文/觀察者網(wǎng) 張志峰

“一臺(tái)工業(yè)熱泵的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速堪比高鐵輪軸，卻能實(shí)現(xiàn)零摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)，靠的就是磁懸浮技術(shù)?！?025年美的科技月期間，兩項(xiàng)斬獲內(nèi)部重磅獎(jiǎng)項(xiàng)的技術(shù)引發(fā)行業(yè)關(guān)注：X系列磁懸浮離心機(jī)項(xiàng)目群（產(chǎn)品貢獻(xiàn)獎(jiǎng)）與高溫工業(yè)熱泵關(guān)鍵技術(shù)（技術(shù)突破獎(jiǎng)），均將磁懸浮技術(shù)成功應(yīng)用于工業(yè)級熱交換領(lǐng)域。

這項(xiàng)公眾認(rèn)知中通常被用作“大國重器”中的“黑科技”，為何跨界成為大號空調(diào)（工業(yè)熱泵）的核心動(dòng)力？從實(shí)驗(yàn)室到工廠落地歷經(jīng)怎樣的突破？

日前，美的樓宇科技事業(yè)部三位核心技術(shù)專家向觀察者網(wǎng)答疑解惑。

01. 磁懸浮是“最優(yōu)解”而非“選擇題”

“傳統(tǒng)工業(yè)熱泵的痛點(diǎn)，本質(zhì)是摩擦與損耗的惡性循環(huán)。”暖通與能源技術(shù)專家鄭春元一語道破行業(yè)癥結(jié)。

他在對話中提到，工業(yè)場景對熱泵的要求堪稱苛刻：紡織廠需要130℃高溫?zé)崴掷m(xù)供應(yīng)，制藥車間要求蒸汽零污染，化工廠則面臨40℃-80℃低品位余熱回收的難題，而傳統(tǒng)螺桿壓縮機(jī)存在摩擦損耗大、能效衰減快、維護(hù)成本高三大硬傷。

電磁技術(shù)研究員劉勝進(jìn)一步解釋：“工業(yè)熱泵的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速通常高達(dá)4萬轉(zhuǎn)/分鐘，傳統(tǒng)機(jī)械軸承的摩擦損耗會(huì)讓能效大打折扣，且潤滑油易泄漏污染物料。”

美的自研的磁懸浮技術(shù)恰恰破解了這一矛盾——通過電磁場實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子無接觸懸浮，靜態(tài)懸浮精度達(dá)到0.5微米（相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/60），徹底消除機(jī)械摩擦。這一數(shù)據(jù)不僅在劉勝的技術(shù)解讀中得到確認(rèn)，更在美的樓宇科技TRUE大會(huì)的官方發(fā)布中公開被佐證。

“磁懸浮不是‘錦上添花’，而是工業(yè)熱泵實(shí)現(xiàn)高效、潔凈、長壽的必經(jīng)之路。”換熱技術(shù)研究員宋霞補(bǔ)充道。她所在的團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，磁懸浮技術(shù)讓工業(yè)熱泵的傳動(dòng)效率提升至97%，較傳統(tǒng)齒輪傳動(dòng)高出20%，而零潤滑油設(shè)計(jì)則滿足了食品、制藥行業(yè)對潔凈度的嚴(yán)苛要求。

02. 從“不可能”開始技術(shù)攻堅(jiān)

公開資料顯示，磁懸浮從1907年概念誕生，到1969年德國研制出首個(gè)磁懸浮列車模型系統(tǒng)TR01，再到2002年中國上海磁懸浮示范線開工建設(shè)，2004年投入商業(yè)運(yùn)營，成為全球首條商業(yè)高速磁懸浮列車線路，經(jīng)歷了將近100年的歷史。

而磁懸浮技術(shù)正式進(jìn)入暖通空調(diào)領(lǐng)域的標(biāo)志性事件——由澳大利亞Turbocor團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全球首臺(tái)磁懸浮離心壓縮機(jī)發(fā)布于美國，僅發(fā)生在上海磁懸浮示范線開工建設(shè)的次年。

但將磁懸浮技術(shù)植入工業(yè)熱泵，在中國仍被行業(yè)視為“不可能完成的任務(wù)”。

劉勝坦言：“2015年美的啟動(dòng)研發(fā)時(shí)，全球60%的磁懸浮核心技術(shù)被丹佛斯等外企壟斷，高端永磁材料、軸承控制系統(tǒng)完全依賴進(jìn)口?！?/p>

這段從追趕到超越的歷程，刻著三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

“工業(yè)熱泵的高溫工況是磁懸浮軸承的‘天敵’。”劉勝回憶，早期實(shí)驗(yàn)中，120℃以上的工質(zhì)溫度會(huì)導(dǎo)致磁場分布紊亂，轉(zhuǎn)子懸浮精度從微米級暴跌至毫米級，頻繁出現(xiàn)“墜軸”事故。2017年，美的團(tuán)隊(duì)耗時(shí)18個(gè)月，創(chuàng)新性采用航空級TC11鈦合金制作軸承基座，配合自研的溫度補(bǔ)償算法，在-30℃至180℃區(qū)間實(shí)現(xiàn)磁場動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，最終將懸浮穩(wěn)定性提升10倍。這一突破讓磁懸浮技術(shù)首次在工業(yè)中溫場景站穩(wěn)腳跟。

隨著研發(fā)向150℃以上高溫領(lǐng)域推進(jìn)，新的瓶頸出現(xiàn)：水蒸氣工質(zhì)易侵入電機(jī)導(dǎo)致短路，高壓工況下密封泄漏率高達(dá)5%。為此，美的團(tuán)隊(duì)研發(fā)“雙動(dòng)密封+惰性氣體隔離”技術(shù)，將泄漏率控制在0.1%以下。同期突破的還有雙級變頻壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最高5.5的運(yùn)行壓比，解決了高壓比下連續(xù)運(yùn)行的行業(yè)難題，這一成果在2023年美的TRUE大會(huì)上正式發(fā)布。

真正打通“成本-場景”商業(yè)化閉環(huán)的時(shí)間是2024年。

“初始投資比傳統(tǒng)設(shè)備高3-5倍，是中小企業(yè)最大的顧慮。”鄭春元透露，美的通過三方面破局：一是實(shí)現(xiàn)磁懸浮軸承、壓縮機(jī)整機(jī)100%自產(chǎn)，核心部件成本降低40%；二是推出模塊化機(jī)組，適配中小客戶的分散用熱需求；三是聯(lián)合地方政府落地補(bǔ)貼政策，縮短投資回收期。

03. 從實(shí)驗(yàn)室到工廠的三重突破

在美的實(shí)驗(yàn)室，一組交叉印證的數(shù)據(jù)展現(xiàn)了磁懸浮技術(shù)的硬核實(shí)力。

在能效突破方面，美的磁懸浮高溫工業(yè)熱泵COP（能效比）穩(wěn)定在4.2以上，意味著1度電可產(chǎn)生4.2度熱，較傳統(tǒng)電鍋爐節(jié)能75%以上。

鄭春元在對話中舉例：“福建某制糖廠采用該技術(shù)后，年減碳量超50%，600萬元初投資僅1.7年即可回收?！边@一案例與制冷快報(bào)報(bào)道的山東輪胎廠項(xiàng)目數(shù)據(jù)一致——替代燃煤鍋爐后蒸汽成本降低60%，投資回收期壓縮至1.2年。

工況適配方面，美的通過主輔導(dǎo)葉協(xié)同調(diào)節(jié)技術(shù)，熱泵卸載能力從行業(yè)普遍的70%拓寬至47%，即使在低負(fù)荷工況下也能穩(wěn)定運(yùn)行。

宋霞透露，這一技術(shù)已應(yīng)用于湘投集團(tuán)節(jié)能改造項(xiàng)目，使供暖季燃?xì)忮仩t開啟時(shí)間減少30%，該項(xiàng)目同時(shí)入選湖南省綠色技術(shù)推廣目錄。

此外，該技術(shù)的應(yīng)用大幅延長設(shè)備使用壽命：磁懸浮軸承采用航空級TC11鈦合金材質(zhì)，配合零泄漏密封技術(shù)，軸承壽命長達(dá)20年，全生命周期維護(hù)成本較傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)省90%。

劉勝強(qiáng)調(diào)：“我們做過300次備降測試，極端情況下仍能保障機(jī)組安全，壓縮機(jī)更是提供10年質(zhì)保?！?/p>

04. “比起技術(shù)攻堅(jiān)，更難的是推廣普及”

鄭春元提到，這項(xiàng)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)“工業(yè)級技術(shù)、民用級應(yīng)用”：在北方采暖市場，美的將工業(yè)熱泵技術(shù)“降維”用于市政廢水余熱回收，穩(wěn)定提供60-80℃采暖熱水，解決了嚴(yán)寒地區(qū)空氣源熱泵供熱衰減的痛點(diǎn)。

宋霞補(bǔ)充道，磁懸浮技術(shù)的全溫區(qū)適配能力正在覆蓋更多場景：“從120℃微壓蒸汽到180℃高壓蒸汽，無論是紡織、化工等工業(yè)領(lǐng)域，還是大型商業(yè)建筑的集中供暖，都能提供定制化解決方案?！?/p>

數(shù)據(jù)顯示，美的磁懸浮離心機(jī)年產(chǎn)能已突破4000臺(tái)，僅2024年就助力工業(yè)領(lǐng)域節(jié)電超47萬kWh，相當(dāng)于減少近300噸碳排放。

在鄭春元看來，該技術(shù)在更深層次的應(yīng)用，相較于技術(shù)攻堅(jiān)，更難的在于如何向市場進(jìn)行推廣普及。

“目前，我們國產(chǎn)的技術(shù)完全掌握之后，磁懸浮冷水機(jī)組相關(guān)廠商已經(jīng)開始跟進(jìn)，但磁懸浮蒸汽壓縮機(jī)方面2025年美的才首次發(fā)布，目前還沒有跟隨者，甚至很難找出一份實(shí)際應(yīng)用的案例用作樣本?！编嵈涸硎荆谶@樣的背景下，國內(nèi)能夠起到示范作用的工廠極少，客戶對于這項(xiàng)新技術(shù)的穩(wěn)定性、實(shí)用性各方面都會(huì)有所疑慮。

基于這樣的市場背景，美的的做法是自建“水蒸氣壓縮機(jī)”等模組的測試平臺(tái)，通過真實(shí)實(shí)測數(shù)據(jù)來打消客戶疑慮；同時(shí)，積極打造示范平臺(tái)，將單一產(chǎn)品組建成聯(lián)通的系統(tǒng)工程，通過展示系統(tǒng)整體可靠性的方式，來提升客戶信心。

“磁懸浮技術(shù)在工業(yè)熱泵的應(yīng)用，本質(zhì)是用精準(zhǔn)控制對抗能量損耗?！眲偬岬?，美的堅(jiān)持10年自研創(chuàng)新，從磁懸浮軸承到壓縮機(jī)整機(jī)實(shí)現(xiàn)100%自產(chǎn)，正是為了打破核心技術(shù)依賴。

隨著“雙碳”政策推進(jìn)，我國工業(yè)能耗占終端能耗的66%，余熱資源潛力巨大，磁懸浮工業(yè)熱泵的普及，或?qū)⒊蔀楣I(yè)減碳的關(guān)鍵抓手。