近年來(lái)，隨著(zhù)全球氣候和能源危機的加劇，一些全球著(zhù)名的房地產(chǎn)公司、銀行和投資機構的高管被要求說(shuō)出在可持續發(fā)展方面最讓他們興奮的技術(shù)時(shí)，答案卻出奇的一致：熱泵。這些加熱與冷卻系統被認為是幫助全球數以?xún)|計的建筑物擺脫化石燃料并減少碳足跡的關(guān)鍵方法之一。

　　日益增長(cháng)的脫碳壓力已將熱泵推向主流，并成為許多業(yè)主的首要考慮。相關(guān)部門(mén)在推出激勵措施來(lái)幫助業(yè)主分擔熱泵升級費用似乎也沒(méi)有什么壞處。但是，盡管有各種宣傳和資金補助，但從全球范圍來(lái)看熱泵技術(shù)采用率仍然緩慢，導致一些人懷疑熱泵是否真的會(huì )成為許多人認為的靈丹妙藥。

　　什么是熱泵技術(shù)？

　　熱泵技術(shù)是一種能夠將熱能從低溫環(huán)境轉移到高溫環(huán)境的技術(shù)，其工作原理基于熱力學(xué)的熱運輸原理。熱泵系統主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥等組成。以下是典型的熱泵工作原理：

　　蒸發(fā)器（Evaporator）：工作開(kāi)始于蒸發(fā)器，其位于低溫的熱源環(huán)境中。在蒸發(fā)器中，工質(zhì)（實(shí)現熱能和機械能相互轉化的媒介物質(zhì)，通常是制冷劑）從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收環(huán)境中的熱量。這一過(guò)程使得蒸發(fā)器中的工質(zhì)溫度降低。

　　壓縮機（Compressor）：氣體狀態(tài)的工質(zhì)被壓縮機壓縮，增加其溫度和壓力。這一過(guò)程需要耗費一定的能量，通常由電力驅動(dòng)。

　　冷凝器（Condenser）：壓縮后的高溫、高壓氣體通過(guò)冷凝器，位于高溫環(huán)境中。在冷凝器中，工質(zhì)釋放出吸收的熱量，從而冷凝成液體。這一過(guò)程使得冷凝器中的工質(zhì)溫度升高。

　　膨脹閥（Expansion Valve）：冷凝器中的液態(tài)工質(zhì)通過(guò)膨脹閥，減壓并進(jìn)入蒸發(fā)器。這一過(guò)程導致工質(zhì)溫度降低，準備好進(jìn)入下一輪循環(huán)。

　　通過(guò)以上循環(huán)，熱泵系統能夠將熱量從低溫環(huán)境吸收，通過(guò)壓縮和冷凝的過(guò)程提高其溫度，然后釋放到高溫環(huán)境。這使得低溫環(huán)境中的熱能可以被有效地轉移到高溫環(huán)境，從而實(shí)現在低溫環(huán)境中提供熱能的同時(shí)，在高溫環(huán)境中實(shí)現制冷效果。熱泵技術(shù)的應用包括供暖、制冷、熱水等領(lǐng)域。根據實(shí)際需求和工質(zhì)的選擇，熱泵系統可以用于不同的溫度范圍和應用場(chǎng)景。

　　熱泵在脫碳中的作用

　　熱泵在脫碳中可以發(fā)揮多種作用，尤其是在能源利用和減少碳排放方面具有潛力。比如：

　　能源效率提升：熱泵可以通過(guò)從低溫環(huán)境中吸收熱量，經(jīng)過(guò)升溫后釋放到高溫環(huán)境，從而提高能源利用效率。這有助于減少對傳統高能耗熱源的依賴(lài)，減少對化石燃料的需求，進(jìn)而降低碳排放。

　　電力脫碳：如果熱泵使用可再生能源（如風(fēng)能、太陽(yáng)能等）作為能源輸入，它們可以成為電力系統中的低碳選擇。這對于推動(dòng)電力脫碳非常重要，因為電力是許多行業(yè)和家庭能源需求的來(lái)源。

　　替代傳統供熱方式：熱泵可以替代傳統的供熱系統，如燃煤鍋爐或天然氣鍋爐，從而減少使用化石燃料的需求。這有助于降低碳排放，改善供熱系統的環(huán)境影響。

　　工業(yè)過(guò)程優(yōu)化：在一些工業(yè)過(guò)程中，熱泵可以用于提供高溫熱能，取代一些高溫過(guò)程中對于燃煤或其他高碳能源的依賴(lài)。這有助于減少工業(yè)領(lǐng)域的碳排放。

　　空調與制冷的低碳選擇：熱泵技術(shù)在空調和制冷領(lǐng)域也有應用，通過(guò)提供更高效的空調和制冷系統，減少對高碳制冷劑的依賴(lài)，從而有助于減緩氣候變化。

　　熱泵在脫碳中的作用主要體現在提高能源利用效率、減少碳排放和推動(dòng)可再生能源的利用等方面。不過(guò)，其效果也受到所用能源、地理環(huán)境和具體應用場(chǎng)景等因素的影響。

　　熱泵的前景

　　熱泵可能是目前的熱門(mén)話(huà)題，但它們絕不是新鮮事?？照{系統的歷史可以追溯到19世紀初。熱泵是有效的交流系統，也可以逆轉該過(guò)程以產(chǎn)生熱量。因此，熱泵也成為一些國家和地區流行的系統。例如，挪威一半以上的建筑物采用熱泵供暖，瑞典和芬蘭約40%的建筑物也在使用該技術(shù)。

　　現在熱泵正在成為美國的主流。去年，熱泵在美國的銷(xiāo)量首次超過(guò)燃氣爐。這些系統的日益普及甚至導致《麻省理工學(xué)院技術(shù)評論》在去年早些時(shí)候宣布美國正在進(jìn)入熱泵時(shí)代?！盁岜脤⒊蔀闇p少供暖對氣候影響的核心技術(shù)，”國際能源署能源分析師雅尼克·蒙肖爾 (Yannick Monschauer)表示。

　　對于許多人來(lái)說(shuō)，從燃氣鍋爐或熔爐改用熱泵是降低建筑物碳排放的最明顯方法。該技術(shù)主要組件的最新改進(jìn)有助于提高效率和性能。如今的熱泵能夠達到300%到400%的效率，在某些情況下甚至更高。這意味著(zhù)他們以熱能的形式輸出的能量是用電的三到四倍。為了進(jìn)行比較，典型的空間加熱器具有最大效率，理論上至少為100%。如今的頂級型號僅達到95%左右的效率。

　　由于其背后的技術(shù)，熱泵能夠變得更加高效?？臻g加熱器將電能從電能轉化為熱量，而熱泵則利用電能來(lái)收集熱量并將其轉移。這聽(tīng)起來(lái)可能沒(méi)有什么不同，但這意味著(zhù)熱泵可以使用相同量的電量產(chǎn)生更多的熱量。對于業(yè)主，尤其是那些擁有屋頂太陽(yáng)能等可再生能源的業(yè)主來(lái)說(shuō)，改用熱泵可以幫助他們減少甚至消除對污染能源的使用。

　　對于越來(lái)越多的地區和城市的業(yè)主和開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，排放法更加嚴格，脫碳目標也更高，熱泵為實(shí)現氣候目標提供了一種有吸引力的解決方案。盡管前期費用可能會(huì )更高，特別是如果業(yè)主正在改造現有建筑。不過(guò)，目前越來(lái)越多的國家開(kāi)始給予相應的補貼。例如，美國的《通貨膨脹減少法案》(IRA) 包括一系列在住宅和商業(yè)建筑物中安裝熱泵的激勵措施。

　　盡管熱泵的銷(xiāo)售雖然創(chuàng )下了紀錄，但并沒(méi)有像一些人認為的那樣迅速增長(cháng)。但這是由于持續的高利率環(huán)境導致人口流動(dòng)減少，以及目前影響大多數行業(yè)的宏觀(guān)經(jīng)濟趨勢。

　　對于想要進(jìn)行改造的大型建筑物的業(yè)主來(lái)說(shuō)，安裝熱泵可能會(huì )變得很復雜。交換機可能需要更多管道系統或添加小型分流器。但隨著(zhù)新建筑的出現，熱泵正被廣泛采用?！俺杀静町惒坏?0%，”Culture Cascade數字股權合作伙伴總監 Alexander Shermansong 表示?！皬慕ㄖ痰慕嵌葋?lái)看，幾乎沒(méi)有動(dòng)力不這樣做?！?/p>

　　例如，美國商業(yè)房地產(chǎn)公司Omni New York 正在升級紐約一座建于20世紀70年代、擁有195個(gè)單元的經(jīng)濟適用多戶(hù)住宅。能源改造將包括在建筑物的外部增加一層額外的層，以幫助密封能量并增加熱泵。兩年前，兩家公司與Bright Power 合作，作為價(jià)值5000萬(wàn)美元的帝國大廈挑戰計劃的一部分，以實(shí)現住宅建筑的碳中和。Omni New York 董事總經(jīng)理Eugene Schneur表示：“這項工作對于提高現有大型多戶(hù)建筑的能源效率是必要的，同時(shí)也有助于遏制氣候變化?！?/p>

　　近年來(lái)，熱泵作為一種有吸引力的替代品的出現也與熱泵技術(shù)的進(jìn)步相一致。與計算機和其他電子產(chǎn)品不同，熱泵的效率不斷提高。當今的熱泵有多種尺寸和配置，并使用雙速或變速電機。效率的提高和選擇范圍的擴大促進(jìn)了加熱和冷卻系統的銷(xiāo)售。

　　據統計，2020年，美國安裝了480萬(wàn)臺熱泵，但立法者和業(yè)界的目光遠不止于此。去年9月，一個(gè)由美國幾個(gè)州和地區組成的財團宣布承諾在2030年安裝2000萬(wàn)個(gè)住宅電熱泵的目標，這些州和地區共同代表了美國經(jīng)濟的一半以上。

　　是什么阻礙了熱泵的增長(cháng)

　　盡管有所增長(cháng)，但仍有許多問(wèn)題阻礙了熱泵技術(shù)的更廣泛采用。其一，有關(guān)熱泵性能的數據很少，可用數據僅來(lái)自幾個(gè)樣本。市場(chǎng)上的大多數數據都是基于預期性能。

　　熱泵沒(méi)有像一些人希望的那樣爆炸式增長(cháng)的另一個(gè)重要原因是許多其他行業(yè)也在處理的一個(gè)持續存在的問(wèn)題：供應限制。熱泵設備的可用性和類(lèi)型因地區而異。寒冷氣候下的零件和設備與溫帶氣候下的零件和設備略有不同。更重要的是，最終安裝設備的專(zhuān)業(yè)人員是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵部分。

　　關(guān)于熱泵最受關(guān)注的問(wèn)題之一是它們在最寒冷的氣候下的表現。經(jīng)常有人批評熱泵在最寒冷的冬季無(wú)法正常工作，但業(yè)內許多人駁斥了這一觀(guān)點(diǎn)，他們表示，技術(shù)的進(jìn)步意味著(zhù)絕大多數時(shí)候，他們確實(shí)在寒冷的氣候下工作——即使是在一年中最冷的日子里。

　　然而，確實(shí)，當溫度下降時(shí)，熱泵的效率會(huì )降低，并且在某個(gè)時(shí)刻，它們會(huì )變得更加昂貴。也就是說(shuō)，有一些解決方法可以提供更高水平的保證并節省成本。擁有熱泵的業(yè)主還可以擁有一個(gè)熔爐，既作為備用系統，又可以在高峰時(shí)段降低電費。

　　從成本角度來(lái)看，熱泵通常昂貴的前期成本一直是許多正在探索該技術(shù)的業(yè)主的障礙。越來(lái)越多旨在降低這些成本的計劃和激勵措施無(wú)疑有所幫助，但這并不總是足夠的。SageEnergy 的 McCabe 表示：“一般來(lái)說(shuō)，你可以用比單個(gè)故障安全氣候熱泵更少的價(jià)格獲得一個(gè)基本的爐子和空調?！薄凹词乖诩畲胧┲?，這似乎仍然是一個(gè)障礙?！?/p>

　　熱泵的好處是顯而易見(jiàn)的，全球各地政府也正在大力推動(dòng)熱泵的使用。住宅業(yè)主是這項技術(shù)的重點(diǎn)關(guān)注對象，但商業(yè)地產(chǎn)業(yè)主也可以通過(guò)改用熱泵來(lái)節省成本并減少碳排放。就像許多建筑業(yè)主目前正在探索的綠色技術(shù)一樣，熱泵是一個(gè)令人興奮的前景，但在實(shí)現這一飛躍之前必須考慮很多因素。人們仍然懷疑它們在最寒冷的氣候下是否可靠，而且熱泵的成本雖然下降，但仍然是一個(gè)問(wèn)題。

　　改變是困難的，承包商和行業(yè)中的其他參與者可能需要一些時(shí)間才能接受教育并接受這個(gè)想法。但考慮到當前的政治和氣象氣候，該行業(yè)不能再忽視這一點(diǎn)。

　　熱泵在中國為什么發(fā)展不起來(lái)？

　　近日，國家發(fā)展改革委會(huì )同有關(guān)部門(mén)印發(fā)了《關(guān)于發(fā)布〈重點(diǎn)用能產(chǎn)品設備能效先進(jìn)水平、節能水平和準入水平（2024年版）〉的通知》，進(jìn)一步強化熱泵熱水器、空氣源熱泵等產(chǎn)品能效管理要求。不過(guò)，熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展仍然還面臨一些挑戰和限制，其中一些原因包括：

　　認知不足：一些消費者和企業(yè)對熱泵技術(shù)的認知程度相對較低。由于熱泵技術(shù)相對較新，部分人可能對其工作原理和優(yōu)勢不夠了解，導致對其采用的猶豫和不信任。

　　初期投資較高：熱泵系統的初期投資相對較高，雖然在長(cháng)期運行中能夠節省能源成本，但高初投資對一些消費者和企業(yè)來(lái)說(shuō)可能是一項阻礙因素。需要促進(jìn)政策和財政支持以降低投資門(mén)檻。

　　技術(shù)標準和質(zhì)量問(wèn)題：熱泵市場(chǎng)上存在一些產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的情況，這可能導致消費者對技術(shù)的信任度下降。加強技術(shù)標準、監管和認證體系可以幫助提高市場(chǎng)的整體質(zhì)量水平。

　　缺乏相關(guān)政策支持：在一些地區，缺乏對熱泵技術(shù)的政策支持，包括財政激勵、減稅優(yōu)惠和法規制度的支持等。政策的不完善可能降低了投資者和用戶(hù)采用熱泵技術(shù)的積極性。

　　能源結構和價(jià)格：中國的能源結構中，仍然以煤為主，而且煤電價(jià)格相對較低。這可能降低了一些地區采用熱泵技術(shù)的經(jīng)濟效益，相對傳統能源的低成本使得一些用戶(hù)仍然更傾向于使用傳統能源。

　　市場(chǎng)競爭：一些傳統能源產(chǎn)品在市場(chǎng)上占有較大份額，競爭激烈。熱泵技術(shù)需要在市場(chǎng)上建立競爭力，才能更好地推動(dòng)其發(fā)展。

　　為了促進(jìn)熱泵技術(shù)在中國的發(fā)展，需要綜合考慮技術(shù)研發(fā)、政策支持、市場(chǎng)推廣等多個(gè)方面的因素，建立完善的體系以推動(dòng)該技術(shù)的廣泛應用。政府、企業(yè)和社會(huì )各方的共同努力是推動(dòng)熱泵技術(shù)在中國發(fā)展的關(guān)鍵。