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黄宁杰:热管理领域的“大工匠”

2017/2/10 8:57:39   来源:电器  

“他是国家千人计划专家、国家特聘专家、第二届杭州市“侨界十大杰出人物”,他还曾在美国IBM公司、美国通用汽车、美国德尔福公司、丹佛斯集团等国际化大公司担当要职,书写这份金灿灿履历的主人公正是《电器》杂志“加西贝拉杯”寻找中国家电业的工匠精神主题活动此次寻访的对象——热管理领域的“大工匠”,三花控股集团有限公司首席科学家黄宁杰博士。”

雄厚的技术积累,宽阔的国际化视野

黄宁杰是77届大学毕业生的杰出代表。1981年,从华南工学院化工机械工程专业毕业后,爱钻研的个性驱使他继续深造,并分别于1986年、1989年取得美国宾夕法尼亚大学机械工程专业的硕士学位和博士学位。

接下来,考虑到可以学到最顶尖的知识,黄宁杰选择在国外工作。他告诉记者:“在攻读博士学位期间,我研究的课题是高速硅片的设计和冷却,毕业之后我去了IBM做芯片的热管理工作。然而,热管理在IBM只是辅助性的工作。为了让所学的专业得到更好的利用和发展,两年后,也就是1990年,我加入美国通用汽车公司,负责汽车空调的热管理研发工作。之后,1999年,我在美国德尔福公司任高级院士;2008年,我来到丹佛斯集团任职全球高级总监。”作为美籍华人的黄宁杰对于这段在国外大公司的工作经历,也是充满自豪之情。用他的话来说:“在美国通用汽车公司,我是第一个华人院士;到了德尔福,我是第一个华人首席院士;在丹佛斯,我成为那个级别里全球研发的第一个非丹麦德国人。”

回忆起在美国通用汽车公司的经历,黄宁杰骄傲地说:“刚开始,他们对我这个从中国来的华人充满不信任,从总裁、副总裁,到总监、副总监,一共6个人对我进行面试,不过听完我的说辞之后,他们决定试一试我这个从中国大陆来的博士。当时,我被安排在换热器的优化设计软件相关的工作岗位,要知道这个项目他们做了20多年都没有大的进展,怀着一定要让他们瞧瞧我们中国人的能力这股劲儿,1年以后我成功设计出该软件,之后我连跳三级,从研究员一跃成为院士。”只是,与大多数成功人士的成功经历类似,黄宁杰的这个“三级跳”也归功于他不懈的努力。黄宁杰坦言:“我最大的优势是专注,从中国毕业出来的大学生知识底子比较扎实,但是唯一缺乏的是创新能力。深刻地认识到这一点之后,在学习他们创新精神的同时,我也在加班加点学习各种学术资料,希望缩短和他们的差距。事实证明我的方法是奏效的,到目前为止,在整个通用汽车公司,我获得的专利是最多的,我有300多个专利,99%都是发明专利。”

再创新,旧技术焕发新活力

20多年的国际化大公司经验和20多年的汽车空调热管理经验,让黄宁杰有了自己的思考。黄宁杰说:“之前,在进行汽车空调热管理系统研究的时候,我是将微通道换热技术用于汽车空调上的创始人之一,取得这样的成绩我大概花了10年的时间,当时我想如果将微通道换热技术再优化,用于家用空调也一定可行。”

2008年机会降临。三花和丹佛斯集团成立了一家合资公司,黄宁杰出任这家合资公司的副总经理。黄宁杰和三花有了重要的接触。2011年,黄宁杰加入三花,任职集团副总裁、首席科学家。这一次,黄宁杰和三花的强强联合,使得将微通道技术应用家用空调的这一想法有了生根发芽的土壤。

但是,事情并非那么简单,微通道换热技术从汽车空调到家用空调,不是简单的技术移植。每个行业都有自己的特征,不能照搬技术,需要再创新。

在三花中央研究院团队的支持下,黄宁杰经过两年时间的研究发现,虽然都是空调,汽车和家用有明显区别。第一,空调在夏天是24小时运转的,汽车是开一两个小时之后,停下来。第二,汽车是跑来跑去的,汽车空调所处的环境是变化的。家用空调则不然,它所处的环境比较固定,可能安装在离工地比较近的地方,抑或是离污染比较近小区,再或者就在化工厂,有可能长期接触腐蚀性的物质。第三,汽车空调的换热器体积小,与之相比,家用空调则很大。

找到问题所在之后,黄宁杰带领三花中央研究院的同事用几个月的时间找相应的解决方案。找到解决方案之后,三花又逐步和约克、开利展开合作。而且到现在为止,三花和约克合作的年销售量已经超过3亿元。对此,黄宁杰感慨道:“我和三花一起把微通道换热技术应用到家用空调行业,产能从零,到1000万元,再到现在超过10亿元,并且现在三花在全球空调微通道换热器领域市场份额已经超过50%。可以说,这是我迄今为止最为骄傲的事情。”

 

微通道换热技术在家用空调领域打开局面以后,黄宁杰仍然不满足。他决定将微通道换热技术拓展到其他家电行业,比如干衣机、洗干一体机、洗碗机、冰箱、冷柜、酒柜等。

“三花是全世界第一家想到将微通道热泵系统用于洗干一体机、干衣机上的企业。”黄宁杰说,“在国外,80%~90%的家庭,衣服是通过干衣机烘干的。干衣机的优点是可以控制湿度和温度,烘干的衣服更柔软,而且没有皱纹,无需熨烫。但是,干衣机是耗电产品。考虑到微通道热泵技术的节能优势,我们设想将微通道热泵技术应用于干衣机上。”

像从汽车空调往家用空调移植微通道换热技术一样,将空调微通道热泵技术推广到干衣机上也并非易事。黄宁杰告诉记者,首先,空调和干衣机的形状、体积都不同,需要做技术改良。第二,干衣机需要合适的温度、湿度,才能保证衣服达到烘干效果的同时,还能柔软,没有褶皱。怎么进行有效的温度、湿度控制,对三花来说是新的考验。第三,怎么把微通道换热器做得小巧,同时性能又可以达到节能指标,这是一个难题。

在困难面前退缩从来不是黄宁杰的性格,对于前两个问题,经过几个月的实验验证,黄宁杰想到了一个巧妙的办法:我们打造了一个全封闭的干衣系统,首先,把湿空气打到衣服上,使得滚筒在旋转时把湿衣服里的水分带到空气里,水蒸气到达蒸发器里,通过制冷剂冷却,水蒸气变成液体水掉到冷凝器里,经过循环的湿空气就这样变成了干空气。接下来,通过再对衣服加热,冷凝器里的液体水再次变成水蒸汽返回到滚筒内。由于是封闭的系统,水蒸气不会跑出去,空气也不会泄露出去污染房间。同时,微通道热泵系统还可以实现不同温度的控制,比如棉质衣服控制在60℃,尼龙材质的衣服控制在50℃。

至于第三个问题,黄宁杰指出:“三花独有的换热器折弯技术(即扁管通过折弯可以从一层变成三层,大大增加了换热面积。)可以减小换热器的体积。关于这个技术,三花已经取得了50多项的专利保护,涵盖工艺、设备、设计、原理等。”尤为值得一提的是,黄宁杰带领三花家电团队开发的世界上首款可应用于标准尺寸洗衣机的A-40%洗干一体机热泵系统,还荣获了艾普兰核芯奖。

2016年10月1日,中国冰箱新能效标准正式实施,这意味着新能效1级产品的耗电量约比原能效1级产品耗电量下降40%。以现有的冰箱技术,很难实现。如何提高,经过试验验证,黄宁杰认为,压缩机可以帮助冰箱提高能效10%,保温材料可以提高5%,微通道技术可以提高15%,风冷技术+微通道技术可以提高25%以上。这之中,微通道换热技术优势明显。

事实上,为了满足冰箱能效的要求,2014年,黄宁杰就带领团队开始进行微通道换热器应用于冰箱的验证工作,通过一年半的可靠性验证,黄宁杰决定将这一技术向冰箱行业全力推进。值得欣喜的是,现在,微通道换热器已经在高端冰箱上有部分应用,目前有往中端、低端转移的趋势。他指出:“全世界冰箱市场容量为1.2亿台,应用微通道换热器的冰箱只占5%,如果将全部冰箱的换热器都换成微通道换热器,市场空间太大了。”

除此之外,在洗碗机领域,黄宁杰也有自己的打算。目前,三花应用微通道技术自主研发的洗碗机节能干燥技术,已经和美的、格力、老板签约订单。另一个应用于洗碗机的欧米伽水泵组件也在积极筹备中。

在黄宁杰的带领下,到目前为止,三花微通道技术在家电领域已经取得了一定的突破,他预计2017年,家电用微通道换热器销售额可能达到5000万元,2018年可能达到2亿元。

除此以外,在新能源汽车领域,黄宁杰积极推动制冷剂的替代进程,成功实现R134a逐步取代R22,并带领团队开发出更加高效的热泵汽车空调系统开发。而且,黄宁杰还会将其继续拓展应用于家电领域。黄宁杰还积极推动汽车空调高效环保制冷剂R290替代R134a。

采访的最后,黄宁杰指出,所谓工匠精神,就是在一个行业里专注,在某一领域做精做好,做到全球第一。在此基础上,再通过创新,把它引申到其他相似行业。因此,工匠精神不仅要追求精益求精、坚韧不拔、目标专注,更要善于创新、敢为人先,方能一往无前、所向披靡。


关键词:黄宁杰  三花  微通道换热器  
(编辑:zqn
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