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中央空调行业:产品与技术分析,中流击水,国产崛起正当时

2023-04-06 01:43:21 238

摘要:(报告出品方/作者:招商证券,史晋星,彭子豪,纪向阳)一、中央空调产业概览:始于美日,千亿市场,方兴未艾 1)历史:美系四大家族为央空行业鼻祖,日系厂商开辟多联机新赛道。 1902-1980:水机主导行业。20 世纪前二十年,开利博士发明空...

(报告出品方/作者:招商证券,史晋星,彭子豪,纪向阳)

一、中央空调产业概览:始于美日,千亿市场,方兴未艾

1)历史:美系四大家族为央空行业鼻祖,日系厂商开辟多联机新赛道。 1902-1980:水机主导行业。20 世纪前二十年,开利博士发明空调并推导出空调计算基本原理奠定行业基础, 1922 年其成立的开利公司生产出第一台离心机组,正式标志央空水机的诞生。此后 60 年的时间里,开立和特灵 成为水机领域主要的突破者,麦克维尔则在大冷量上做出突出贡献,于 1975 年首先推出超过 110 冷吨冷活塞机。

1980-2000:多联机问世,日系厂商快速突破。1982 年大金生产出第一台多联机,次年日立生产出第一台涡旋 压缩机,打开了多联机制冷量的上限,成为标志性事件。这 20 年是日系央空技术快速突破的时期,多联机的核 心和经典技术在这一时期基本成熟。日系多联机三巨头(大金、日立、东芝)在 90 年代末挺进中国市场。 2000 至今:技术精细化发展,国产品牌崛起。麦克维尔先后推出磁悬浮离心机,开辟水机新赛道,并推出数码 多联机,央空智能化程度大大提升。进入 2010s 后,白电龙头格力、美的、海信系、海尔凭借技术实力的提升 不断在多联机、单元机等主流市场抢占外资品牌份额,开始与外资品牌分庭抗礼,内销出现美系、日韩、国产三 分天下的局面。

2)品类:央空按照冷媒系统可分为氟机和水机。 水机:又称美式中央空调,从欧美传入我国,其原理是通过主机先把水制成 7 度左右的冷水(制冷),然后通过水泵 经水管路输送到室内各个末端,末端的风机盘管再跟室内的空气进行热交换达到制冷目的。水机包含螺杆机(风冷及 水冷)、离心机、溴化锂三大品类,2021 年占央空总销额的 33%,主要由美系四大品牌把持。 优点:技术成熟决定了其故障率较低,由于使用冷水系统二次换热因而舒适度相对较高; 缺点:对安装技术要求高,体积庞大占据空间,制冷速度较慢。 氟机:氟机采用一次冷媒系统,含氟制冷剂直接在换热器中与空气介质交换热量。

氟机包含单元机和多联机,其中多 联机占据央空销售的半壁江山,氟机整体占比达到 67%,主要以日系+国产品牌为主。 优点:氟机占用空间小、安装难度低、直冷效率高,制冷、制热速度快,而且现在市面上主要以变频技术为主要 产品,目前在户用中央空调中占据绝对优势。 缺点:由于氟机的内外机采用复杂的控制系统,导致此类机器稍贵。此外氟机相对水机舒适度略差。

3)行业规模&竞争格局:快速成长,氟机国产品牌反超日系,水机美系仍旧占优。

二、多联机:份额提升,国产零部件短板加速补齐

多联机占中央空调比重显著提升,2022 我国多联机内销规模为 702 亿元,占央空比重达到 61%,相较 2012 年(44.5%) 显著提升 16.5pct,增速快于中央空调整体。本章主要回答:1)多联机在家用(vs 单元机、分体式空调)和中小型 商用领域(vs 小型水机、单元机)的产品优势在哪里;2)国产品牌替代为何成为长期趋势,技术突破口在哪里?

1、产品优势:高舒适度+低能耗+安装维护便捷

(1) 家用领域:高舒适度+低能耗,受益消费升级。多联机为分体式空调的升级产品,相对分体式空调具有显著优势,体现在:1)舒适度高:多联机和单元机出风量固 定,且为 360°立体送风,气流组织性好,温度更为均匀。2)噪音低:噪音上看,普通空调>单元机(风管机) >中央空调。3)美观度:相对分体式空调隐藏式安装与吊顶内,只留出风口,美观简洁。4)降温速度:比家用 机快 1 倍左右,5-6 分钟就能达到设定温度。5)能耗低:EER 为空调的制冷性能系数,即单位输入功率产生的制冷 量。多联机能效比 EER 普遍在 6 以上,普通分体式空调在 3 以上,根据公式能效 EER=制冷功率/输入功率(对应匹 数),相同制冷量下多联机显著节能,家用多联机较普通空调节能约 30%。

单元机产品综合来看介于分体式空调和多联机之间,是空调产品升级的过渡阶段。单元机俗称“一拖一”,由一台室 外机和一台室内机组成,其内机同多联机一样安装于吊顶内部,由于与多联机从技术原理上接近,其具有多联机的美 观度、舒适度、制冷速度。价格上亦具有优势,家庭单元机单台售价在 7000 元左右,与 3HP 分体式柜机的售价基本 接近,目前已经替代部分柜机的适用场景。多联机相较单元机噪音更小、且能效显著高于单元机(单元机能耗与分体 式空调接近),产品竞争力更强,主要适用于 80 平米以上的住宅,有望成为家用空调产品升级的终极形态。

不可忽视的空调消费升级:高端提振,央空替代。从线下 5500-10000 元的价格带看,2019-2022 年其销量占比从 12.7%提升至 2022 年的 15.2%,高端产品占比持续提升。10000 元以上的产品来看,其销售量份额从 2018 年的 3.0% 下降至 2022 年 2.5%,均价基本不变。价格上看,一拖四中央空调单台内机均价约 6000 元,1w 元的超高端分体式 空调除了安装简便外,在性能上相较多联机不具备优势。因此我们认为分体式空调价格提升或面临一定的天花板,万 元以上分体式空调其份额下滑或与多联机的替代有关。价格的角度看,从高端品牌卡萨帝和 COLMO 的均价/行业均 价的数值看,分体式空调线上线下的溢价远不及冰箱和洗衣机,亦说明普通空调的升级或具有一定天花板。

高端品牌加速布局多联机产品,发力家装市场。卡萨帝和 COLMO 作为高端家电品牌近年推出多款新品,高端品牌+ 高端产品的组合双剑合璧,抢占高端空调市场。如 22 年 12 月 COLMO 刚刚发布新品 COLMO AI 级墅适中央空 调,产品首次搭载“3+1”温湿灵控系统,并能实现±0.3°C 的温湿度波动极差与 1%相对湿度可调;卡萨帝中央 空调新品实现吊顶 180mm 超薄设计,并采用最新一代黑金翅片,抗腐蚀性是普通翅片的 3 倍。多联机家装零售市场稳步增长,目前已是家用中央空调的主流形态。根据暖通家,多联机的应用领域中,家装零售+ 精装配套占比从 2019 年的 58.5%提升至 2022H1 的 61.6%,增速高于多联机整体增速;根据产业在线,多联机、单 元机、其他机型在家用中央空调中的占比分别为 79%、17%、4%,多联机占比接近八成,未来有望进一步提升。

多联机 vs 分体式空调使用成本测算:年均成本低于分体式空调。将多联机的中低端和高端产品分别对标分体式空调 的中低端/高端产品。以 100 平米改善型两室两厅住宅为例:若使用分体式空调,客厅 3HP 柜机+餐厅和两个卧室各 使用一台 1.5HP 挂机,对应 5HP 的多联机产品。假设每年空调使用 5 个月,每天使用时长为 12h(客厅 4h,卧室 8h),电价为 0.6 元/度,我们发现:1)央空装修属性强+使用寿命长,产品年均折旧相较分体式空调差异并不大, 高配版产品看,日立年均使用成本高于格力约 400 元。2)多联机能效高,相对分体机显著节能,同等制冷量下每年 节约电费在 200-300 元之间,因此同等级产品来看,多联机每年的综合使用成本低于分体式空调。单纯价格上看,客 户或对初始投资的总额敏感程度较高,因此普遍认为多联机产品较贵,并没有考虑使用年限和电费的因素。

(2)商用领域 vs 水机:节能更为显著,安装维护便捷。多联机相对水机节能的原理在于: 1)多联机采用一次换热方式的直接蒸发式空调系统,因此系统更节能、高效。 2)多联机部分负荷效率高,符合商用建筑的实际需求。商用建筑制冷面积大,各系统和房间设备开关往往不会 同时。根据制冷百科,建筑负荷在 40~70%间的比例约占全年总时间的 70%,100%负荷只占总时间的 3% 不到。因此,空调是否节能应该考虑其在部分负荷下的运行效率,多联机相对水机在部分负荷时效率更高。

3)多联机通过变频压缩机+传感器+电子膨胀阀实现冷媒的精确控制。变频多联机的冷媒控制,由传感器获取运 转状态信号,由微机处理后对压缩机进行控制;并能计算出不同房间制冷或制热运转时的电子膨胀阀开度, 电子膨胀阀精确控制冷媒。根据产业在线,2022 年我国多联机变频产品占比达到 99.9%,基本全部实现变 频,以螺杆机为代表的水机变频占比在 10%以下。

多联机安装时间约为水机的一半,且分期施工将更灵活。安装上看,VRV 系统构成简单,室内外机仅需由冷媒 管连接,安装节省空间且能缩短施工周期。水机系统较复杂,辅配件众多,管路复杂,且现场施工工序多,增加 了系统故障隐患。此外,多联机制冷量上限为 48HP,大型建筑采用多机组的形式,可以在安装时可根据入驻 时间的不同,分时段施工。

商用领域多联机对水机的替代或是长期趋势。目前多联机相对于水机的短板在于:1)制冷量上具有一定区分。螺杆 机产品制冷量区间在 30HP-500HP,单台商用多联机目前制冷范围在 8HP-48HP,48HP 对应 1100 ㎡左右的面积。 多联机向大型化发展将对 30HP-50HP 的水机运用领域产生替代;此外,使用多台多联机并联亦可解决制冷量的瓶颈。 2)成本方面,多联机初始购置成本高于水机约 20%-30%,这一点与家用空调较为类似。因此,多联机在酒店、购物 中心等消费属性较强的商用场景,受益于消费升级竞争力更加明显。在工厂等领域短期无法对水机进行替代(估计占 比不到 10%);此外,我们认为,国产品牌快速崛起+多联机有望降本,多联机均价或有一定松动。

2、多联机何以实现国产替代?错位竞争+压缩机突破+精细化管理

多联机内销份额走势:日立战大金,国产崛起。从 2011-2022 长维度数据看,日系品牌(大金、海信日立、东芝、 三菱重工、三菱电机)份额从 2011 年的 71%下降至 2022 年的 48%,国产品牌(美的、格力、海尔)份额从 31% 提升至 44%,各个品牌均有提升。日系品牌内部看,大金份额从 40.1%跌至 14.3%,日立份额从 14.5%提升至 19.2%,日立在销售渠道上对大金的针对性战术起到明显效果。本节将从定位、渠道、产业链角度回答,国产多联机品牌如何 实现崛起?

(1)错位竞争:外资占据高端市场,国产卡位中端+低端市场。不同区域的主流品牌不同。华东和华南地区经济发展水平较高,大金、日立、东芝等品牌占据市场份额前三位,除发 展水平外这也与日资品牌率先在当地设厂有关,如 1995 年大金在上海设厂、2003 年日立在青岛成立海信日立合资公 司、2013 年东芝开利在杭州设厂。华东和华南市场外的其他区域国产品牌份额较高,尤其在西南和西北地区,内资 品牌优势显著。根据艾肯制冷,2021 年重庆地区美的/日立/大金/东芝家装零售市场出货额分别为 5 亿/1.8 亿/1.2 亿/0.8 亿元,而上海地区大金的家装零售规模约在 40 亿元左右,呈现出显著差异。

定价:与日系品牌定价有所区隔。以一拖四多联机为例,日立品牌设备+安装总价在 3w/套左右,大金总价比日立高 出 10%以上。国产品牌中,格力均价在 2.6w-2.8w 的区间,美的、海信、海尔相对更低,在 2.4w/套左右,其定价以 日系品牌为锚进行灵活调整,保持价格上的错位。

(2) 渠道政策:扁平化管理+经销商返利。国内 4 家白电龙头在渠道网点数量上相对外资具有明显优势,此外在组织架构扁平化,并在返利上给予经销商充分的 激励。我们以海信日立为例: 1)广布网,细管理。其全国销售网点超过 2000 家,海信日立营销中心实时监控经销商销售数据;大金的管理较为粗 放,时常发生乱价和窜货现象。 2)组织架构上,各地区的经销商直接和青岛海信日立营销总公司在当地的办事处对接。以大金为代表的外资厂商以 销售公司-代理-经销的模式运营,产生效率折损和较高的加价率。

3)给予经销商足够利润。一方面,海信日立给经销商的出货价相对其他外资品牌较低;返利上看,海信日立对经销 商有阶梯返利、年终返利等多项组合拳。低出货价+充足返利下经销商净利率在 15%以上。 4)工装渠道的重视:海信日立 2003 年开始进军精装房配套,开始与万科等优质房企合作,以外资品牌身份+海信的 优质运营,迅速积累起口碑,从而进一步带动打开零售市场。目前零售占比提升至 50%以上。

(3) 技术端:国产厂商实力提升。 以大金为代表的日系多联机龙头近年技术进步放缓,给国产品牌赶超的时间。大金发明了多联机的多项关键技术,如 全球第一台多联机(1982)、第一台变频多联机 VRV(1985)、第一台 48HP 多联机(2003),其关键的技术变革 多于 2006 年以前完成。2006 年后创新速度放缓,除多联机产品本身已比较成熟之外亦与公司自身战略有关。如其 2007 年开始加速全球化发展(2007 年收购麦克维尔、2008 年收购 Rotex、2011 年收购 Goodman)。相比之下, 日立在 2003 年成立海信日立合资公司后,在研发端对大金进行追赶,尤其在压缩机的研发上进行突破,如 2004 年 推出油分离压缩机,并推动涡旋压缩机向大型化发展。

目前,多联机产品的典型技术已经基本成熟,加之日系厂商整体创新变慢,国内品牌与日系厂商在最终产品优势上上 各有千秋。我们以一拖四家用多联机产品为例,国产品牌总体尚有差距,但已经不大。 国产品牌的优势在于:1)智能化程度更高:如具有语音温控、红外感应、除湿等黑科技。2)能效水平更高: IPLV(C) 指标综合反映了多联机在部分负荷下的运行效率,数值越高则多联机综合能效越高,格力美的 海尔相对日立、东芝具有一定优势。 日系品牌的优势在于:1)噪音较低:东芝外机噪音低,大金和日立内机运行噪音低。2)耐久性:中央 空调使用年限在 15 年以上,高于家用空调。对压缩机提出了较高要求,如美的对 GMCC 家空压缩机的 实验性要求是连续运转 3500 小时(对应十年),中央空调则更高。日资品牌多联机在使用 10 年以上时 稳定性相对更高。

产业链角度看国产替代:多联机压缩机国产化的两翼齐飞 压缩机好坏决定空调性能表现,中央空调相对普通空调最明显的区别体现在压缩机上、其次是阀件和电控。 上文提到的日立多联机压缩机技术的不断优化便是直接佐证。家用空调压缩机方面,国产替代已经完成,目前美芝+凌达+海立内销市占率接近 80%。多联机压缩机分为转子压缩机和涡旋压缩机两种,分别对应小匹数 和大匹数的多联机。

转子压缩机:空调最成熟的压缩机类型,目前适用于所有 1-5HP 的空调(1-3HP 为家空,3HP-5HP 为多 联机产品),分体式空调全部使用转子压缩机。其优势在于:1)结构简单、零部件几何形状简单,易加 工。2)体积小重量轻。3)5HP 以下成本和良率有显著优势,6-7HP 技术上有短板。转子压缩机最早实 现国产化,国产品牌美芝、凌达、海立目前的空调压缩机目前均以转子压缩机为主。

涡旋压缩机:由一个固定的涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成压缩腔,通过涡盘运 动实现体积变化。涡旋压缩机于 1983 年由日立发明,在五种压缩机类型中出现最晚,技术含量高,理论 上主要应用于 5HP-40HP 的多联机产品。其优势在于:1)能效高。2)腔体结构决定了其抗液击能力更 强,尤其适用于 7HP 以上的商用多联机场景。3)运行稳定,噪音小。目前全球涡旋压缩机 90%以上由 国外品牌(欧美+日系)垄断。

产业趋势一:7HP 以下多联机,转子逐渐替代涡旋,国产品牌占据绝对优势 。转子压缩机技术提升,7HP 及以下基本完成对涡旋压缩机的替代。根据产业在线,2022 年前三季度 3-7HP 空调压缩 机销量为 533 万台,其中涡旋压缩机销量占比从 2012 年的 90%连续下滑的 2022 年前三季度的 11%,被转子压缩机 替代,主要受益于变频技术的采用。但我们估计 3HP-7HP 转子压缩机占转子压缩机总量的比重仅在 4%左右,96% 用于 3HP 以下的产品。龙头企业如美芝、凌达、海立、三菱电机在转子压缩机大型化上领先一步,进军 7-15HP 领 域,但此制冷段转子压缩机暂无优势。

转子压缩机国产品牌具有显著优势。份额上看,我国转子压缩机 2022 年总产量达 23007 万台,约占全球总产量的 90%。内销市场中,国产品牌美芝+凌达+海立份额为 76%,其余 24%为日韩系+台湾瑞智,转子压缩机领域已经做 到完全自主可控。其中美芝、凌达引领大匹数产品,美的集团 3HP-/3HP+的空调中转子压缩机自配套比例分别为 70%/50%。随着匹数范围的不断提升,多联机压缩机自主可控性进一步增强。根据调研,2021 年多联机出货量为 330 万台,其 中商用多联机(8HP 以上)约 90 万台,占比约 27%。按照目前趋势,转子压缩机有望在 3 年左右在 7HP 以下领域 完全实现对涡旋机的替代,小多联机领域依靠转子压缩机升级实现压缩机国产自主可控,多联机压缩机国产化率将达 到 70%以上。

产业趋势二:7HP 以上领域涡旋压缩机优势明显,推动多联机大型化。 7HP 以上制冷范围涡旋压缩机具有显著优势。涡旋压缩机主体由动涡盘+静涡盘构成。在吸气、压缩、排气的工作过 程中,静涡旋盘固定在机架上,动涡旋盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约,围绕静涡旋盘基圆中心,作很小半径的 平面转动。其在大匹数方面相对转子压缩机的优势在于:

噪音和震动:7HP压缩机腔体变大,转子压缩机原理为偏心结构,难以解决噪音和震动的问题。涡旋压缩机为对称结构,震动和噪音具有原理上的本身优势。适应复杂工况:匹数越大工况越复杂,液体撞击作用力越大,涡旋压缩机腔体为柔性结构,抗液击能力更强。能效更高:转子压缩机具有排气阀,其余隙容积的气体在膨胀时会消耗功率,从而降低压缩机能效。

涡旋压缩机和转子压缩机以 7HP 为界进行使用场景区隔:7HP-15HP 涡旋压缩机稳健增长,15HP 以上快速增长。 不同于 7HP 以下被转子压缩机替代,7-15HP 为涡旋压缩机的主要工作范围,2021 年销量达到 198万台(产业在线 数据口径,包含商用空调、冷冻冷藏和热泵,商空占比 80%以上),17-21年 CAHR 为 3%。随着技术的提升,15HP以上涡旋压缩机高速增长,2021年销量73万台,四年的复合增速达 50%。从价格上看,3HP 以上场景涡旋压缩机 价格在 2300元左右且受大型化推动逐年升高,约为转子压缩机均价的 2 倍以上。

2016 年起龙头持续推动涡旋压缩机大型化,如丹佛斯 2018 年推出 40HP 的压缩机 SH485,目前涡旋压缩机最大的 制冷范围被艾默生拓展至 60HP,我国本土龙头英华特也在 2019 年推出了 30HP 产品。相较多联机,螺杆机的制冷 量在 30RT-1000RT 之间,若以 EER=6 的多联机换算,对应多联机的输入功率在 25HP-900HP 之间。涡旋压缩机大 型化成为推动多联机大型化的根本驱动力,多联机有望抢占部分小型螺杆水机的使用场景,多联机在央空中的占比进 一步提升。

技术难度:涡旋压缩机生产壁垒高于转子压缩机。时间上看,相较空调行业 120 年的历史,涡旋压缩机出现至今仅 40 年,批量运用至今约 30 年。技术上看,涡旋压缩机的难点在于: 精密度要求极高:涡旋体型线加工精度非常高,其端板平面的平面度、端板平面与涡旋体侧壁面的垂直度须控制在微米级,必须采用专用的精密加工设备以及精确的调心装配技术,才能起到良好的密封效果。 加工工艺复杂:涡盘形状系依据渐开线的几何原理设计,涡盘叶片叶片在加工过程中受到切削力之后有较大的弹 性变形。如何处理零件变形需要较大的测试摸索和数据量支持,从而达到微米级控制精度是核心技术。 涡旋压缩机竞争格局:一超多强,外资垄断。根据产业在线,艾默生(谷轮)一家独大,全球市占率 50%以上,LG 和其他日系品牌(大金、日立、松下)为第二梯队,市占率在 10%左右。我国本土厂商中仅英华特占据约 2%的份额, 市占率持续提升。

国产替代正当时,空间巨大。2021 年我国空调涡旋压缩机总销量 376 万台,其中主要国产品牌美芝/凌达/英华特产量 分别为 17 万台/8 万台/6 万台,外资品牌占有率仍在 90%以上。我们认为涡旋压缩机在国产替代的看点在于: 1)提早布局,技术不断进步,份额提升。国内压缩机龙头 2010 年左右开始着手研发,2015 年前后研发提速,质量 稳定,开始实现批量供货。如美芝 2007 年开始研发,为国内最早,目前其产品已经具有如能在-25℃提升 20%制 热能力的高效化技术、覆盖 1.1~8 压比的宽领域技术、-35℃稳定运行的低温强制热技术等;凌达涡旋压缩机 最高运行频率扩宽至 130Hz,并已经量产用于格力第五代商用多联机;英华特则在 2013 年首先实现热泵涡旋 压缩机量产,为空调涡旋压缩机做了技术储备和铺垫,并在 2018 年实现空调涡旋压缩机出货。

技术参数对比:与外资仍有差距但不断缩小,主要体现在良率、振动和噪音上。以英华特为例,其产品和外资主流竞 对品牌的能效和运营范围上已没有差距,在振动和噪音上具有一定劣势;制造端上看,涡盘切割的精度的控制亦是瓶 颈。2)成本端优势明显:美的、格力庞大的家电制造体量使其在采购端具有显著的规模优势,美芝、凌达将从中获益。 体现在售价上看,铜规格相近的产品国内品牌定价为外资的 80%,本身具有价格上的优势,目前销售的客户也以中低 端定位的长尾品牌为主。

3)国产品牌工艺优化,推动大匹数产品发展,拓展多联机制冷范围。涡旋压缩机大型化的难度在于:a.涡旋压缩机 对精度要求高,大匹数体积大,同等误差控制更难实现。b.零部件重,对于设备的稳定性和刚性要求越高。c.对生产 工艺的稳定性要求越高。国产品牌通过关键站并行、增加控制(硬限位、气息监测等)在大型化上对工艺进行了优化。 如英华特已于 2019 年成功量产 30HP 涡旋压缩机。

三、水机:弯道超车,替代空间更大

相较多联机,水机目前依旧是国产央空品牌相对弱势的领域。我们认为原因或在于: 1)国产替代突破的次序问题:国产厂商眼中优先级低于多联机。水机是中央空调的最初的形态,上世纪 20 年代开 利研制出全球第一台水机,80 年代多联机出现。在多联机和水机都能使用的场景下,水机的节能性、便捷度上均逊 色于多联机。资源有限的条件下,国产空调对外资的替代顺序将按照“分体式空调-单元机-多联机-水机”的路径进行。 2)技术原理:多联机、单元机及分体式空调均属氟机,原理上具有相通和关联性。且我国早期空调技术主要从日本 企业借鉴学习,日系厂商主要为氟机技术路径。

国内白电巨头有望横跨氟机+水机,成为综合性暖通龙头。根据产业在线,格力/美的/海尔/海信 2022 年央空收入为 168/232/108/151 亿元,其中非多联机领域(水机+单元机)的占比分别为 31%/38%/34%/6%,除海信日立外其他三 家多联机的营收占比降至 7 成以下,预计跟近年来在水机领域取得突破有关。

1、 离心机何以替代螺杆水机? 央空水机分类:按制冷原理分为水冷螺杆机、风冷螺杆机、模块机、离心机,2021 年市场规模分别为 46/17/64/69 亿元。从占比看,水冷螺杆机受到多联机份额的挤压,占中央空调比重逐年下降,2021 年合计占央空销售比重的 18%, 相较 2011 年下降 8pcts。四种类型水机的原理相近,都是通过增加冷水系统进行二次换热达到制冷效果,应用场景 也较为相似。应用上的区别则体现在制冷量上: 螺杆机:单个螺杆机制冷量一般在 30RT-500RT 之间,因此在大制冷的螺杆式制冷机都采用多机头方式,由微 电脑统一控制、调节,并且每台压缩机都有一个单独制冷系统。 离心机:单个离心式压缩机的制冷量大,可以从 150-3000RT,一般离心式制冷机都只设计一个离心式压缩机。

离心机组相对于螺杆机组具有一定优势,对螺杆水机的部分替代持续进行。离心机的优势在于:1)产品迭代:螺杆机产品形态稳定,技术发展停滞;而离心机 1972 年才首次由开利公司发明,近 20 年快速创新, 并衍生出磁悬浮、气悬浮离心机等升级款产品,因此离心机运用在商业中心、写字楼等偏消费升级的场景较多; 2)离心机组冷链向两头进一步延伸,与使用涡旋压缩机的多联机组一起挤压螺杆机的份额。大冷量方向:离心机通 过单机大冷量+多级压缩多机并联的技术,实现更大冷量输出,满足超大型建筑(如商业中心)、数据中心、区域能 源中心等大型工程的需求;小冷量方向:通过磁悬浮产品(体积小、质量轻、易运输),在老旧项目革新改造中具有 强劲的竞争力。离心机 500RT 以下的销售占比从 2017 年的 8.7%提升至 2021 年的 12.4%。

3)离心机节能性强:螺杆机变频占比在 10%以内,离心机变频比率在 50%以上,在节能性上优于螺杆机。 国产品牌加码离心机,通过自主研发+并购/合资吸收外资技术的模式实现显著的突破,份额明显提升。 关键技术节点上看,格力 2003 年推出国内第一台离心机,美的 2006 年推出了第一台变频机;并在 2010 年左右将能 效提升至新的高度(如美的 2013 年推出的 COP 7.0 离心机);并在 2014 年左右美的、格力推出磁悬浮离心机,海 尔则更早。至此,白电龙头在技术上紧贴海外龙头,形成追赶。 份额上看,2021 年美系四大家族份额为 50%,相较 2011 年的 83%呈现持续下降趋势。国产品牌中美的、海尔、格 力 2021 年市占率分别为 10.3%、6.2%、5.4%,相较 2016 年份额分别+5.5pct、+2.7pct、+1.3pct,三家合计市占率 提升至 22%,带领国产品牌突围。

方式上看:1)自身加大研发投入,如美的在磁悬浮变频离心压缩机技术研究上已申请发明专利 42 件,实用新型专 利 35 件,外观设计专利 4 件,软著 2 件。2)并购/合资吸收外资技术:如美的 2004 年与重庆通用成立合资公司借 鉴技术,2011 年收购水机龙头开利在拉美地区的的暖通空调业务,2016 年收购了意大利水机制造商 CLIVET,进一 步补足技术短板。相对来看,格力、海尔更侧重自主研发,在合资并购上无太多动作。

2、离心机升级:磁悬浮离心机崛起,国内龙头先拔头筹

磁悬浮离心机的原理:采用磁悬浮轴承,利用磁力作用使压缩机转子处于悬浮状态,运行时不会产生机械接触,不会 产生运转的摩擦损耗。 磁悬浮离心机 vs 普通离心机的优势: 更大的冷量调节范围:无需考虑润滑油回油的压差问题,磁悬浮离心机能够实现 10%-100%负荷工况的无极调节, 并且具有更高的效率,相较螺杆机费用节省 30%以上。

压缩机体积质量下降:由于运行不会产生摩擦,压缩机转速显著提高,达到 15000-38000r/min。转速提高减小 了叶轮尺寸,机器更加轻便。 低噪音、稳定可靠。 磁悬浮离心机技术难度升级,主要体现在:1)磁悬浮轴承技术:磁悬浮轴承省去了供油系统和分离系统,增加更加 复杂的控制系统+断电保护系统,压缩机更加复杂。2)高速永磁电机技术:具体包含复合冷却方法和永磁体分散固定 方法、无位置传感控制技术等,永磁电机技术相比异步电机损耗降低 55%。磁悬浮离心机行业快速扩容,海尔一枝独秀。根据产业在线口径,2021 年我国磁悬浮离心机销额达到 15 亿元,CAGR 为 19%,占离心机总体销售的比重提升至 17%,较 2017 年提升 3pcts。竞争格局看,海尔市占率近六成,美的市占 率为 5.3%,在这一新技术领域国产品牌实现了弯道超车。

海尔磁悬浮离心机:前瞻性布局抢占先机,技术进步引领行业。海尔 2006 年发布第一台磁悬浮中央空调(至今仍 深圳招商蛇口稳定运行),仅比发明全球第一台磁悬浮机的麦克维尔晚了三年。此后其发明了国内风冷磁悬浮中 央空调、全球最大冷量磁悬浮中央空调等,创造了磁悬浮离心机领域的多个第一。产品上看,其在摩擦性、节能性、 噪音、维护费用等指标上具有显著的技术优势。目前海尔磁悬浮离心机在全球已有超过 3000 个样板工程,覆盖八 大行业,连续四年位居全球市占率第一。

3、国产冷水机盈利能力可以提升到什么水平?

对标国外龙头,我国水机企业盈利有明显的提升空间。开利、特灵、江森自控约克的空调板块的净利率(假设税率为 15%,净利率=营业利润率*85%)目前在 15%左右波动,开利盈利能力更强、2020/2022 年度空调净利率一度升至 20%以上,考虑到海外公司较为佛系的企业文化和工会因素,我们合理估计,对中国企业来说,水机产品稳态的净利 率有提升至 20%左右。目前来看,国内二线水机品牌(国祥、申菱、盾安)的净利率在 6%-10%波动;一线品牌中 美的、格力的水机利润率或在 15%左右,考虑到其规模效应,合理估计仍有 5pcts 提升空间。

水机产品是否有必要进行产业链一体化?目前国内水机厂商的压缩机以外采为主,我们认为当前时点对这一处境无需 过度担心,原因在于: 1)市场集中度上看,相较转子和涡旋压缩机 CR5 接近 90%,螺杆和离心压缩机竞争格局更加分散。以螺杆为例, 2021 年国内 CR5 合计为 72%,主要为汉钟精机、比泽尔、复盛、麦克维尔和开利旗下的 Carlyle,此外丹佛斯、 谷轮亦有生产,企业对下游的强势程度受到一定限制。 2)经济性上看,螺杆和离心机规模效应不强,2021 年螺杆/离心压缩机销售数量为 7.2 万台/2.0 万台,对应 30 亿元 /36 亿元的规模,相较转子压缩机 600 亿的规模(2 亿台,每台 300 元)和涡旋压缩机 100 亿(500 万台,每台 2000 元)的规模,研发及厂房建设投资大,产业链一体化产生的规模效应有限。

3)螺杆机和离心机相较小型压缩机更类似于工业用压缩机,与空气压缩机技术有相同之处,国内汉钟精机、开山股份、鲍斯股份等大型工业压缩机厂商兼营空气压缩机和制冷压缩机的生产,或更加擅长。 即使如此,以格力、美的为代表的龙头仍在水机领域布局产业链一体化,考虑到美系水机公司中开利、麦克维尔、约 克有自身的压缩机配套厂商,龙头在大型压缩机上的尝试和布局更有利于自身产品的适配性和差异化。如格力 2021 年已研发成功风冷磁悬浮压缩机,产品精度高,全工况运行精度在 20um 以内,为国内第一家。

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精选报告来源:【未来智库】「链接」

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