美的厨热工程师专访|探秘一级静音燃气热水器背后的研发故事

2021年，中国质量协会组织开展了燃气热水器行业用户满意度监测并于2022年2月9日对外发布了监测报告。监测报告显示，用户对燃气热水器的安全性、操作简便舒适性和智能功能的稳定性各方面评价较高，但噪音问题仍是困扰用户最大的痛点之一。

为了解决这一行业痛点，美的集团厨房和热水事业部于2019年开始布局燃气热水器一级静音专项项目，通过底层机理研究和技术创新应用，经过2年的研发推出了结合了静音、恒温和低排于一体的全新一代一级静音热水器。值得一提的是，美的这项技术研究成果，也在今年7月底荣获了“国际领先”水平的认证。

所有的创新都不是凭空而来的，每一项技术突破的背后，都离不开工程师以及开发团队千万次的探索和尝试。“为了一级静音项目的顺利推动，团队提出了数十轮的方案，经过了数百次的数值仿真分析和数千次的燃烧实验。”该项目组核心成员汪耀东、熊柳杨两位工程师在接受艾肯家电网采访时如此说道。

众所周知，燃气热水器在使用时涉及到水、电、气的综合协调运用，内部系统结构复杂。也正是这一特性决定了燃气热水器的噪音由燃烧、风机、水泵等多方面产生，因此想要降低噪音，需要研发出系统的解决方案。

用两位工程师的话来说就是，燃气热水器系统是个多物理场耦合的系统，背后涉及的子系统和学科问题众多，例如气流(空气、天然气)、水流问题关系到流体力学问题，燃烧涉及热力学问题，由于旋转机械的高速运转，除了上述流体力学还涉及固体力学问题。

“各个系统相互耦合，如果只针对单部件或子系统进行突破，很容易陷入‘头疼医头脚疼医脚’的误区，达不到理想的效果，只有把造成噪音问题的底层原理搞清楚了，才能‘对症下药’。”在两位工程师看来，燃气热水器的降噪是一项系统性工程，因此从底层机理研究上实现突破成为解决问题的关键。

基于底层机理研究，美的结合了主动降噪与被动消音技术，突破性的改变了行业内传统的背部进风方式，首创顶侧进风双鳃仿生呼吸系统，在低阻力噪音控制技术上取得了关键突破，实现了低阻降噪风道结构。与此同时，结合声学超材料、直流变频技术、一体化密封机身以及航天级消音棉的应用等，构建了多维立体降噪系统，针对低中高频全范围噪音实现定向控制。

目前，燃气热水器额定负荷燃烧的噪音通常可达52-60分贝之间，虽然满足国家标准65分贝的强制要求，但是对于部分特殊人群诸如孕妇，备考的学生或在相对静谧的环境中的用户而言，仍然会造成较大的困扰。“美的燃气热水器降噪技术的应用，可以使产品整体噪音降低8dB(A)，即便是在最大负荷使用噪音也能保持在45分贝以下，达到了最适宜人类生活的理想环境水准。”

基于系统性解决方案，美的真正将燃气热水器的噪音水平降低到安全舒适的程度，让用户畅享安静沐浴新体验的同时，也推动了燃气热水器品类进入静音时代，对于引领行业高质量发展具有突破性意义。

协同创新攻克技术难题

作为美的燃气热水器一级静音项目的工程师，汪耀东是2016年加入美的集团的，在燃气热水器领域有着丰富的研究经验，而熊柳杨在进入美的集团之前，也在海外有着4年的博士研究经历。但即便如此，他们也不得不承认，燃气热水器噪声控制底层机理研究的这条道路并不容易。

据两位工程师透露，在研发过程中，从系统声源识别，子系统(包括风道系统，燃烧系统，换热系统，水路系统)定向优化到振动传播和声辐射控制都存在众多的技术难点。其中，最难攻克的一点在于如何平衡低排放和低噪音的需求。

“噪音控制往往需要增加声阻，而碳排放控制则需要减小风阻，低阻和低噪之间存在复杂的耦合关系，两者的目标函数不一致，如何协同两者之间的关系无疑是最难突破的一个技术难点。”熊柳杨解释道。

为了攻克这一技术难题，美的研发团队集合了声学、流体力学、热力学等领域的多个博士专家进行联合攻关。“简单来说就是，先通过专业的噪声频谱分析把问题诊断出来，然后根据不同学科的噪声贡献，组织各个专业团队去联合攻关。”汪耀东坦言，整个的研发过程非常复杂，并不是三言两语能够说的清楚的。

“燃气热水器的噪声机理研究，其实是一个非常典型的多学科协同的工学问题，它不仅涉及到一些技术的创新与应用，还关系到工艺的可制造性以及后续的通用化和平台化。从表面上来看好像只是一个噪声问题，但涉及到的面非常广，因此需要用工程系统的思维去分析和解决。”汪耀东进一步补充道。

把复杂留给自己，把简单留给用户

每一项技术的研发都是一个失败和成功的积累过程，尤其是噪音实验关联影响因素尤其多，也被很多工程师称作“玄学”。

“燃气热水器的噪音实验，受进水温度、气压、湿度、气源变化以及其他外部干扰的影响，有时候上午试验成功的方案，下午性能却呈现很大的差异。因此，为了保证实验场景的一致性和对比数据的准确性，往往需要进行连续测试。”

在熊柳杨的记忆中，有次为了得到准确的数据，一天之内完成了8台机器的拆装、数十次零部件的组装以及上百个工况的验证对比。“这样的情形对于我们团队‘听音者’来说已经习以为常。把复杂留给自己，把简单留给用户，这是每一位美的工程师的信念，也是日常工作的落地，更是对美的‘科技尽善，生活尽美’价值观的生动诠释。”

汪耀东告诉艾肯家电网，研究燃气热水器噪音问题的团队最多的时候有将近30个工程师，其中三分之一以上是博士。“一直以来美的都非常重视底层机理研究和技术创新应用，这一点从最近几年的招人情况便可见一斑。美的在招产品工程师时，原则上都要求拥有博士学位，除非有一些工作经验非常丰富的硕士才可以进来，这个招聘标准基本上已经和一些科研院不相上下了。”

也正是对研发的持续投入，美的才能不断实现产品品质的突破性提升。以美的燃气热水器的一级静音技术为例，采用该技术的京东首款产品JSQ30-RX7于2021年12月25号上市，天猫首款产品JSQ30-M5于2021年12月25号上市。产品落地上市以后便迅速成为TOP1，迄今已经覆盖18款产品型号，不足半年时间统计数据表明用户使用好评率提升了7%，并且在持续提升中。

对此，两位工程师表示，“研发过程虽然艰难，但看到科技创新能够真正的改变消费者的生活，实现‘让生活更美’的那一刻，无疑是最有成就感的时刻。这种成就感也是支撑着团队一直坚持努力下去的动力。”