美国燃气用具市场结构与份额分析
发布时间：2011-4-11 11:21
发布者：嵌入式公社
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一、美国家庭能源结构 美国家庭使用的能源是多元化的，既有电力、燃料油、液化气这样的二次能源，也有天然气这样的一次能源；既有太阳能、风能这样的清洁能源，也有木材等传统燃料。至2005年止，美国的111.1百万个家庭单元实现通电，更有高达69.5百万个家庭单元使用了天然气，12.6百万个家庭单元配备了液化气，可以看出美国家庭气化率很高，达到了70%左右，这也使得各种燃气用具在美国大量使用。 表1. 能源配置情况
从能源使用数量上看，全部折算到焦耳后，2005年美国家庭年使用总能源量为2.285*10^13MJ，其中天然气使用量最大，占能源使用总量的45%；电其次，占41%；液化气占5%左右。使用电为能源的设备种类较多，如照明设备、制冷设备、各种电子设备等，天然气、燃料油则更多地用于供暖系统，液化气则多在偏远地区作为天然气的替代品使用。总体而言，在美国家庭能源消费中，燃气占据半壁江山，这也是美国燃气用具种类、数量较多的又一印证。 
从能源使用目的来看，在美国家庭消耗的能源中，41%用于供暖，20%用于生活热水，13%用于制冷空调，其余用于照明以及其他家电。 二、 燃气产品的主要种类 如下图，一般美国家庭的常归布局，燃气由市政燃气管网、或者远程液化气罐接入房子的地下室。在地下室，燃气管路的一个分支接燃气暖风机，一个中央供暖设备，该设施为一般美国家庭的主要供暖设备；另一个燃气支路连接容积式燃气热水器，在美国容积式热水器为主要的热水提供设备；再一个燃气分支接燃气干衣机，干衣机与洗衣机一样，为美国家庭的不可或缺的洗涤设备；燃气管路向上，进入位于一楼的厨房，可能安装了燃气烤箱、或者燃气烤箱灶，燃气烤箱和烤箱灶组成了美国户内烹饪设备；同时，可能有一路或者若干路燃气管路分支进入起居室、卧室、浴室，在那里可能安装了燃气壁炉、燃气户内加热器等局部供暖设备。 
图2、美国家庭常规布局 来自http://www.stevengalle.com/installation.htm 由此可知，目前一般美国家庭使用较多的燃气用具有四类，即供暖设备、热水设备、烹饪设备、洗涤设备。如前所述，这些设备的耗能美国家庭能耗的50%左右。 1、供暖设备 如前所述，燃气供暖设备已经是北美燃气用具最大、数量最多的燃气用具，根据其供热范围大小、以及使用位置可以分为中央供暖设备、局部取暖器。 中央供暖设备分为风暖、水暖两种，其中风暖系统使用得最为广泛。风暖系统类似中央控调系统，或者说是中央空调系统的一部分，如图3，该系统的核心为中央供暖暖风炉，从暖风炉出来的热空气通过风管、风口进入房间，并通过回风口、回风管返回暖风炉，同时部分新风进入回风管，进而进入室内。 图4给出了暖风炉的剖面照片和示意简图，暖风炉结构与我国常用的快速式热水器类似，只是被加热的工质不是水而是空气：燃烧器燃烧产生的高温烟气进入换热器换热，冷却的烟气通过烟道排出；换热器加热被风机加速的空气，被加热的空气进入风管，风管将热风送到需要供暖的房间的风口，实现对具体房间的加热。风口处一般装有温控装置，用于室内温度的调节。在既需要供暖又需要供冷的地区，该风管系统是供暖与供冷共用的，这也就促使了中央空调机组与中央供暖暖风炉的融合，产生了燃气供暖成套机组，如图5，该机组中包括制冷/制热压缩机和暖风炉两部分，根据季节变化、室内温度的需要，机组进行制冷置热切换，以达到室内舒适恒温的目的。 水暖系统则与我国的主要供暖形式类似，其核心部件是燃气锅炉，燃气锅炉加热的热水通过热水管网进入不同房间，在需要加热的地方布置换热器，热水的热量通过换热器与室内空气进行热交换，从而起到供暖的作用。由于生活习惯、系统安全性与建筑结构等原因，美国家庭较少的选用水暖。 
图3、中央供暖系统图 
图4暖风炉的剖面图 
图5 燃气供暖成套机组 局部供暖设备种类丰富，根据烟气排放地点不同，可以分为室内直排和室外排放。其中室内直排取暖器主要为室内直排房间加热器，如图6，根据火焰情况，又可以分为蓝焰、红焰两种，蓝焰室内直排房间加热器一般使用管式大气式燃烧器，火焰为纯蓝色，；而红焰室内直排房间加热器一般使用板式全预混红外燃烧起，火焰为亮红色，故而得名。由于室内烟气直排，使用风险较大，因而限制了其品种的多样化，而室外排放的局部供暖设备种类就多了一些。室外排放的局部供暖设备可以大致分为三类，一类是壁炉，如图7、8；一类是室外排气房间取暖器，如图9；再就是局部供暖暖风炉，如图10、11。壁炉是很多美国家庭必备的器具，无论是燃气壁炉，还是电壁炉、燃木壁炉，它一方面起到了取暖作用，另外还有装饰作用，根据其更多地偏向取暖还是装饰，可以将壁炉分为装饰性壁炉和壁炉取暖器两种。从安装方式来看，壁炉又可以分为独立式、嵌壁式、埋入式等。无论哪一种，都在有一个美丽的外观，具有供暖功能，而且比需要靓丽逼真的观赏火焰。而室外排气房间加热器、局部供暖暖风炉则专注于室内加热，我们可以把它们看作一个以燃气驱动的以加热为目的的空调器。从体型上来看，室外排气房间加热器较局部供暖暖风炉要来的更小；从安装方式来看，室外排气房间加热器为独立式，而可以是独立式，更多的是嵌壁式，或者置底式。由于室外排气局部加热设备没有更多的约束，因而根据使用目的可以设计出各种样式，但一般是上述功能的组合，如图12，带有嵌入式壁炉的暖风炉。另外，取暖设备还有车库取暖器、建筑加热器、多用途取暖器等等，在此不在叙述。 
蓝焰 红焰 图6 室内直排房间加热器 
图7 嵌壁式壁炉 来自empire说明书 
图8独立式壁炉 
图9 室外排气房间加热器 
图10 嵌壁式局部供暖暖风机 来自Williams说明书 
图11 置底式局部供暖暖风机 来自Williams说明书 
图12 带有嵌入式壁炉的暖风炉 来自Williams说明书 
图13 车库取暖器 
图14 建筑取暖器 
图15 多用途取暖气 2、热水设备 由于美国生活水平较高，一般需要24小时生活热水，因而热水器美国家庭必备家电之一。在美国，燃气热水器有多种形式，家庭常用的为容积式燃气热水器，其容积在30-50加仑居多。 容积式热水器，顾名思义这种热水器内部有一个存储热水的水罐，如下图。容积式热水器底部为燃烧器，上方为储水罐，储水罐中央为烟道，冷水自尽水管进入罐体底部进行加热，加热后的水由于密度变化上升至罐体顶部，使用热水时，热水自位于顶部的出水管排出。容积式热水器一般带有温控装置，用于控制罐体内部的水温。当罐内水温低于设定温度时，燃烧器开始工作，对罐体加热；当罐内温度达到设定温度后，燃烧器进入伺服状态。 由于容积式热水器要始终保持罐内热水温度，以便于热水的随时使用，而热水的使用是间歇性的，这就造成热水器有相当时间处于热水保温的伺服状态，从而降低了该种热水器的能效。随着美国家庭对能效的重视程度的提高，目前，高效的快速式热水器开始在美国有一定的市场，但仍处于起步阶段。 
图16、容积式热水器剖视图 3、烹饪设备 美国家庭的家用烹饪设备为灶、烤箱、烤箱灶，多使用烤箱灶，也有相当一部分独立烤箱，但单独的燃气灶使用较少。烤箱灶，作为美国的典型家用厨具，一般为三个功能的集合，即灶、烤箱、烘烤炉。根据三个功能部件处在整个器具的位置不同，烤箱灶又可以有多个不同的变形，一般多采用图17中的形式，即上灶、中烤箱、下烘烤炉。由于生活习惯的原因，美国家庭更多地使用4眼及其以上灶具，每个灶眼功率不同、功用不同，炒菜、煲汤、煮咖啡各有其单独的灶眼，甚至有些灶具的灶眼配备了烧烤专用铁板。与中国家庭相比，美国家庭更多食用烘烤食物，因而一般配备烤箱、烘烤炉。烤箱使用燃烧的高温烟气对事物进行加热，而烘烤炉者更多的使用明火，这样两者加工出的食物味道不同。 
图17、燃气烤箱灶 4、洗涤设备 在洗涤设备中，以燃气为动力的设备主要是干衣机。干衣机是美国家庭又一常用的设施，燃气干衣机是其中的一种。燃气干衣机是以燃气为热源的干衣设备，一般的干衣机结构图18。干衣机主要有燃烧设备和动力设备带动的滚筒构成，烘干过程中，衣物被放进滚筒，在电力的带动下贯通旋转，此时燃气燃烧产生的高温烟气进入滚筒，对衣物进行烘烤，温度降低的烟气携带水气由排烟管排出。当衣物水分降低到一定程度，干衣机停止工作。由于美国家庭不习惯于对洗涤的衣物进行晾晒，因而有八九成家庭使用干衣机，由于燃气干衣安装要求高，因而使用家庭相对较少，电干衣机则相对较多。 
图18、干衣机剖视图 三、燃气产品的市场保有量 承前所述，美国家庭的气化率很高，因而美国家庭的燃气用具使用量很大，这些燃气产品主要包括独立烤箱、烤箱灶、供暖设备、热水器、干衣机等。供暖设备是使用量最大的燃气产品，一般家庭至少有一套供暖设备，该套设备为主供暖设施，同时在某些需要加热的局部空间再安装一套供暖设备，此设备我们可以称作辅助供暖设备。 依据美国能源部网站统计数据，到2005年，美国共有111.1 百万个家庭单元，这里的家庭单元是从建筑方面的着眼，也可以说，到2005年底，美国有可以供111.1百万个家庭使用的房屋建筑。在这111.1百万个家庭单元中，有44.6百万家庭单元使用燃气烤箱灶，64.2百万家庭单元家庭使用燃气主供暖设备，62.7百万家庭单元使用燃气热水器，20.3百万家庭单元使用燃气干衣机，具体数据见表2。若定义某燃气产品的市场保有量与该类产品（无论何种能源驱动）的市场保有量的比值为燃气产品的市场占有率，则2005年燃气烤箱灶的市场占有率为50.6%，燃气主供暖设备的市场占有率为58.5%，燃气热水器的市场占有率为56.5%，燃气干衣机为23.2%，具体数据见表3。 表2、燃气设备市场保有量 （百万家庭单元）
表3、燃气产品的市场占有率（百分比）
从最近三次的统计数据看，自1997年到2005年8年间，随着美国家庭单元的增加，美国的燃气具产品市场保有量稳中有升，1997年美国有101.5百万个家庭单元，到2005年增加到111.1百万个家庭单元，增加9.5%左右，同期燃气烤箱灶使用量增加12.6%，燃气供暖设备增加10.5%，燃气热水器增加12.4%，燃气干衣机增加25.3%。可以说，美国燃气产品市场是稳定的，燃气产品的保有量是持续增加的。保守估计，若燃气产品的平均寿命为10-15年，则燃气热水器的年需求量在四百万到六百万台左右。其他产品可做类似估计。 四、适用标准及CSA认证能力 上述产品CSA均可以进行认证，认证标准分别为： 烤箱灶、烤箱： ANSI Z21.1/CGA IR 58 Household Cooking Gas Appliances 热水器： ANSI Z21.10.1/CSA 4.1 Gas Water Heaters, Volume I, Storage Water Heaters With Input Ratings Of 75,000 Btu Per Hour Or Less ANSI Z21.10.3/CSA 4.3 Gas Water Heaters, Volume III, Storage Water Heaters With Input Ratings Above 75,000 Btu Per Hour, Circulating and Instantaneous 干衣机： ANSI Z21.5.1/CSA 7.1 Gas Clothes Dryers，Volume I, Type I Clothes Dryers ANSI Z21.5.2/CSA 7.2 Gas Clothes Dryers，Volume II, Type 2 Clothes Dryers 供暖设备： ANSI Z21.11.2 Gas-Fired Room Heaters, Volume II, Unvented Room Heaters ANSI Z21.13/CSA 4.9 Gas-Fired Low Pressure Steam And Hot Water Boilers ANSI Z21.47/CSA 4.3 Gas-Fired Central Furnaces ANSI Z21.50/CSA 2.22 Vented Gas Fireplaces ANSI Z21.76 Gas Fired Unvented Catalytic Room Heaters For Use With LPG ANSI Z21.86/CSA 2.32 Vented Gas-Fired Space Heating Appliances ANSI Z21.88/CSA 2.33 Vented Gas Fireplace Heaters CSA中国目前已在国内开展的业务中，大部分产品为户外燃气用具以及部分商用燃气用具，包括烤炉、烟熏炉、油炸炉、火鸡锅、燃气灯、庭院取暖器、室外壁炉、便携式取暖期、野营用灶、野营用取暖器、野营用灯、建筑取暖器、商用灶具等，同时开展了部分室内用燃气产品的认证工作，包括室内直排房间加热器、燃气热水器、暖风炉等。当前根据市场的需求，CSA中国的技术人员和实验设备可以胜任燃气灶、干衣机、壁炉、燃油取暖装置等产品，若有市场需求，我们将进一步拓展我们的业务领域，丰富认证产品类别。 |
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