Сучасний компресор для кондиціонування повітря: основні виробники та тенденції ринку

Ця стаття написана на підставі звіту, який у травні був підготовлений Національної лабораторії відновлюваної енергії для Міністерства енергетики США. Даний звіт присвячений дослідженню ринку компресорів, що використовуються для побутових кондиціонерів.

Про ротаційних компресорів. Типи використовуваних зараз компресорів

Компресор є ключовим елементом будь-якої кліматичної установки, починаючи від компактного спліт-кондиціонери, закінчуючи великою комерційною системою. Всі вони розроблені на одному або на кількох принципах роботи з холодоагентом, показують різні характеристики продуктивності та ефективності.

Ринок компресорів для кондиціонерів прийнято розділяти на такі типи:

• Поршневі.
• Спіральні.
• Гвинтові.
• Ротаційні.

Даний звіт присвячений активно розвивається ринку ротаційних компресорів, які мають середню потужність охолодження між поршневими і спіральними машинами, але мають ряд інших переваг.

Ротаційні компресори витісняють застарілі поршневі моделі в секторі RAC, так як є більш практичним і більш ефективним рішенням для побутових систем малої потужності, ринок яких активно розвивається.

Як працює ротаційний компресор

Принцип роботи ротаційного (його ще можуть називати роторним) компресора заснований не на стиснення робочого речовини, так як тут немає зворотно-поступального руху і немає поршнів. В даному випадку нагнітання хладагента здійснюється обертанням робочої рухомої частини — эксцентрически закріпленого на валу котиться або хитного ротора.

Під час роботи за ротором утворюється розряджена зона всмоктування, а перед ротором, де він максимально наближається до стінок робочої камери, відбувається виштовхування холодоагенту в нагнітаючий патрубок.

Розробники звіту вже на перших сторінках відзначають, що всі компресорні установки рекомендують класифікувати на агрегати:

• З постійною швидкістю. Є тільки 2 режиму — включення/вимикання, які активуються за показниками температури в приміщенні.
• З змінною швидкістю. Може працювати з різною продуктивністю, що дає можливість гнучко підходити до охолодження і економити енергію.

Блоки із змінною швидкістю не схильні часто включатися і вимикатися, вони підтримують в приміщенні більш стабільний температурний режим. Вони хоч і дорожчі пристроїв з фіксованою швидкістю, але більш вигідні в експлуатації і більш зручні для охолодження житлових кімнат.

Переваги інверторного управління компресором ротаційним

Інвертори є підвидом компресорів (у тому числі ротаційних) із змінною швидкістю, але це об'єктивно обумовлений тренд у виробництві сучасних кондиціонерів.

Інверторний кондиціонер — це вид кондиціонера за типом управління компресором, при якому моделювання продуктивності кліматичної установки відбувається за рахунок циклічного зміни типу харчування. В залежності від умов змінний струм перетвориться в постійний і навпаки.

Дана технологія управління вдало поєднується з принципом роботи ротаційних машин. При зміні частоти струму в діапазоні від 30 гц до 120 герц — змінюється швидкість обертання ротора, і кондиціонер може точно підтримувати задані температурні умови з меншими енерговитратами.

Тому інверторне керування ротаційними компресорами застосовується у більшості кондиціонерів нового покоління. Інверторні ротаційні компресори в змінною швидкістю — найбільш прийнятний тип обладнання для невеликих побутових систем з потужністю до 10 кВт.

Причин для цього декілька:

• Малі габарити.
• Мала гучність установки.
• Середня холодопродуктивність.
• Простота конструкції з високою надійністю.
• Низькі пульсації струмів і тиску робочої речовини.
• Низький рівень споживання енергії з хорошою керованістю.

Далі будемо розглядати ринок компресорів з основним фокусом на агрегати з інверторним управлінням, так як провідні виробники побутових спліт-систем активно впроваджують саме цю технологію в зв'язці з ротаційними компресорами.

Нові холодоагенти для нових кондиціонерів

На даний момент побутова кліматична техніка по всьому світу переважно працює на холодоагентах R-22 і R-410A. Однак найбільш шкідливий для озонового шару R-22 не використовує ні одна з компаній-лідерів при виробництві сучасних кондиціонерів з змінною швидкістю. Вони розробляють агрегати під холодоагент R-410A, або застосовують більш просунуті склади з низьким ПГП: R-32 або R-290.

Нові холодоагенти мають недоліки — наприклад, деякі з них відносяться до класу легкозаймистих або слабо легкозаймистих речовин, з-за чого потрібні особливі заходи по забезпеченню пожежної безпеки в процесі експлуатації спліт-систем. Але необхідні технології вже є, і азіатський ринок кондиціонерів вже відреагував на нові тенденції.

R-290 (Propane) — один з найбільш екологічних та енергоефективних холодоагентів. Він відноситься до групи HFC, утворює з повітрям вибухонебезпечну суміш, яка запалюється при температурі 470 градусів Цельсія.

Конверсія на холодоагенти R-290 і R-32 всіляко підтримується на всіх рівнях з метою реалізації Монреальського протоколу в частині переходу на більш енергоефективне кондиціонер з холодоагентами з низьким ПГП. У тому числі в азіатські країни надходить цільове фінансування з міжнародних фондів.

Крім популяризації нових холодоагентів серед населення і серед дилерів, у багатьох країнах прискореними темпами проводиться актуалізація будівельних норм і правил. Вони повинні дозволити використовувати побутові кондиціонери, які працюють на легковоспламеняющемся складі R-290.

В Китаї, Таїланді, В'єтнамі та Індонезії, багато компанії за конверсійними MLF-проектами вже здійснили переклад багатьох виробничих ліній з створення R-22 на виробництво R-290 або R-32. Судячи з графіками, в останні кілька років кількість вироблених кондиціонерів на R-22 залишається відносно незмінним, тоді як продажі техніки на R-410A і на R-32 неухильно зростають.

Де виробляються електронні компоненти

Китай є світовим лідером по виробництву побутової кліматичної техніки, але така необхідна для ефективних кондиціонерів (особливо із змінною швидкістю) керуюча електроніка в основному ввозиться в країну. Експортерами були: США, Південна Корея, Японія.

Між тим провідні китайські виробники прагнуть піти від зростання експортної залежності. На даний момент концерн Gree на одному зі своїх заводів встиг відкрити власне успішне виробництво мікрочіпів. Інші компанії в Китаї вже освоюють технологію створення якісних інверторних контролерів, які раніше поставлялися з інших країн.

Хто розробляє і просуває інверторні технології

Першопрохідцями в застосуванні інверторів для систем RAC були інженери компанії Toshiba, які подали першу патентну заявку в 1985 році. Потім до них приєдналися розробники фірм Daikin і Samsung, які активно займалися реалізацією нової технології в дев'яностих. У двотисячних свою лепту вклали фахівці LG, Hitachi і Mitsubishi.

Треба окремо відзначити роль компанії Idemitsu. Справа в тому, що інвертор чутливий до характеристик мастильних матеріалів і робочих масел, використовуваних в компресорі. Інженери Idemitsu придумали полімерну мастило PVE (полівініловий ефір), яка в сучасних системах HFC демонструє відмінну продуктивність.

Вважається, що корпорація Idemitsu контролює приблизно 80% ринку спеціальних мастил. Склади типу POE і PVE були розроблені і запатентовані для роботи з холодоагентом R-32.

Не так давно список розробників інверторної технології управління кондиціонером поповнився китайським гігантом Midea. Ця компанія з Піднебесної щільно зайнялася дослідженням та впровадженням інновацій, як результат — подала кілька патентів з високою цінністю ідеї (не всі патенти стають в один ряд по важливості).

По розбивці патентних заявок видно, що ¾ всіх зареєстрованих розробок було зроблено 7-ма фірмами. І Midea в цей список буквально прорвалася до лідерів.

Аналіз ринку

Де створюються роторні компресори

Творці даного звіту стверджують, що практично все виробництво ротаційних компресорів зосереджено в Азії. Безумовним лідером є Китай. Далі в порядку убування можна назвати:

• Таїланд,
• Південну Корею,
• Малайзію,
• Японію,
• Індію.

Є також профільні заводи в Бразилії, Чехії, США.

Китай — найбільший виробник компресорів для побутової кліматичної техніки. В рік тут роблять понад 200 мільйонів одиниць. При цьому більше 43% складають компресори, що працюють із змінною швидкістю. З 2013 року цей відсоток постійно зростає.

Є ще один цікавий факт: Китай продає в основному компресори з змінною швидкістю 67%. Тобто велика частина вироблених тут агрегатів з постійною швидкістю залишаються в країні. В основному це агрегати з холодопродуктивністю від 0,74 до 2,2 кВт, але місцеві виробники націлені на розширення лінійки в бік більш потужних компресорів.

Ключові світові виробники ротаційних компресорів

Всі великі компресорні заводи, які виробляють більше 10 мільйонів одиниць в рік, розташовані в КНР. Вони належать компаніям зі штаб-квартирою в Китаї, але серйозне присутність тут мають і зарубіжні фірми:

• Panasonic,
• Samsung,
• LG,
• Mitsubishi,
• Daikin.

GMCC. Це — той самий чемпіон. Компанія «Guangdong Meizhi Compressor Co» є дочкою найбільшого виробника кондиціонерів Midea Group, тому не дивно, що на їх заводах роблять агрегати в основному саме для кліматичної техніки. Заявлено, що вони випускають до 65 мільйонів компресорів в рік. У каталозі компанії дуже різноманітна продукція, вона продається всередині країни і експортується (в основному з Азії).

Gree. Компанія має 5 заводів в Китаї, які сумарно можуть провести до 50 мільйонів компресорів в рік. Дві третини з них — це агрегати із змінною швидкістю. Застарілий холодоагент R-22 вони ще застосовують, але тільки на компресорах з фіксованою швидкістю поряд з R-410A. Цей виробник сам збирає кондиціонери (у тому числі в Південній Америці), але і продає компресори стороннім фірмам в 11 країн.

Примітно, що саме концерн Gree Electric Appliances Inc. вже вклав у власну розробку інверторних мікросхем і чіпів близько 150 мільйонів доларів США, але планує довести інвестиції до 7,3 мільярдів.

Highly (Shanghai Highly Group Co., Ltd.). Даний концерн випускає близько 20 млн. роторних компресорів в рік через свою дочірню фірму Hitachi Electrical Appliances Co. Всього у них є 3 заводу в Китаї і 1 великий завод в Індії. В каталозі виробника близько 200 моделей продукції. Компресори Highly з фіксованою швидкістю створюються під холодоагент R-22 і R-410, але також є моделі під склад R-32. Компресори з змінною швидкістю виробляються виключно на холодоагентах R-410A, R-290 і R-32.

Rechi. Потужність 3 заводів компанії складає 21 мільйон одиниць компресорів в рік. Фірма спеціалізується на агрегатах продуктивністю до 5 кВт. Інвертори Rechi працюють або на R-410A, або на R-32.

Ця компанія відрізняється тим, що в основному орієнтована на експорт свого продукту. Тільки п'ята частина виробів залишається в Китаї. Чверть всього імпорту Rechi йде в Північну Америку, і ще одна чверть — у Європу.

Інші виробники

На інші китайські компанії припадає близько 20 мільйонів компресорів в рік. Це фірми: Sanyo, Qing'an, Galanz, Chunlan, Chigo.

Якщо коротко розглянути найбільш популярні японські і корейські бренди з компресорними заводами в Китаї, то їх продуктивність виглядає наступним чином:

• Samsung — 8 мільйонів,
• LG — 9 мільйонів,
• Mitsubishi — 8 мільйонів,
• Daikin — 1,5 мільйона,
• Panasonic — 12 мільйонів одиниць в рік.

В цілому за номенклатурою у них все стандартно, так само як і у споконвічно китайських компаній. Є всі види холодоагентів, є агрегати з постійною і змінною швидкістю, пропорції приблизно однакові.

Явно прогресує Panasonic, так як зараз понад 90% продукції компанії складають компресори інверторного типу зі змінною швидкістю, хоча ще в 2009 році ця частка була тільки 30%.

Як розподіляється світовий експорт

Більше 80% вироблених в Китаї роторних компресорів залишаються в країні для власного виробництва кондиціонерів. Частина з них все-таки експортується за кордон у готових до використання спліт-системах. Але ті, що залишилися 17-20% від загального обсягу китайського виробництва складають ні багато ні мало 28 мільйонів компресорів в рік.

На графіку видно, що порівняно з іншими учасниками ринку досить багато експортує Таїланд, адже тут влаштувалися такі компанії, як Mitsubishi і Daikin. Причому тайські ротаційні компресори завозяться навіть у Китай.

Ще слід відзначити відсутність видимого експорту з Бразилії, хоча в цій країні досить багато проводиться компресорів для побутових кондиціонерів, але роблять їх в основному для власних потреб.

Японія, Південна Корея і США — компанії з цих країн на даний момент орієнтовані на експорт своїх комплектуючих в Китай для створення ротаційних компресорів, а також вони експортують готові кондиціонери. Однак, КНР планомірно заміщує такі поставки, фактично замикаючи ланцюг поставок у себе.

США у відповідь на це намагається відгородитися від «експансії» шляхом введення додаткових мит на ввезену з Китаю продукцію. А також американськими властями вводяться обмеження на поставки високотехнологічних комплектуючих в КНР із США. Але з-за різних контрзаходів особливого ефекту ці дії поки не отримали.

Висновки

За ротаційними інверторними компресорами майбутнє. Головною рушійною силою в цьому прогресі буде Китай. Прогнозується подальша консолідація виробництва ротаційних компресорів в КНР, при цьому агрегати поступово стають і більш ефективними і більш безпечними. А значить, не менш затребуваними.

Якщо світові будівельні норми будуть нарешті «підігнані» під мало використовувані холодоагенти, тоді акценти ще більше змістяться в Китай. Справа в тому, що там, можна сказати, простоюють лінії по виробництву інверторних ротаційних компресорів під холодоагент R-290.