2020年，長壽的星際迷航系列又推出了一部新劇：《星際爭霸戰：畢凱》。在這套劇集裡，終於展示了太空船上的廚房——好吧，其實是台叫做「複製機」的機器。
複製機外表像是個微波爐，能將能量轉化為物質，以原子級的精確度複製任何無生命物體，速度飛快，看起來是個理想廚房。快捷方便、種類多樣、食物美味，而且不會產生哪怕一個原子的垃圾。
當然，那是24世紀的事。現在我們還沒有這樣的技術，目前與之最相近的是食物3D打印；而能用3D打印機做出來的食物，也只有少數幾種：糖果，巧克力，以及經過特殊處理的肉。
不過，就算複製機真的出現（想想做頓飯要消耗的能量），它可能也只能用在飛船這類場景，而不適合放在家裡：它是功能主義的，沒有美學和情感價值。
在家做菜，與家人一起吃飯，是幸福感的的重要來源。約翰·霍普金斯大學的一項研究發現，經常自己動手做菜的人，比不做菜的人幸福感更強，這是因為製作食物時付出的努力增加了價值感。顯然，按一下按鈕就能獲得一頓晚餐，不能算什麼努力。
雖然道理都懂，但是廚房總能讓做菜的熱情和耐心迅速下降，夏天滑落速度加倍。下一個問題自然浮現：能不能減輕做菜的痛苦，甚至，把做菜變成享受？
也許可以，但是需要支持。我們做了一個小規模調查，結論和生活經驗相符：如果做菜環境合適的話，大部分人願意做菜——這裡的「環境合適」，指的是廚房涼爽、油煙機夠力、菜已洗好；動動菜刀和鍋鏟，斟酌調料和火候，感覺自己像個揮毫創作的藝術家。
的確，烹飪就是創作。創作總是讓人愉悅的，只是不要附加惡劣的環境和繁難的工作就好。
「炎熱廚房」需要拯救
今年夏天最熱的時候，方太發布了一款集成烹飪中心，也許可以讓做菜變得更愉悅一些。最有趣的改變，是這套集成烹飪中心的抽油煙機——它自帶製冷功能，能在廚房裡創造一個又涼又熱的小環境。
夏天廚房要解決的最大問題，是用冷氣降低瓦斯爐熱輻射帶來的熱量，同時避免干擾燃氣流的火焰和吸油煙機的上升氣流。顯然，無論是在廚房中安裝空調，還是加裝涼風扇，都難以達到目的。
要實現這樣看來矛盾的目標，就要引用房地產大亨、美國前總統川普的名言了：「位置！位置！位置！」
精確計算冷氣出風位置，精確計算排煙位置，才能讓冷氣和油煙各行其道，互不干擾。在這款抽油煙機上，冷空氣出風口設置在頂部，在烹飪時則限定在47°-70°角度擺風，既能靈活控制出風區域，也避免了擾亂抽油煙機製造的上升氣流。
而與之對應的，是調整了抽油煙機的進風口。進風口距離檯面的高度降到325毫米，把油煙控制在瓦斯爐範圍之內，避免受到空調冷氣的影響。進風口內還設置了兩個可以分別開合的獨立擋板，進一步提高風力。
根據實驗室測試報告，這款製冷抽油煙機能讓爐前工作區的溫度保持在27℃左右，基本上能讓大廚在火爐邊如沐春風，不再受炙烤之苦。
這不是市場上第一款能製冷的抽油煙機。2016年，就有中國廠商發布過帶空調的抽油煙機，但是市場反響平平——要安裝那款抽油煙機，需要先在牆上打孔，在外牆安裝一部空調外機才行。而方太新發布的這款，和尋常抽油煙機的安裝方式完全一樣：掛在牆上，連接排風管，完成。
看起來很容易，也很自然。不過稍微想想就會發現，設計這樣的抽油煙機可不是個簡單任務。不能有室外機、不能滴下冷凝水、製冷和排煙功能要能分別開啟、油煙不能影響空調、不能讓冷空氣被煙機吸走……在一個櫥櫃那麼大的空間裡，是怎麼裝下一部空調和一部抽油煙機的？一冷一熱的組合是否會影響排煙效果？
要解決這些問題，就要靠科技了。
把空調綁在抽油煙機上有多難？
第一個大問題是體積限制。在330毫米厚度裡塞進一套空調，肯定不能用家用空調的設計。不過幸好，有字面意思上的前車之鑑——一體化的汽車空調。
汽車空調有幾個關鍵零件：壓縮機，蒸發器，冷凝器，風機。壓縮機把製冷劑氣體液化，冷凝器將液態製冷劑降溫。冷卻後的液態製冷劑在蒸發器中沸騰，帶走大量熱量，而風機將降溫後的空氣吹出出風口。整個過程循環反覆，冷氣就能源源不絕。
設計思路很清晰，並不意味著就能做出產品來——這是工科生永遠的痛。畢竟汽車和抽油煙機的內部環境完全不一樣，要面對的挑戰還有很多。
首先是蒸發器。蒸發器是製冷的關鍵，蒸發器的表面積很大程度上決定了製冷能力，還決定了表面會凝結多少水滴。為了增加表面積同時避免冷凝水滴落，研發人員最終拿出了一次成型的鋁製速排水微通道高效蒸發器，不僅提升熱交換效率，還能把收集起來的冷凝水送到冷凝器表面蒸發，隨煙氣一起排出。
接下來是冷凝器。冷凝器用來散熱，它的溫度比較高，還不能和蒸發器離得太近；但又得能在高濕度環境下把冷凝水有效蒸發掉——這又是一項自研課題。最終，研發人員採用了傳統上用於化工生產行業的降膜式蒸發技術，將水轉化成通道內薄薄的水膜來加快蒸發進程，避免水滴聚集。
水滴不會滴落，但是熱量和蒸汽要如何排放呢？這裡的設計很巧妙——吹過冷凝器的熱風，直接通過抽油煙機的煙道排出。這樣的設計節省了時間、簡化了安裝，但是又帶來了新問題：這意味著要將煙機吹來的風吹進冷凝器，那油煙……
那怎麼辦？油煙淨化。
2017年，方太曾經牽頭承擔過一項國家重點研發計劃的子項目：《油煙高效分離與煙氣淨化關鍵技術與設備》。項目成果之一，就是分離率高達98%的靜電油煙分離技術：為煙氣中的顆粒和油滴加電，利用帶電性質和重量的不同，將細小的固態顆粒和油滴分開；油滴落進積油盒，固態顆粒以靜電吸附。
這樣的技術，也用在了這套製冷抽油煙機上。事實上，這套抽油煙機使用了四重淨化方式，從吸附到離心再到靜電分離，將通過冷凝器的熱風充分淨化。而且，還特別設計了雙風道切換能力，當不使用製冷功能時，油煙會經過常規煙道排放，不再通過冷凝器。
雙風道，根據空調運行狀態自動切換
所以，這套新的抽油煙機，表面上看起來像是抽油煙機上捆綁了空調。但是實際上，它是材料科學、流體力學、能源動力、油煙淨化等等領域的綜合研究成果。
高科技廚房電器的意義
給廚房降溫的同時又不干擾抽油煙機的運作，這是夏天廚房面對的主要問題，但遠遠不是全部。
比方說，還有抽油煙機的噪音問題。噪音基本上來自空氣的動力性噪音，和轉速、葉片角度、葉片表面結構都有關。為了獲得更大風壓，往往需要更高轉速；而這就意味著更大的噪音。
噪音總是讓人心煩意亂。要讓做菜更愉悅，抽油煙機的噪音當然越低越好。那麼解決問題的方向就明確了：改進電機的運作方式，以及改進葉片結構。
在電機方面，FOC（Field-OrientedControl）是目前無刷直流電機的最優控制方法。FOC可以譯為「磁場定向控制」，有時也被稱作矢量控制（VC，Vector Control）。它能夠通過精確地控制磁場大小與方向，讓電機運動運轉更平穩、效率更高、噪聲更小，而且還能高速動態響應。不過當然，FOC控制器的成本和算法複雜度都遠超常見的電子調速器。
在葉片結構方面，則需要仿生學的支持。鴞形目鳥類就是很好的學習對象：貓頭鷹往往在夜裡捕獵，獵物是那些極其敏感的小型動物。所以貓頭鷹是如何在空中安靜地俯衝而下的？鴞形目仿生靜音研究不算是個很新的領域，不過過去的研究結果往往應用在更大型的機械上：風力發電機、工業風機，以及核電站的汽輪機等等。
這樣兩個方面的改進，降低了抽油煙機的噪音。有媒體曾用手機APP測過一些環境音量，可以做個大致參考。捷運站，平均噪音77分貝；晚班捷運車廂內，平均81分貝；網路預約的租車內，平均63分貝；路邊施工現場，平均85分貝……正在打呼的貓，50分貝。
而使用了仿生學靜音葉片、FOC距離矢量演算法和直流變頻無刷電機的抽油煙機，正常工作時的噪音有多大呢？只有48分貝。
另一個有意思的地方，是集成烹飪中心的聯動——製冷抽油煙機可以和瓦斯爐、蒸烤箱無線通訊，可以彼此無線連接，也能連接到手機APP上。
連接在一起的抽油煙機和爐具，可以協同工作。只要打開瓦斯爐或蒸烤機，抽油煙機就能自動啟動；當關閉瓦斯爐後兩分鐘，抽油煙機也會自動關閉。這是不難想到的；而集成烹飪中心能做到的不止如此：
使用NFC連接手機，能獲得286道專屬菜譜；若是安裝APP，能獲得1200道菜譜；
因為能監控煙道阻力，所以抽油煙機可以自動調速改變風力，讓公共煙道的油煙不會倒灌進廚房；
因為能感知空氣溫度，所以抽油煙機的製冷功能會自動啟動，而且會在抽油煙機關閉後再工作一段時間，讓廚房的溫度降到舒適的程度……
結合了感測器、通訊和計算能力，抽油煙機和瓦斯爐這些歷史悠久的廚房電器，也連接上了物聯網——或者說，成了智慧家居的組成部分。
最近幾年來，集成和智慧是廚房電器發展的重點方向。從集成灶市場近幾年的高速成長就能看出來：在整個廚電行業年成長率10%左右的大環境下，集成灶市場的年成長率遠高於20%。
新一代的消費者已經成長起來了。他們注重享受生活，追求高性能、高質量、更智慧，強調產品設計，對服務提出更高要求，也希望科技讓生活變得更輕鬆。整個廚電行業也都在迎接轉變：更智慧，更健康，更切合使用場景。
廚房電器行業邁進了一個全新階段。在接下來的幾年中，我們將會看到廚房電器的科技含量節節升高，廚房也會變成重要的生活場景，讓人們可以單純地享受樂趣，而不必忍受繁難的勞作。
本文授權轉載自：極客公園
責任編輯：傅珮晴、錢玉紘
