带来了主题为“基于仿真的热泵热水器系统模拟分析”的技术分享。他认为，建立热泵热水器产品的数字化设计，对产业的发展具有积极意义。在研究中，他基于Modelica语言建立了直热式热泵热水器的系统仿真模型，模型预测的COP、功率以及制热量都与实验结果有很好的一致性。
目前，全球有81个国家和地区已批准了基加利修正案，并从2019年开始削减HFCs物质。同时，欧盟、美国、加拿大、日本等地区和国家都已经出台了HFCs限制使用的相关政策。热水器行业同样面临HFCs物质削减的任务。中化蓝天霍尼韦尔新材料有限公司卢彬表示，霍尼韦尔已经大规模商业化生产HFO-1233zd、HFO-1234ze和HFO-1234yf三种低GWP的HFO物质，可广泛应用于制冷剂、发泡剂、溶剂、抛射剂等。2019年，HFO-1233zd已正式在中国实行本地化生产，可以满足亚太区对于Solstice LBA的需求。
此外，爱发科东方真空（成都）有限公司总工程师、新技术研究所所长李健带来了氦检漏技术。这是一种高精度、高效的成熟定量检测技术，已经在制冷、汽车、电力、航空、航天等行业得到长期广泛应用。在热水器行业，氦检漏设备同样拥有广阔的应用前景，可以帮助用户缩短生产周期，降低运行成本，降低不良率。