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热泵工业剖析:工业链视角看国内热泵开展机会

发布日期:2023-04-10 00:23:56 作者: 江南体育

  一套完好的热泵体系由热泵机组(又名室外主机)、结尾设备、输配体系和操控体系四部分 组成。其间,热泵机组以紧缩机为主,一起包含换热器、蒸腾器、电子胀大阀等零部件, 是整个体系的中心设备。它遵从蒸气紧缩的逆卡诺循环原理,低压冷媒汽化从空气、水源 或土壤中吸收热量(热交换进程),经过紧缩机的紧缩变为高温高压气体,随后在换热器中 液化开释很多热量,然后到达加热的效果(冷媒-水换热进程)。而冷却后的冷媒经电子胀大 阀开释压力后,又成为低压的液态,进入下一个循环。如此循环往复热泵机组就能供给源 源不断的热水。热泵发生的热水经过输配体系(包含水泵、缓冲水箱、水管、分集水器等)与各种结尾设备(包含风机盘管、地暖、散热片等)相连,就能处理日子热水、采暖等问题。

  由以上作业原理可知,热泵经过耗费少数电能带动冷媒的循环(“汽化-液化”),整个循环过 程是能量搬运的进程(从空气、水、土壤中搜集并搬运到水中),不是能量转化的进程(没 有经过电加热元件加热热水)。这是热泵与电加热设备、燃气锅炉的本质差异,也是热泵高 效节能的地点,它能够供给的热量超越本身所耗费的电能。制热系数 COP 是衡量热泵功能 的重要目标,COP=制热量/输入功率。

  跟着相关技能的不断改进,现在热泵主机的制热系数COP一般在3-4,即耗费1kw的电能, 能够从空气中吸收 2-3kw 的热能,终究得到3-4kw的热能。而传统的电热水器、燃气锅炉 等设备则因为能量转化的进程中存在丢失,其COP不超越 1。换言之,在相同条件下加热 相同温度的水,热泵的用电量仅是电热水器的1/4-1/3,即费用为电热水器的 1/4-1/3。

  热泵机组的“心脏”,技能含量高 紧缩机在很大程度上决议着热泵机组的功能以及整套产品的运用效果。热泵机组中,紧缩 机担任带动冷媒的循环活动,每完结一次循环,热泵机组就凭仗冷媒的蒸腾吸热、冷凝发 热完结一次热量搬运。即若假定冷媒的单位“载热量”安稳,则紧缩机的工作功率越高, 冷媒的活动速度越快,热泵机组从空气中获取的热量也就越多。

  紧缩机的功能参数很多,其间匹数和制热量最为常用。匹数(HP)指紧缩机的额定功率, 1HP=0.735kw,即 1 匹紧缩机在额定工况下工作 1 小时耗电 0.735 度(kwh);制热量指热 泵单位时刻内发生的热量,单位为 kw。制热量与匹数之比即为紧缩机的制热系数 COP,比 值越大,紧缩机工作功率越高。依据欧洲热泵协会,一般热泵紧缩机的 COP 为 3-4,所以 1 匹紧缩机的制热量在 2.2-2.9kw;实践运用中,经过将制热量与采暖面积或热水出水量进 行换算,终究得到 1 匹紧缩机的适用采暖面积一般在 15-20 个平方。但这一换算份额并不 肯定,或受室表里温差、房间保温功能等多种要素的影响。

  热泵常用的紧缩机有转子紧缩机和涡旋紧缩机。两者的差异首要在于紧缩机在不同工作功 率下的能效比。涡旋紧缩机在高速高负荷工作时能效高,而在低速低负荷工作时能效衰减 显着,低于转子紧缩机。转子紧缩机则在高速和低速工作时能效改变都不大,故一般用于 小功率产品。因此业界 3HP 以下一般选用转子式紧缩机,本钱更低;3HP~10HP 一般采 用涡旋式紧缩机,功率更高。依据我国节能协会的数据,2021 年国内热泵紧缩机销量约 365.7 万台,同比+16.4%。分品 类看,2021 年转子紧缩机 290 万台,同比+15.6%,商场占比 79.3%;涡旋紧缩机 75.5 万 台,同比+22%,商场占比 20.6%。转子和涡旋紧缩机占到国内热泵紧缩机商场的 99.9%。

  两种紧缩机适用不同的运用范畴。热泵可用于采暖、热水和烘干等范畴,涡旋紧缩机更适 合高负荷低衰减的运用场景,所以它首要运用于商用热水(如酒店热水供给)和采暖(如 热泵两联供、区域供暖),而转子紧缩机则一般用于家用热水(如空气能热水器),其次为 家用采暖(如热泵热风机等)。

  欧洲热泵采暖商场鼓起,涡旋紧缩机出产出售愈加获益。2016-2020 年欧洲涡旋紧缩机总 销量规划安稳在 100 万台左右,而 2021 年遭到动力价格以及天然气价格添加影响,欧洲热 泵产品热销,带动欧洲涡旋紧缩机商场规划创下近五年新高,到达 117 万台,同比+21.9%; 本年上半年德国、芬兰的热泵装置量别离同比+25%/+80%。

  转子紧缩机根本完结国产化。正如前文所述,小功率(一般指 3HP 以下)热泵机组一般采 用转子紧缩机,而转子紧缩机跟着我国空调工业一起生长,先后完结了国产化、国际化, 白电企业美的、格力自建了巨大的转子紧缩机产能。所以一般热泵机组一般选用一般空调 的转子紧缩机。 涡旋紧缩机长时刻为外资寡头独占,现在仍以美系、日系品牌为主。常用的涡旋紧缩机品牌 有艾默生(谷轮)、江森自控日立、大金、丹佛斯、松下。依据工业在线 年这 五大外资品牌的我国商场占有率为 83.74%,其间艾默生(谷轮)紧缩机以可靠性、高效而 出名。尽管国产品牌相对来说落于劣势。

  国产涡旋紧缩机的可靠性、安稳性以及产品线丰厚性不及美系、日系品牌,首要系以下两 方面原因长时刻堆集的成果。 1)涡旋紧缩机的中心零部件归于精细结构件,其原创规划及加工技能曾受限于国外的专利 维护,国产涡旋紧缩机起步相对较晚。涡旋紧缩机的各个结构和组成部件中,涡旋盘为最 首要的中心部件,其外表多呈曲面形状,制作时需求高精度的设备及准确装置技能。加之 专利的维护,2010 年前国内企业无法进入该范畴。 国产涡旋紧缩机的工业化始于 2013 年前后,落后美国、日本 30-40 年。上世纪 70 时代末 美国开端呈现系列化涡旋紧缩机产品,完结从理论到产品的跨过。上世纪 80 时代日本企 业完结涡旋紧缩机的工业化,日立、松下先后量产空调涡旋紧缩机。而一起期国内还仅停 留在理论研讨层面,一向未完结工业化。

  2)下流客户粘性高,供给链体系较难打破。对下流整机客户而言紧缩机的能效和可靠性更 为重要,而对本钱敏感度相对较低。外资品牌在多年出产经营进程中与客户形成了长时刻稳 定的供货联系,在规划出产磨合、与整机其他部件的协同、供给链认证等方面仍有着显着 的先发优势。尽管近些年国产品牌的商场位置有所前进,但在产品研制、质量管控和客户 开发等方面仍需求时刻的堆集。

  换热器又称热交换器,对热泵的制热和制冷都是必不可少的存在。换热器使热量由温度较 高的流体传递给温度较低的流体,热泵机组中的蒸腾器、冷凝器均属换热器,仅热量传递 方向不同。制热方法下,冷媒从空气中吸收热量,在蒸腾器中汽化,进而在冷凝器中液化 快速放热。换热器按形状和结构又可分为管式换热器、板式换热器、扩展外表式(翅片管式、板翅式、 管带式)换热器和再生式换热器等。其间,蒸腾器大多选用翅片管式换热器,它首要由盘 管和翅片组成。翅片首要效果为添加换热面积,往往盘绕在盘管外表,一般呈 U 型以适配 壳体。一起,为加快空气流经蒸腾器,前进换热功率,蒸腾器前方还配有外机电扇。

  冷凝器品种较多,一般选用板式换热器和管式换热器,两者各有好坏,依据运用场景来选 型装备即可。管式换热器的结构巩固、处理才能大、适应性强、出产本钱较低,而且在高 温高压下也能适用,故被广泛运用于泳池热泵、商用热水热泵、我国北方工程采暖热泵等。 而板式换热器的优势为:1)结构紧凑,单位体积内的换热面积是管式的 2~5 倍,完结相同 换热量的体积只需管式换热器的 1/5 左右,占地面积小;2)换热系数高,流体在板式换热 器内三维活动,换热功率一般被以为是管式换热器的 3-5 倍。故板式换热器尤为合适家用 场景,比如国内的热泵两联供产品。

  2021 年国内热泵换热器商场规划约 26.8 亿元,同比+34%。其间翅片换热器约 16.2 亿元, 商场占比 58%,其次是管式换热器 8.4 亿元,商场占比 34%。不过需求指出的是,板式换 热器在我国南边采暖商场的运用广泛,获益于下流运用商场规划的添加,板式换热器的发 展远景宽广。

  运用范畴的广泛以及需求的多样性决议了换热器职业定制化出产的特色,所以各细分商场 的规划不大,而且都有各自的品牌格式或特征。整体来说,依据我国节能协会,2021 年我 国翅片管式换热器以整机厂商自配套为主(占到 70%以上),美的、格力都建有巨大的翅片 管式换热器的产能,呈现“2+X”的商场格式。管式换热器的玩家很多,但以地方性企业为 主,规划小,缺少自主研制才能,与整机厂商大多选用“来图加工”的协作方法。因此管 式换热器的出产企业会集在江浙和广东区域,如浙江英特、杭州沈氏。板式换热器在国内 热泵范畴的运用较晚,出产企业仍以外资企业为主,如丹弗斯、舒瑞普等。

  近年来跟着国内热泵两联供零售商场的快速鼓起,水泵在采暖体系中的重要性逐步凸显。热泵两联供都是选用关闭水路循环体系,以热泵机组+地暖为例,热泵机组加热的热水继续在地暖管道中循环,凭仗热水的热辐射给室内运送安稳的热量。因此水泵在体系中的效果首要为补水、循环、增压,以及处理体系中的水循环活动时的动力问题。比较于一般水泵,热泵采暖用水泵(又称循环泵)的特别之处在于24小时继续工作,一起依据室内温度的改变调理负荷,即地暖管路中水的流量。以国内和欧洲热泵采暖体系为例,国内采暖体系循环泵大部分时刻工作在总负荷的60%~80%,而欧洲则要求循环泵工作负荷更多会集在50%以下。

  在品牌方面,外资品牌占有商场尤其是零售途径首要份额,而国产循环泵主攻中低端商场 和工程采暖商场。以国内商场为例,依据工业在线数据,要点布局零售途径的热泵两联供 产品首要选用丹麦格兰富和德国威乐的循环泵,2021 年算计占热泵两联供这一细分商场近 70%市占率。而在工程采暖商场和中低端商场,整机厂商或途径装置方的本钱敏感度较高, 一般选用国产品牌,如新沪、新界、凯泉、南边、利欧等。

  依据工业在线数据,本年上半年国内热泵职业出售规划近 72 亿元,同比+29.5%。其间内 销商场规划 37 亿元,同比+6.8%;外销商场规划 35 亿元,同比+68.2%。2021 年以来出 口商场继续高添加,逐步成为工业开展的新动能。

  从运用商场看,2022H1 国内采暖商场体现相对亮眼。上半年国内热泵出售规划 37.4 亿元, 同比+6.8%。其间采暖商场(户式采暖、商用采暖)10.8 亿元,同比+22.7%。从近几年的开展来看,采暖在职业中的份额呈显着扩展趋势。我国节能协会的一组数据显 示,2015 年采暖商场的份额约 6%,热水商场占有主导位置。可是到了 2021 年,采暖商场 份额现已反超热水商场,到达 49.7%。

  依据运用场景不同,国内热泵商场能够进一步拆分为家用热水、商用热水、家用采温暖商 用采暖 4 个细分商场。细分商场很多,而且都有各自的商业方法、生长驱动力、途径特征, 当下热泵商场整体呈现竞赛格式较为涣散的态势。1)商用热水和商用采暖:带有周期特点,开展滞缓,竞赛剧烈。商用热水和商用采暖的客户首要为酒店、校园、政府机关、乡村活动中心等,而且参加北 方煤改电商场的招投标。受方针盈利褪去影响,2020 年以来商用热水、采暖商场开展滞缓, 而且以中小项目为主。整体而言,中小热泵企业是首要玩家,商场会集度不高,竞赛较为 剧烈,项目利润率走低大势所趋。

  2)家用热水:起步早,格式已定,会集度高。家用热水的主力产品是空气能热水器,为国内最早商业化落地的热泵产品。2000 年后空气 能热水器引进国内,随后国内几家专业出产空气源热泵热水器的企业诞生。但因为环境适 应性较弱、水箱占地面积大、价格高级原因,空气能热水器在国内仍归于小众商场。现在家用热水商场仍以新房商场为主,受近 2 年来国内新房出售放缓的连累,职业添加动 力缺乏,因此部分中小企业相继退出该细分商场。依据中怡康数据,2021 年空气能热水器 线 个,线 个。一起,空气能热水器头部品牌商场会集度较高,市占率 相对平稳。2021年CR3=73.4%,CR5=86.6%,其间海尔、美的是首要玩家,传统热水器品牌如东方日出、AO史密斯在区域商场具有必定线)家用采暖:需求导向,产品驱动。家用采暖按区域分为南边采温暖北方采暖两大类。因为北方会集供暖体系兴旺,故北方采 暖商场首要受北方煤改电方针的驱动,且以工程投标方法居多。而南边采暖商场的生长逻 辑首要为消费晋级,以“舒适性”为最大买点,本质上是 2C 事务。 从产品来看,北方采暖商场以热泵热风机为主,其次为大功率(8HP 以上)的户式水机; 而南边采暖商场则以小功率(8HP 以下)的热泵两联供机组(户式水机和天氟地水)为主。 2021 年热风机 19 亿元,同比+3.6%;户水煤改电 9.21 亿元,同比-6%;户水零售 28.94 亿元,同比+41%;天氟地水 10 亿元,同比+42%。2021 年户水零售、天氟地水的商场规 模总和初次超越热风机和户水煤改电之和。

  两联供零售商场成为现在职业中较具添加潜力的细分商场,2020 年职业呈现品牌扩容。据 艾肯网的计算,2021 年入局热泵两联供的干流品牌多达 26 个,掩盖欧美、国产、日韩和 合资。从品牌格式来看,美系四大品牌(约克、开利、特灵、麦克维尔)在热泵两联供市 场上仍占有主导位置。这首要是因为美系品牌推进户式水机在国内的小型化开展,契合以 商品房为主的国情。

  热泵出口企业首要分三类:1)制冷空调企业包含美的、格力等;2)太阳能或热水器企业 如太阳雨、四季沐歌和力若瑞特等;3)专业从事空气源热泵产品的企业,如纽恩泰、中广 欧特斯、芬尼克兹、派沃、中科福德和同益等,多为北方煤改电工程的前期参加者,并积 累了相对丰厚的产品开发经历。 最近十几年间,国内热泵企业经过把握直流变频紧缩机等操控技能,依托工业链一体化能 力,在中心技能与本钱上现已具有竞赛优势。且跟着我国节能环保能效目标的不断迭代, 我国企业所出产的产品在技能目标上已开端部分抢先于欧洲、日本等地的竞赛对手,并逐 步成为欧美等海外商场的首要设备供给商。依据欧洲节能制冷及取暖需求的前进,咱们预 计未来我国热泵龙头企业的全球份额有望不断前进。

  从出口产品维度来看,我国企业以出口空气源热泵为主,而水源和地源热泵商场由欧盟企 业主导。近年来,首要热泵参加者之间发生了一些严重整合。2016 年,美的收买了意大利 Clivet 集团 80%的股权;2019 年,海信收买斯洛文尼亚 Gorenje 95.42%的股权,进一步 协助我国企业翻开欧洲商场。

  从事务方法来看,我国热泵企业首要以 OEM 的方法参加欧洲商场。依据工业在线 年芬尼克兹(PHNIX)以近 25%的出口份额居职业榜首,其 50%以上的产品出口到欧洲、 北美、中东、澳大利亚、南美、非洲等区域,首要以 OEM/ODM 方法与客户协作。公司专心 于出产出售热泵产品,成立于 2002 年 4 月,出口主销产品包含 4 大类、10 个系列的热泵 相关产品,运用于游泳池热泵、房子供温暖制冷热泵、家用水热泵等。 经过 13 年的研讨和前进,芬尼克兹现已把握较为老练的变频技能,运用于旗下不同类别的 热泵产品,前进能效功能,带来节能效益。依据芬尼克兹官网,50%的芬尼克兹热泵产品 运用 R32 作为制冷剂,并于 2021 年开宣布运用新冷媒 R290 的热泵产品。一起,公司产品的音、智能操控、广泛的温度规模(可-25℃下安稳工作,COP值到达4.2)等技能目标较为抢先。

  22H1 欧洲热泵商场逆势添加,设备组件紧缺。继续的俄乌抵触让欧洲国家深陷动力危机与 高通胀,经济活动接连遇冷。但是,2022 年上半年欧洲热泵商场逆势鼓起,获得新打破。 依据德国、芬兰等国热泵协会发布的数据,2022H1 德国、芬兰的热泵装置量别离同比 +25%/+80%。而在此之前,2021 年欧洲热泵商场再度敞开高增,在 21 个国家售出 218 万 台热泵机组,同比+35%,装置量创出前史新高。

  加快推行热泵、前进供热的电气化水平不仅是缓解欧洲本年冬天取暖压力的要害,更是在 中长时刻内推进欧洲动力结构转型的重要一环。本年 3 月 3 日,IEA 在《削减欧盟对俄罗斯 天然气依靠的 10 点方案》中提出“加快热泵代替燃气锅炉”等主张,经过将当时欧盟热泵 的装置率前进一倍来加快热泵遍及进程,估计榜首年额定节约 20 亿 m³的天然气运用量。

  依据欧盟热泵协会(EHPA)的猜测,2026 年,欧盟热泵商场规划将超越 150 亿美元,热泵 销量较 2021 年将完结翻倍,超越 400 万台;2031 年,欧盟热泵销量估计到达 1400 多万 台,2022-2031 年 CAGR 将到达 15%。依据 IEA 的场景测算,住所修建中的供暖电气化份 额将从 2015 年的 4%左右添加到 2030 年的 12%左右,2050 年的最大份额将到达 34%, 在服务业,这一份额将从 2015 年的 12%左右上升到 2030 年的 29%左右,2050 年的最大 值约为 51%。 中长时刻看,在欧洲订单的加持下国内热泵的工业化进程将全面加快,咱们以为出资主线)我国制作抢占欧洲商场,具有海外 OEM/ODM 客户资源的企业将继续获益;2) 零部件国产代替,其间以涡旋紧缩机为代表的中心零部件的国产化率前进空间较大。

  (本文仅供参考,不代表咱们的任何出资主张。如需运用相关信息,请参阅陈述原文。)

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