美国燃气用具市场结构与份额分析
作者：CSA
发布日期：2011-04-11
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
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能源种类 |
家庭单元（百万） |
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电 |
111.1 |
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天然气 |
69.5 |
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木材 |
14.4 |
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燃油 |
10.1 |
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液化气 |
12.6 |
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太阳能 |
0.2 |
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
来自http://www.hometips.com/articleimages/gas-furnace-parts-diagram.gif
图4暖风炉的剖面图
来自http://www.drenergysaverchicago.com/images/furnace-installation.jpg
http://www.energyking.com/ek_images/furnace_cutaway_new.jpg
图5 燃气供暖成套机组
来自Lenox说明书
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
来自http://www.energysavers.gov/images/storage_water_heater.gif
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
来自http://images.meredith.com/kbi/images/2009/02/ss_101075633.jpg
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
来自http://www.hometips.com/articleimages/clothes_dryer_parts_diagram1.gif
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）
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烹饪设备 |
供暖设备 |
热水设备 |
洗涤设备 |
||
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烤箱 |
烤箱灶 |
主供暖设备 |
辅助供暖设备 |
热水器 |
干衣机 |
|
|
2005 |
41.6 |
44.6 |
64.2 |
7.3 |
62.7 |
20.3 |
|
2001 |
38.7 |
41.4 |
64.0 |
7.6 |
60.9 |
17.7 |
|
1997 |
37.9 |
39.6 |
58.1 |
6.2 |
55.8 |
16.2 |
表3、燃气产品的市场占有率（百分比）
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烹饪设备 |
供暖设备 |
热水设备 |
洗涤设备 |
||
|
烤箱 |
烤箱灶 |
主供暖设备 |
辅助供暖设备 |
热水器 |
干衣机 |
|
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2005 |
38.0 |
40.6 |
58.5 |
20.9 |
56.5 |
23.2 |
|
2001 |
38.1 |
39.2 |
60.4 |
22.4 |
56.9 |
22.5 |
|
1997 |
37.8 |
39.3 |
57.7 |
18.1 |
55.0 |
22.4 |
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。
