面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设

梁海山 李华刚 付松辉 国德防 杨伟欣 王学道 刘玉平

高质量发展阶段，绿色低碳发展已成为全社会发展的共识，也成为新时代企业实现高质量发展的内在要求。作为推进碳达峰碳中和工作的重要组成部分，建筑用能电气化、供暖清洁低碳化等成为了建筑行业重要的发展方向。在此背景下，海尔中央空调探索实践面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设，以用户需求为中心，从提供产品转变为提供节能减碳场景解决方案，助力建筑行业节能减排。

一、面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设的背景

（一）绿色低碳是时代发展的必然要求

党的十八大以来，我国坚持深入贯彻落实绿色发展理念，深入推进生态文明建设，向世界郑重承诺中国二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的目标。社会经济发展向绿色化、低碳化转型，是新时代发展的必然要求。

双碳目标下，各行业都走上了绿色低碳转型之路。高能耗、高成本的暖通空调设备与国家提倡的绿色高效趋势背道而驰，建筑用能电气化、供暖清洁低碳化成为了行业重要的发展方向。“近零能耗”的智慧楼宇建设要求环保高标准，尤其在商业供暖领域，传统取暖方式在制热运行中同时存在着诸多问题：污染严重，耗能较大；室内温差大，制热不足不舒适；投资成本大，性价比低等。中央空调能耗约占建筑总能耗的60%左右，成为节能降耗的重要研究方向。

（二）企业实现高质量发展的内在要求

高质量发展阶段，我国积极推进发展方式绿色化转型，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，绿色低碳、节能环保已成为企业高质量发展的客观要求和重要内涵。面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设是海尔加速自身数字化、低碳化转型升级，同时助力建筑行业绿色发展的积极探索和实践。

物联网时代，海尔紧抓数字化、低碳化的时代机遇和发展趋势，加速从制造企业转型升级，成为美好生活解决服务商，从提供家电产品转变为提供定制化、场景化的解决方案。海尔加快融合应用新一代信息技术，加快家电、物流等产业数字化升级，将家电产品升级为可以联网的“网器”产品，成为服务用户的一个载体，网器背后是海尔围绕用户搭建的资源生态，可以为用户提供场景化的解决方案；与此同时，海尔深入贯彻绿色发展理念，承接国家碳达峰碳中和“3060”目标，积极推进产业绿色化低碳化升级，通过技术研发、工艺改进、平台创新、供应链优化等不断提升产品和服务的绿色低碳属性，为用户提供绿色化产品和服务，助力暖通行业、建筑行业绿色发展。

（三）数字化技术为企业管理创新提供了技术保障

当前，大数据、物联网、5G、人工智能等新一代信息技术的发展正激发、衍生出一批批新应用、新模式、新业态，为企业商业模式、管理模式的创新提供了丰厚的实践土壤。一方面作为企业服务对象，用户借助互联网等技术和应用可以轻松获取关于企业、产品、品牌的众多信息，而不再是传统工业时代企业主导用户信息进而影响用户消费，企业和用户之间的信息不对等被打破，用户掌握和知道的信息可以比企业更多。同时随着粉丝经济、社群经济的发展，用户可以越来越多的参与到企业的生产决策中，由原来的被动接受者转变为企业经营的参与者，原来的产销分离变为网络时代的“产消合一”。另一方面，作为产品和服务的提供者，企业在新一代信息技术的加持下，研发、生产、销售、服务等各环节数字化转型进展正在提速，衍生出众多新的模式，如企业能源管理加速数字化升级，大数据驱动为企业用能带来显著的节能减碳效果；生产制造加速向数字化、智能化升级，帮助企业实现提质增效；服务环节借助数字技术，实现远程操控、数字诊断，使得服务业制造业加速融合。

新一代信息技术的创新发展是当前企业管理管理创新、商业模式创新的社会基础。海尔中央空调物联生态体系建设是海尔融合物联网、大数据等新一代信息技术，面向建筑用能低碳转型需求的探索实践。

二、面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设的主要做法

立足高质量发展阶段绿色低碳的发展要求，海尔中央空调探索实践面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设，以用户需求为中心，从提供产品转变为提供节能减碳场景解决方案，助力建筑行业节能减排：战略方向上，明确绿色化、低碳化发展方向，2021年共同发布《暖通行业2030减碳路线图》助力行业在2030年实现减碳3.16亿吨的目标；技术创新方面，坚持开放式创新，持续攻关低碳技术，提高产品低碳属性；生产制造方面，建设低碳互联工厂，实现大规模定制转型，产品100%由用户定制；智慧服务方面，创新云服务平台，实现网器实时在线监测，颠覆传统管理模式；用户体验方面，从提供产品转变为提供定制化场景化解决方案，帮助用户实现节能、降本、减碳。通过该项管理创新的实施，海尔中央空调打造了全球引领的中央空调自主品牌，连续4年稳居全球磁悬浮中央空调榜首（产业在线数据）；打造了5000余节能示范项目，十年累计节能23亿度电，相当于替代煤炭约82.8万吨，减少二氧化碳排放量约200万吨，有效地助力了建筑行业节能减碳。具体实施做法如下。

（一）明确低碳化发展的战略方向和推进目标

物联网时代，海尔始终坚持贯彻落实绿色发展理念，积极应用新一代信息技术，推进企业数字化、低碳化转型升级。响应国家“双碳”目标和政策，海尔积极推进建设绿色低碳生产体系，推进低碳技術研发和产品开发，不断提升产品低碳属性，积极布局新能源、再循环等绿色经济、低碳经济，为用户提供定制化的绿色解决方案，为行业低碳发展和国家双碳目标落地贡献自己的力量。

作为海尔的重要组织部分，海尔中央空调始终坚持用户需求为导向，以技术创新为引领，持续创新高效节能产品和服务。自2006年打破国外垄断推出中国首台磁悬浮中央空调以来，海尔中央空调在暖通空调领域不断创新，切实推进建筑等行业节能减碳、绿色发展。2021年12月，海尔中央空调牵头发布《暖通行业2030减碳路线图》，将通过智造端、技术端、应用端布局的3大重要举措，助力行业在2030年实现减碳3.16亿吨的目标。如在智造端，海尔将打造中央空调（胶州）互联工厂，园区建设利用光伏发电，一年可发电1000万度，加上节能设计等措施，合计省煤电1500万度，相当于减排二氧化碳15000吨；同时工厂主要生产物联多联机，产品节能性提升50%，助力建筑低碳转型。

（二）坚持开放式创新，持续增加产品低碳属性

海尔始终坚持创新驱动发展，打造“10+N”开放式创新体系，全球布局10大研发中心，深入推进产学研用合作，接入全球研究机构、大学、孵化器等创新力量，链接20万+专家，汇集100万+全球一流资源，实现快速响应用户需求、24小时不间断的快速创新。“用户需求在哪里，海尔的研发就在哪里”。

以用户需求为中心，海尔不断突破行业关键核心技术，引领中央空调节能发展。如针对影响中央空调节能效果和使用寿命的机械摩擦损耗问题，海尔整合研发团队，在国内率先创新研发推出磁悬浮中央空调，实现机组的无油零摩擦运转，较大限度的消除因机械摩擦而带来的部件损耗，使空调的能效与运行稳定性大大提升，节能效果提升50%，使用寿命延长到25年，填补了磁悬浮中央空调在中国的空白。由海尔牵头的“大型节能环保磁悬浮离心式中央空调关键技术及产业化”突破压缩机部件、热交换部件、制冷循环结构部件和整体智能控制部件四大方面关键核心技术达到国际领先水平，完成大型磁悬浮离心式中央空调系统的整体创新设计，实现了空调的高效节能和绿色环保，并产业化形成了风冷冷水、水冷冷水、热泵3大系列包含53个型号产品，在北京、上海、深圳等几十个城市建立了大量样板工程，并出口到澳大利亚、土耳其等不同气候环境国家。2016年该项目获得山东省科技进步一等奖。目前在运行机组达到3300MW，累计运行3400万小时，节电3.58亿度，累计节约标煤11万吨，减少CO2排放40万吨。

海尔深入推进产学研合作，加快节能技术创新与应用。例如海尔联合重庆大学、中国建筑设计研究院、北京城建设计发展集团等机构共同组成技术创新项目组，在建筑热环境理论和营造技术上，研究出适合中国建筑的标准和方法，提高热舒适性的同时，达到节能降耗的目标，成果“建筑热环境理论及其绿色营造关键技术”项目组获得2020年度国家科学技术进步奖二等奖。目前，这一项目已经从理论走向实践，应用于鸟巢、成都双流机场、重庆机场、拉萨火车站、北京和杭州地铁部分线路、重庆龙湖时代天街大型综合体等30余项重大工程。近3年来，项目的应用推动各地共实现新增产值35.72亿元，新增利润4.73亿元，取得了显著的经济和社会效益。此外，海尔物联多联机节能减碳关键技术、高效高频化一体式变频技术、物联超低温空气源热泵技术的研究及应用等多项技术获评“国际领先”，为产品绿色升级提供了强有力的技术支持。

（三）打造低碳互联工厂，实现大规模制造转向大规模定制

物联网时代，海尔依托卡奥斯国家级工业互联网平台，加快智能制造转型升级，打造低碳互联工厂，推进制造模式从大规模制造转向大规模定制，实现工厂与用户零距离，产品按需定制。

1.打造大规模定制交互平台，实现产品100%的用户定制。针对大型商用中央空调“快速设计和交付”、“用户需求快速响应”等行業特征，海尔中央空调搭建了用户在线交互、定制及全流程可视的大规模定制交互平台，实现与终端用户需求的无缝对接，并通过开放平台整合全球资源，迅速响应用户的个性化需求。由此海尔中央空调也加快从原来为库存生产转变成为用户个性化而创造，用户也有原先单纯的“消费者”变成生产和消费合一的“产消者”。用户在定制平台可以实现创意交互、虚拟设计体验、按需定制、全流程可视。例如，大规模定制交互平台采用3D动态仿真模式进行产品立体应用场景介绍，包括酒店场景、轨道交通场景、办公室场景、工厂场景等，实现了产品在线定制交互、10类中央空调产品在线功能定制，用户可在线发表创意，参与产品定制，订单直达工厂与模块商。同时从需求端到制造端，依托互联工厂实现用户全流程可视化定制体验。目前，该定制交互平台已汇集3000余家客户、1000余家设计院、100余家专业机构实时在线交互，实现定制定单全生命周期智能化管理。

2.打造互联工厂，满足全流程用户参与体验。基于卡奥斯国家级工业互联网平台，海尔打造中央空调互联工厂。工厂的数字化系统架构以COSMOPlat-MES为核心，横向分别整合集成WMS、SPC等系统，实现了从企业到工厂到车间到每一台设备每一个人的实时互联，即机机互联、机物互联、人机互联；纵向整合集成ERP、PLM等系统，从用户的需求到产品设计，再到制造、物流、服务，全流程智能互通、透明可视，形成全生命周期管理的新型生产模式。

在生产端，海尔中央空调互联工厂通过应用5G、AR（增强现实）、机器视觉等数字技术，实现了生产环节透明可控，生产过程智能调度。比如，机器视觉在生产现场应用于识别分类、尺寸测量、缺陷检查、操作引导，其中缺陷检查主要通过图像采集对产品表面划痕、凹陷等外观缺陷进行自动检测，相比人工检测提高了精度、速度，进而提高产品质量和生产效率。同时，工厂关键设备如钣金数控冲床、等离子直缝焊接设备、钢板抛丸设备、筒体抛丸设备、封头机器人自动焊切割焊设备、钻铣床、超声波清洗机设备、自动码垛机器人等均实现数控化。工厂实现车间智能排产，自建立智能排程优化模型，自动匹配最优排程计划，实现了生产订单、生产计划、采购计划等关键信息的可视化，排产结果可准确到每一工序、每一设备、每一分钟，实现生产计划与过程管控的精细化，比如按期、延期、提前等信息一目了然，生产计划预测性强，生产状况透明程度高。同时车间生产任务的派工管理、生产准备管理、任务执行的全流程协同管理，实现快速响应、协同制造，由此实现订单兑现率提高18%，计划编排时间缩短30-80%，设备利用率提高20%，人均效率提高13%。

在运营端，生产过程中焊接参数、压力及压装曲线参数、紧固扭矩参数、内筒跳动参数、产品性能参数等均可以通过系统自动采集，数据自动传输率100%。通过应用大数据、人工智能、数字孪生等技术，海尔的管理更具敏捷性、决策更有预见性。此外，研发、生产、质量、交付等全流程赋能工厂，供应商数字化工作台带来的深度协同，让场景定制下的快速研发、柔性生产、智慧预约、精准配送成为现实。

3.加快工厂绿色生产升级，实现节能减碳。一是加快用能结构优化，提升清洁能源占比。海尔中央空调互联工厂配套建设分布式可再生供能系统，已完成总装机量 2.25兆瓦的光伏发电系统建设，年发电量超 260万度，折合约减少 0.22万吨二氧化碳排放。二是依托工业互联网平台推进能源管理智能化，实现提效增质。海尔中央空调互联工厂依托卡奥斯工业互联网平台，建设智慧能源数据互联控制中心，对每条线体、每道工艺进行能耗监控，建立单台能耗管控指标，对园区电、水、气、热、压缩空气、污水处理、光伏等能源动力的产输配用全环节进行集中的动态监控和数字化管理，通过大数据分析，对生产终端能源供应施加影响，降低重要能源介质散放，改进和优化能源平衡。三是加快节能改造，提高能源使用效率。工厂通过空压机余热回收，水泵房电机变频改造，燃气三联供系统建设，实现能源的梯级利用，能源综合利用效率高达80%以上，年二氧化碳的减排约 0.65万吨。同时，实施基础设施绿色升级，实施厂房隔热保温、LED 灯具、高反射屋面板、自然循环送风、LOW-E 玻璃、冷量回收降温、太阳能发电、墙体保温等绿色技术，降低了 32%的能耗、21%的用水量、19%的二氧化碳排放量。四是全面推行绿色制造工艺技术，降低碳排放。工厂采用铜管自动清洗、机器人喷漆、取消助焊剂/切削液、智能灰尘回收过滤等先进的绿色环保生产工艺，将铜管由三氯乙烯更改水清洗，年均减少三氯乙烯使用 8.7 吨，有效消除生产过程中的有毒光气、腐蚀性盐酸烟雾等污染；率先采用机器人喷漆代替人工喷漆作业，有效降低喷涂工艺对作业工人的粉尘危害；通过加装喷涂过滤、智能集尘过滤等系统，对重点工序、重点环境界面进行除尘管控，有效降低工厂烟尘、粉尘排放 38%；推行供应商生产模块化供货，工厂共计 9 类 370 种零部件供货时采取标准工装配送，通过工装重复利用，年均减少部品纸包装、铁制品、铝制品消耗达21 吨。此外，作为全行业首个获得国家二星级绿色建筑认证的智造工厂，园区内建筑均为海绵建筑，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在园区中自由迁移，提高水的利用率。

2017年海尔中央空调互联工厂获首批国家级绿色工厂认定，在基础设施建设、生产工艺技术、能源体系优化、管理智能化、绿色产品生产等方面取得了领先的实践经验。

三、面向建筑用能低碳转型的中央空调物联生态体系建设的效果

（一）打造了全球引领的中央空调自主品牌

自2006年推出中国首台磁悬浮离心机组，开创无油新时代以来，海尔持续创新推出了全球首台水地源磁悬浮、中国首台风冷磁悬浮、全球首台蒸发冷磁悬浮等划时代产品，于 2018年率先推出物联网磁悬浮，创领物联中央空调新时代，已广泛应用于酒店、地产、轨道交通、数据中心、商业综合体、工业、政府公建等众多行业，产品、服务及解决方案以遍及全球100多个国家和地区。

根据产业在线行业研究报告显示，2021年，在中国市场，海尔以52%份额位居首位，连续15年占据市场半壁江山；在全球磁悬浮中央空调TOP5名单中，仅海尔一家中国品牌上榜，凭借22.8%份额成为全球销售台数最高的企业，连续4年稳居榜首，打造了一张靓丽的中国“名片”。

（二）打造了全球引领的“灯塔工厂”智能制造体系

通过行业创新全流程智能體系及智能制造转型升级，海尔中央空调打造了中国乃至国际范围内的智能制造标杆。

2018年，海尔中央空调互联工厂入选世界经济论坛全球首批先进“灯塔工厂”名单，成为首批中唯一一家入选的中国本土企业；2019年，海尔中央空调智能互联工厂落地全球首个5G中央空调应用示范基地，开创5G物联网中央空调的新局面；2020年荣获中国电子技术标准化研究院“智能制造标杆企业”，智能供应链领域“德国ROI-EFESO工业4.0奖”，以及空调行业首个“智能制造能力成熟度四级”认证，实现绝对引领。2021年智能工厂持续升级，先后荣获山东省全员创新企业、山东省智能工厂、国家首批智能制造示范工厂。

（三）有效地促进了建筑领域节能减碳

助力碳达峰碳中和，海尔中央空调不断创新升级，实现从节能产品的研发到节能方案的定制再到智慧楼宇方案的持续更迭。自2006年中国首台磁悬浮空调在海尔诞生以来，海尔磁悬浮中央空调目前已覆盖商业地产、酒店、轨道交通等各大行业，打造5000余节能示范项目，十年累计节能23亿度电，相当于替代煤炭约82.8万吨，减少二氧化碳排放量约200万吨，约合植树造林200万亩。

与此同时，作为最早响应政府号召参与“煤改清洁能源”项目的企业之一，海尔中央空调自2016年在首批试点中应用开始，已累计完成65万户家庭清洁取暖，海尔中央空调提出的清洁能源取暖生态模式平均一个采暖季，相当于减少燃烧标准煤306万吨、减排二氧化碳828万吨、减排氮氧化物2.3万吨、植树造林252万平方米。

坚持落实绿色发展理念，未来海尔中央空调将继续坚定不移地在节能技术、物联网技术、智慧场景体验方案上持续升级迭代，全面布局清洁能源生态，实现绿色低碳发展，助力碳达峰碳中和目标落地。