中国热泵节能减碳潜力、分类及应用情况如何？

最具前景的低碳建筑供热技术 。

热泵技术在建筑低碳发展领域备受关注，其在采暖和热水两大建筑运行运用场景中对于传统化石燃料燃烧或电 力直接供热的替代具有巨大的节能减碳潜力。在传统的供热方式中，热量遵循自然流动方向，即从高温侧（热 源）流向低温侧（需求侧），通常需要通过燃烧化石能源的方式先释放热量制造高温热源，再向需求侧传递热 量。这一过程中，热量通常来自于非可再生能源，造成了大量的碳排放；此外，化石能源的燃烧温度较高，通 常在500摄氏度以上，远高于供热实际所需的温度（例如地暖热水温度通常不高于60摄氏度），造成了不必要 的浪费。与之相比，利用制冷剂的相变特性，热泵设备可以从低温热源（如空气、浅层地热等）吸收热量并释 放到温度相对较高的需求侧4。

相比传统的燃烧供热方式，热泵的节能减碳潜力体现为两方面：一方面，热泵通常由电力驱动，而在电网逐步 脱碳的过程中可再生能源发电占比预计将逐步提高，供热热源将极大减少对化石燃料的依赖；另一方面，热泵 所提供的热量大部分来自外界自然环境，大幅提升供热效率的同时还使得环境中的可再生热能5得到了有效利 用。也因此，热泵技术在中国多省已被列入可再生清洁能源范畴。除了可以满足建筑的供热需求之外，热泵还 可以由制热工况切换成制冷工况，在夏天为建筑制冷。

热泵的节能减碳潜力分析： 从节能的角度说，热泵相较于燃气燃煤以及普通电直热的供暖设备都有明显的优势。以室内供暖为例，若向室内供应 10kWh 热量 6 维持室温 20℃，燃煤供暖需要消耗约 14kWh 化学能（燃煤效率约 70%），电阻 加热器直接加热室内空气，需要供给电能约 10kWh，而电能驱动热泵只需要约 3kWh 电能，其余约 7kWh 的热 能则由空气中的低温热能转化而来（热泵性能效率 COP7 约 3.5）。

从减少碳排放的角度，由于热泵通常为电能驱动，热泵的碳减排潜力主要取决于热泵自身的性能效率以及电网 的二氧化碳排放因子。我们以燃气壁挂炉供暖的二氧化碳排放作为对比进行分析研究8 ，得出了如图表10所示 的结论：由热泵的热性能系数和地区的电网排放因子交汇找到的点，如果在黑色斜线下方（绿色阴影区域），则 表示热泵较于燃气壁挂炉有减碳潜力，反之，热泵则会造成更多的碳排放。假如热泵的制热性能系数（HSPF） 为3.5，按照生态环境部2022年公布的全国电网排放因子0.5810kg-CO2/kWh计算，则热泵已经具备了相较燃 气壁挂炉的减碳潜力。热泵制热性能系数的进一步提升，以及电网排放因子的进一步降低则能够帮助继续强 化热泵的减碳能力。因此综合考虑热泵的性能效率和电网清洁程度，短期来看，在可再生电力丰富的地区和长 江以南的夏热冬冷地区使用热泵能够获得更加明显的减碳效果；长期来看，随着全国范围的可再生电力迅速增 长，电网排放因子将进一步降低，热泵的减碳潜力将逐渐被充分挖掘，且将愈发明显。

热泵的分类： 最常见的分类方式是以环境低温热源的来源分类，可以分为空气源热泵、地源热泵和水源热泵，分别以室外空 气、地下常温土壤和地表或地下水为热源。此外，以实现热量流动的方式分类，可分为主要以电力消耗为主的 蒸汽压缩式热泵和直接以热能代替电能作为主要驱动的吸收式热泵。 在中国热泵市场中，空气源热泵产品占据绝对主导地位。据产业在线数据统计，2021年中国空气源热泵（含天 氟地水）行业销售额约238亿元，占总体热泵市场的约96%。与水地源热泵相比，空气源热泵受地理条件限制 较小、初始投资也较少，从具体产品来看用于建筑供暖和热水的空气源热泵主要包括以下几类。

而水地源热泵在实际运行的过程中相比空气源热泵显著表现出效率高、耗电低、噪音小等优势。虽一度由于不 规范安装施工导致土壤或水体污染，但近年来在城市大型示范项目的因地制宜规范开发运行中，水地源热泵的 发展也不容忽视。水地源热泵品牌集中度相对较低，主要原因是早期发展准入门槛低。但随着市场规范化和各 主流品牌的产品延伸，市场品牌整合度近年有所提升，主要的内外资品牌包括美国特灵、美国约克、清华同 方、山东科灵等。 吸收式热泵可以有效回收利用低温热源，广泛用于工业、电力等行业的余热回收应用。因此，在利用区域内或 者跨区域余热资源实现为建筑提供供热方面具备巨大潜力。吸收式热泵的采购方一般为企业和机构，提供这类 产品的热泵品牌与压缩式热泵类似，如美国约克、清华同方等。