来源:雪球App,作者: 来电和断电,(https://xueqiu.com/4774493504/308605137)
今天A股难得出现大晴天,发一篇专栏纪念吧。
$海尔智家(SH600690)$ $格力电器(SZ000651)$ $美的集团(SZ000333)$
~~
空调主要有四大部件:蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀。压缩机是制冷系统的核心设备,通常占据25~30%的整机价值。
空调的基本原理就是:制冷剂在蒸发器中蒸发,吸收内室周围环境的热量,然后进入压缩机被压缩成高温高压的气体,接着在外机冷凝器中冷凝成液体并释放热量,液体通过膨胀阀返回蒸发器,开始新一轮的循环。
一、压缩机种类和历史
空调从冷媒来划分,可分为水机(商用)和氟机(家用)。
目前常用的制冷压缩机有5类:活塞式、螺杆式、离心式、转子式、漩涡式。
这5种类型中:
活塞式制冷范围最广,从小功率的电冰箱,到数百冷吨的大型工业设备都有。
转子式的制冷量少,也最普及,是中国家用空调主力。
双转子以及漩涡式制冷量要稍微大些,常用于户用中央空调和小型办公室场景。
其余的螺杆式、离心式和部分活塞式都是制冷量很大,适用于工业、商业等领域。


1、活塞式压缩机
活塞式压缩机又称“往复式压缩机”,是最古老也是使用最广泛的压缩机,它的工作原理类似于打气筒,通过活塞在气缸内作往复运动来压缩和输送气体,核心技术是密封。 最早的发明人是中国,广泛应用在在冶金行业(就是打铁炉边上的风箱啦
)。
在现代工业制冷上,美国发明家雅各布·帕金斯于1822年发明了一台蒸汽动力的压缩式制冷机,这是世界上第一台实用的制冷设备,当时使用的制冷剂是乙醚。
而第一台氨压缩式制冷机,是1873年由德国人卡尔·冯·林德( Linde )创造出来,用于德国威斯巴登市的塞杜马尔酿酒厂。随后他将工业冰箱小型化,在1879年创办林德制冰公司,生产家用冰箱,到1891年时,已在德国和美国售出了12000台。但是,这些冰箱都是蒸汽动力的,块头和噪音都比较大,没有大别墅用不上。所以林德就放弃了,而氨气制冷一直使用到现在,很多冷库和天然气化工厂仍在使用(便宜但有毒)。
林德进入了另外一条全新的跑道,他于1895年获得“液化空气专利”,随后大举进入空气液化和工业气体生产的领域,将林德制冰公司改名为林德气体公司,经过百年发展,成为全球第一大气体公司 Linde(LIN) ,世界500强,去年营收333亿美元,是个慢牛股,缓慢而坚定地创出历史新高。![]()
西方国家很多公司都是以创始人姓名来命名,这非常具有纪念意义,以美国为例,造飞机的5大巨头全部是创始人名字:波音、麦克唐纳、道格拉斯、洛克希德、马丁,另外还有开利、沃尔玛(wal + mart)、山姆会员店。。。
~~
【电冰箱的发明史】
19世纪末电气化逐渐取代蒸汽成为工业动力,经过了很多工程师的持续改进,1923年,由爱迪生创办的美国通用电气公司推出了一款名为“Monitor Top”的冰箱,成为全世界第一款量产的家用电冰箱。

不要将“Monitor Top”翻译成“监视器顶部”,机翻不懂历史。这款电冰箱取这个名字是为了纪念1861年美国南北战争时期,北方制造的世界上第一个安装旋转式炮塔的铁甲舰“Monitor号”,一艘样子很滑稽的装甲舰。

而通用电气这冰箱的顶部冷凝器很像这铁甲舰的炮塔。
当时的家电都像家具一样有四条腿,后来通用电气的设计师德雷夫斯,在1933年设计的“新型平顶豪华冰箱”时,去掉了4个脚,并把冷凝器放在电冰箱后面,形成了现代的电冰箱样式。

这款电冰箱使用了1930年由通用汽车工程师托马斯·米吉利发明的,当时很先进后来臭名昭著的制冷剂“氟利昂”!它没有腐蚀性,无毒,也不会轻易燃烧,远比当时使用的有毒易爆的氨制冷剂优越,一直使用了几十年,直到1974年,西方科学家发现这玩意是破坏臭氧层的元凶。1987年全球签署的《联合国蒙特利尔议定书》限制了氟利昂的使用,我国一直到2007年7月1日才禁止了氟利昂,成为全球最后一个禁令的大国,较之前的承诺提前了两年半,为保护臭氧层做出了极大贡献。
(通用电气后来成为北美电冰箱领域的带头大哥,2016年把家电业务卖给海尔了)
~~
活塞式压缩机的应用时间和范围非常广,目前从功率较低的电冰箱、冰柜到数百冷吨(工业)都有。其中大冷量的开创者是麦克维尔公司(McQuay),1975年,全球首次推出110冷吨的活塞式压缩机组。

目前大型活塞式压缩机组主要用于石化工业领域,如精炼厂、石化厂等。2023年全球活塞式压缩机组总收入44.46亿美元,北美占25.61%,中东非洲占23.59%,中国17.87%。
2、螺杆式压缩机
螺杆式压缩机最早由德国人H.Krigar于1878年提出,直到1934年瑞典皇家理工学院A.Lysholm才奠定该项技术,并开始在工业上应用,取得迅速的发展。
该设计是作为活塞压缩机的替代方案而开发的,它使用两个相互啮合的螺杆来压缩空气。比活塞式更平稳、高效和安静。

目前螺杆式压缩机主要用于大型商业制冷。但逐渐被离心式压缩机取代。
3、离心式压缩机
离心式压缩机,也称为径向压缩机,开利于1922年发明了采用离心式压缩机的冷式离心式冷水机组,奠定了 开利空调 (开利全球)的基础。
离心式压缩机的工作原理是使用快速旋转的叶轮吸入和压缩空气。然后压缩空气通过扩散器排出。

离心式空气压缩机通常用于大型工业和商业应用。离心式压缩机效率很高,但初始成本高,在小型环境中并不常见。
目前离心式压缩机和螺杆式压缩机是大型商业制冷的主流,虽然它们都有百年以上历史,但都自我更新N代,目前离心机的新品是磁悬浮。
4、转子式压缩机
转子式压缩机通过转动转子来压缩气体。

转子式压缩机的前身发明者是德国人菲加士·汪克尔(Felix Wankel),于1957年发明转子发动机,但用于汽车动力。
1967年日本东芝公司首先发明了空调使用(氟机)的单转子式压缩机,并在此基础上,于1981年推出全球第一台变频空调。
当单转子专利保护到期时,东芝立马于1988年推出双转子压缩机,专利到期后,东芝又于2020年推出了三转子压缩机(一鸡三吃?),目前东芝是唯一拥有三转子压缩机的公司。
转子压缩机的特点就是:设计紧凑、制作简单、成本便宜。但制冷量小,在未满载运行时效率较高,满载时不如涡旋压缩机。
目前转子式压缩机广泛应用在家用空调上(1-5HP),全球主要厂商就是:东芝+美芝、凌达、海立。
国外大牌厂商少用。
5、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,通过内部小涡盘运动,捕获并压缩两个螺旋之间的气体,该设计以其高效率而闻名,尤其是在满负荷时。

涡旋式压缩机是在1905年由法国人谷轮发明的,谷轮公司于1986年被艾默生电气公司收购(这两家都是创始人名字)。由于美国城市市场基本都是水机,而涡旋式压缩机相对水机功率小,因此谷轮的涡旋压缩机主要应用于别墅的空气源热泵或者地源热泵。
而氟机的涡旋压缩机是日立公司于1983年发明的。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。
涡旋式技术又细分为三种:高压腔涡旋式、低压腔涡旋式、高低压腔涡旋式(或者叫高中压腔涡旋式)。
高压腔涡旋式是日立为代表,低压腔涡旋式是谷轮、三菱电机为代表,高低压腔涡旋式是大金为代表(应该是为了规避专利而制造的缝合怪)。
涡旋压缩机的制冷量大于转子,低于螺杆、离心,常用于户用中央空调、小型办公使用。
涡旋盘的加工难度远高于转子,精密度等级为微米级别,其高精密机械属性无法通过逆向工程等手段仿制。由于具有较高的技术门槛,涡旋压缩机行业竞争态势不太强烈,未来中国数控机床发达了,会杀得洋鬼子们哭。![]()
目前全球的涡旋压缩机,艾默生(谷轮)占一半,剩下的由LG、大金、江森日立、丹佛斯、松下、三菱电机、美芝、英华特等分配。
~~~~~~
二、国产压缩机崛起之路
当中国人民迈向小康之时,对空调的需求剧增,外资特别是日系,纷纷在中国投资家电厂和压缩机厂。

随后中国白电厂商崛起,成为终端市场霸主,而国产压缩机也应运而生,并壮大到取代外资品牌。
目前5大种类制冷压缩机中国厂商均有布局,其中的活塞压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、离心式压缩机基本完成了外资品牌替代,而涡旋压缩机技术难度高,目前国产替代份额仅完成了约 10%。

替代成果最大的就是转子压缩机,中国已经占了国内和全球最大的份额。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%。

1、转子压缩机
中国转子压缩机有3大厂商。
(1)美芝
1992年,广东万家乐集团引入了东芝空调单转子压缩机技术;
1995年9月,万家乐和东芝合资的“广东东芝万家乐制冷设备有限公司”成立,万家乐持股40%,东芝60%;
1998年11月,美的收购了万家乐持有的40%东芝万家乐股权;
1999年6月,美的收购了东芝持有的20%东芝万家乐股权;
1999年12月,东芝万家乐正式变更为“广东美芝制冷设备有限公司”;
2000~2016:美的和东芝多次合作签约;在2010年宣布生产了第1亿台压缩机。
2016年,美的以537亿日元(当时约合31亿人民币)收购东芝家电80.1%股权,同时承担250亿日元(约14.45亿人民币)的债务;
2022年9月,美的集团收购东芝开利持有的40%美芝股权,从此美芝成为美的全资子公司。
2024年,美芝累计生产10亿台压缩机,成为全球第一。 ![]()
从中看出,美芝压缩机,技术来源于东芝,最后东芝甚至把自己都卖给了美的。
(2)凌达
珠海凌达于1985年成立,由格力集团和港资合资。
1986年从惠而浦引进了Supearl滑片式回转(活塞)压缩机生产线;
1992年,凌达从Rotorex引进具有滚动转子式压缩机技术。从美国、日本引进了先进的机加工和精密检测设备,
1994年,凌达开始生产国产第一代滚动转子式压缩机。
2004年,格力电器从格力集团手中收购了珠海凌达70%股权;
2006年,格力电器从香港千钜有限公司手中收购了珠海凌达30%股权;从此珠海凌达成为格力的全资子公司。
经过多年的发展,凌达已完全掌握了转子压缩机的技术,并在东芝单转子压缩机和双转子压缩机专利到期后,很快推出自己的产品,成为国产亚军。
(3)海立
海立股份,老牌上市公司,1992年就上市了,股票代码600619,这可是排名前20的小号码。
原本做电冰箱压缩机的,股票名称“冰箱压缩”。
1992年上市后,与日立公司合作生产空调压缩机,
1993年第一台转子空调压缩机下线。
2001年更名为“海立股份”,上海+日立。
虽然日立是空调漩涡压缩机的发明者,但海立生产的是简单的转子压缩机,技术难度高的漩涡压缩机由广州日立生产。
~~
海尔?
转子压缩机主要用于家用空调,中国是全球最大的家空市场。白电三强中,格力以空调起家,美的集团虽然以小家电起家,但很快重视到空调这个白电最大市值的品种。而海尔明显出现战略错误了,当时一直忙着出海,没有在空调上发力,所以美的集团和格力电器都有自己的压缩机,只有海尔没有,只能采购海立、三菱的压缩机。
2017年,上海电气打算剥离海立,转让给海尔。
格力听说后立刻在二级市场抢先举牌,并且在2018再举一次,上海电气被迫终止了转让计划,并启动定增来维护大股东地位。
上海电气可不敢把海立给格力。
海立给海尔是最好的事情,收购后肯定能“做大做强”。而格力本身有凌达,收购后只会逐渐限制废弃,“做小做弱”。正如很多中国消费品牌被外资收购后纷纷消失了一样。
一直到2023年,海尔终于和海立合伙在郑州开了一家压缩机厂,总投资20亿,规划产能1500万台/年。
~~
而海尔自己在磁悬浮离心机上发力,成为全球龙头!
~
实际上,目前中国的家用空调,基本都是转子压缩机,技术根源全部来自日本。
其中,小匹数的家空,基本都是单转子压缩机,3匹的大多使用双转子压缩机,三转子东芝独占,因为它的专利要2040年才到期!
得益于全球最大的家空市场,中国的转子压缩机产量全球第一(白人的空调转子用得少)。
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%。
在中国市场,三大国产厂商占据77%的市场份额,其中因为美的空调出货量最大,美芝占了44.8%的份额,然后是凌达20%、海立13.2%。

2、涡旋压缩机
谷轮1905年发明了涡旋压缩机,日立1983年发明了空调涡旋压缩机。

相比转子压缩机,涡旋压缩机功率大、能效高、噪音小、运行稳定、寿命长,总之一大堆优点,因此欧美的热泵、家空、户用央空、小型冷库很多都是涡旋压缩机,很少使用转子。全球一半涡旋压缩机市场在美国。

但是涡旋压缩机的技术难度远高于转子,转子压缩机技术难度其实就比活塞式高一点。
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。
以上工作无法逆向复制,只能正向一步步积累和突破,加工的成本高企,因此涡旋压缩机的成本和价格是转子压缩机的2倍多。
3HP以上价格对比

1HP的小转子才300~400元。
正在奔小康的中国,性价比的需求高于舒适度,因此在中国,就出现了转子逆袭替代涡旋压缩机的进程。
以3~7HP为例,2012年时只有10%是转子,现在90%是转子!

目前中国空调中,只有高端产品才使用漩涡压缩机。
7HP以下的基本被转子替代了,但在7HP 以上领域涡旋压缩机性能优势明显,国产品牌份额很小。
在全球市场上,发明了涡旋压缩机的艾默生(谷轮)一家独大,全球市占率 53%,LG 13.4%,大金6.7%、日立6.9%、丹佛斯5.3%,松下5.1%,三菱电机3.3%,中国最大的英华特市占率仅 1.4%,排名第八。


谷轮压缩机
根据产业在线数据,2022 年中国涡旋压缩机实现年销额 101.99 亿元。
随着最近5年户用中央空调在中国开始兴起,国产品牌美芝、凌达、英华特开始加速追赶,目前差距开始缩小。
(稍后我再写一篇中央空调的文章,漩涡压缩机,这玩意可能是中国空调未来之星,未来中国的挂机很可能被户用央空替代,而在北方,热泵需求也越来越多)
产能方面,1983年日立发明了空调涡旋压缩机,并获得专利。后面20年专利期是万马齐暗。
美芝在2007年开始研制涡旋压缩机,2017年开始量产,目前年产约17万台,在国内市占率约4.5%;
凌达在2008年开始研制涡旋压缩机,2016年开始量产,目前年产约6万台,在国内市占率约1.59%;
英华特2011年开始研制涡旋压缩机,2013年开始量产,目前年产约24万台(大部分在热泵、冷冻冷藏领域,空调低于美芝),在国内市占率约6.38%;
当然,我们的涡旋压缩机技术指标要低于外资,虽然价格便宜,但不管是美的、还是格力,在高端机上都采购了大量江森日立的压缩机。海尔买江森的少,是因为海尔买的三菱压缩机。

~~
3、磁悬浮压缩机
磁悬浮压缩机是离心式压缩机的新一代产品,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。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!

离心式压缩机的制冷量都很大,基本都用于大型商业环境。
2003年麦克维尔发明全球第一台磁悬浮压缩机,只过了短短3年,2006年,海尔制造了中国第一台磁悬浮离心机组,当年投入到招商蛇口办公大楼项目中,至今已稳定运行18年,能效实际衰减率只有2.8%,现在的节能效果仍然超过40%。

而磁悬浮压缩机在节能效率上有明显的优点,非常适合于人流密集、冷气泄露量大的区域,例如地铁车站。
虽然海尔在家用空调压缩机上没有掌握核心技术,但是海尔在商用的磁悬浮压缩机压缩机上全球遥遥领先!
海尔磁悬浮在在摩擦性、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,连续六年位居全球市占率第一(约26.5%),而在中国更是占比近60%!

同行中,格力在2014推出了第一台磁悬浮压缩机,美的是2019年才推出第一台。
~~~
4、螺杆机
螺杆机非中国特长,且在中国市场已被离心机和多联机取代。这里不多介绍了,下一篇中央空调的文章再说。
从水机的净利率来看,美国公司差不多20%净利率,中国也就只有格力的家空可以对比了,中国品牌的水机,净利率才10%,还有很大空间。

~~~
三、压缩机市场
所以全球的压缩机市场也就分为:
(1)水机(螺杆、离心),大型工业、商业楼宇,美国品牌居多;
(2)氟机的单转子,小于3匹家用空调,中国厂商居多。
(3)氟机的双转子,3~5匹家用中央空调,中国和日本厂商居多。
(4)氟机的涡旋,5匹以上户用中央空调、小型办公使用,美国+日韩品牌居多;
中国各类压缩机单价和市值,户用央空独霸

目前日本空调使用的压缩机
东芝空调:双转子和三转子的压缩机。
日立空调:双转子和高压腔涡旋式两种压缩机。
三菱电机:双转子、高压腔涡旋式、低压腔涡旋式三种压缩机。
大金空调:转子摆动式压缩机和高低压腔涡旋式两种压缩机。
目前海尔使用的压缩机
小匹数的用海立,3~5P的用海立和三菱电机,5P之上的用三菱重工。 ![]()
云舒 3匹:三菱电机SYB140 140Hz高速压缩机,冷媒R32/1150g
乐家 3匹(一拖二):海立18.6cc压缩机,冷媒R32/1400g
云璟Plus 4匹:海立22.6cc压缩机,冷媒R32/1250g
卡萨帝银河Pro和星云:都是三菱电机SVB172 130Hz压缩机,冷媒R32/1230g
物联多联机:三菱重工ZHC165YDA-JC 10匹压缩机。
~
友商大量使用自产,但是高端产品还是采购外面的。
