熱泵：被忽視的“隱形剛需”

剛步入6月中旬，石家莊市的最高氣溫便沖上了39℃。

在石家莊市橋西區，一家酒店正在試營業。酒店占據這棟超30層建筑的第20層，一出電梯便能感受到涼意，但空調口的涼風并不刺骨。

這背后的功臣是熱泵。在建筑頂部，8臺熱泵外機正向外吹出熱風，即使太陽暴曬，延伸向室內的水管摸起來卻冰涼。熱泵通過電能控制制冷劑的氣液轉變和流動，使管路中的水溫發生變化，進而實現熱量的搬運，完成制冷或制熱。

作為高效的熱“搬運工”，熱泵更主要的應用還在于取代化石能源供熱。石家莊市趙縣擁有目前全國規模最大的熱泵集中供暖工程。該工程覆蓋約400萬平方米供暖區域，已幫助趙縣居民度過六個冬天，實現了真正意義上城鎮規模的熱泵采暖。然而，這樣的案例并不普遍。除了活躍于各地農村的“煤改電”項目，熱泵大多在城郊地區、商用或工業建筑等零散區域打著“游擊”。

今年3月，國家發展改革委等六部門印發《推動熱泵行業高質量發展行動方案》 （以下簡稱《行動方案》），提出了2030年熱泵產業的階段性工作目標，包括大功率高溫熱泵等核心技術的突破，以及熱泵建筑應用面積、裝機容量的持續增長。在熱泵從業者看來，這一綱領性文件的出現十分及時，但推動細則仍不明晰。熱泵推廣需破解哪些難題？又如何能在集中采暖的既定格局中突圍？

高效的“熱搬運工”

石家莊高新技術開發區的一個居民小區，在2015年用上了熱泵供暖。在岳建富看來，那是石家莊乃至全國熱泵產業正式起步的標志之一。他告訴《中國新聞周刊》，在此之前，熱泵技術已成熟多年，其最早的應用場景，就是城郊地區那些集中供暖難以企及的地方。

岳建富是石家莊市城市管理綜合行政執法局供熱處原處長。他回憶，早在2014年，國家就提出了“加快推進能源生產和消費革命”的要求，能源轉型開始提速。彼時，石家莊由于“火電圍城”，是國內霧霾污染的重災區，仿佛頭頂“黑帽子”，急需摘掉。此外，大量城中村快速開發，“拆10平方米建100平方米”，開發商把樓盤蓋起來之后，供暖問題也要解決。

于是，城市熱力開始緊張。2010年石家莊集中供熱面積6741萬平方米，今年這一數字已達到2.3億，翻了兩倍以上。由于大氣污染治理的要求，石家莊主城區的熱電廠和燃煤鍋爐陸續拆除，遠郊電廠“余熱進市”工程啟動。2017年，國家開始實施“大氣污染治理行動方案”，開展“清潔采暖”行動，在城市和農村急需高效經濟采暖方案的時候，熱泵便“開始冒頭”。岳建富表示，對很多北方城市而言，城市快速擴張帶來的熱力需求劇增，以及國家“雙碳”戰略的實施，是熱泵發展的難得契機。

傳統的城市熱源主要來自化石燃料直接燃燒，比如燃煤或燃氣鍋爐，以及熱電聯產，也就是在鍋爐燃燒生產電力的同時，將一部分熱量以熱水為介質，經過循環、換熱過程，把熱量送入千家萬戶。相比于化石燃料，熱泵“不直接產生熱，只是熱的高效搬運工”。能源基金會城市與區域發展執行主任王志高向《中國新聞周刊》解釋，目前，建筑供熱的熱泵以電熱泵為主，用電做功，從低溫區域吸取熱量，在高溫區域釋放更多熱量，完成對用熱區域的供給。

相比集中供暖，熱泵部署靈活，可一家一戶分散安裝，也可以建立熱泵機組形成的供熱站，給一個片區的建筑供暖。石家莊市區的東方文化體育市場便屬于后者，這棟五層樓的商場樓頂裝配了20臺高匹數（即高制冷能力）的熱泵。該樓物業負責人告訴《中國新聞周刊》，這套熱泵已運行了一年多，冬夏兩季室溫普遍能維持在20℃左右的舒適區間，表現良好。

相比傳統鍋爐取暖，熱泵還避免了在地的碳排放和化石燃料帶來的各種污染，未來電力系統實現零碳排放后，電熱泵也將做到完全零碳供熱。呂超是北京海淀郊區某村的村民，他記得，2015年，他家換了第一臺空氣源熱泵，結束了多年的煤鍋爐取暖生涯?！耙郧盁旱臅r候，運來的煤塊之間有粘連，一拆就是一兩個小時。之后還有清運煤渣，一趟下來鼻孔里都是黑的?！眳纬颉吨袊侣勚芸坊貞洝?/p>

他今年48歲，家里有一棟兩層小樓，每層近400平方米，平日里上層自住，下層10多個房間出租?！耙婚_始‘煤改氣’，燃氣太貴很多村民不愿改。后來‘煤改電’，國家大力推行和補貼清潔采暖，從2015年開始，村里家家戶戶都用上了熱泵，到現在覆蓋率是100％?！眳纬f。

國家自2001年起推行“煤改電”工程，覆蓋北京等北方地區重點城市，目前，基本完成北方地區整體清潔取暖率80％的目標。2015年，北京推進非核心區也就是農村“煤改電”時，呂超回憶，熱泵裝機由國家補貼，完全免費，電價每戶每年也有一萬度電的補貼，補貼后，夜間電價一度電不到兩毛錢。

談到用熱泵最大的感受，呂超直言“省電費”。他算了筆賬，當年他的老房子不到70平方米，每年供暖季至少要燒三噸煤，按照十年前的煤價來算，一年取暖就要花至少4000元。裝上熱泵之后，一年全家電費支出都不到3000元。

熱泵的“省”來自其優秀的能效比。中國節能協會副監事長兼熱泵專業委員會秘書長趙恒誼告訴《中國新聞周刊》，其制熱能效比（COP）通常在2.5—4.0，環境適宜時還能遠高于4，意味著消耗1度電可搬運超過4度電的熱量。

和呂超同村的幾位村民也向《中國新聞周刊》表示，熱泵用起來“能比燒煤更暖，并且方便恒溫控制”。王志高指出，從實例來看，在北方地區，熱泵能在冬季穩定維持室內的溫度為18℃以上，在哈爾濱甚至漠河-30℃的環境都能夠正常運轉，只是COP會有所下降。

被迫“隱形”

目前，熱泵按照取熱對象分為空氣源、土壤源、水源熱泵等。王志高表示，從市場銷量和安裝量來看，國內空氣源熱泵占絕大多數。但同時，熱泵總產熱占北方采暖用熱總量的7％左右，仍有很大的提升潛力。

為何在采暖端表現優異的熱泵，卻在市場上成了“小透明”？王志高認為，在未來能源大概率持續緊缺的前提下，節能是第一能源，而熱泵本質上是節能產品，必將大有作為。但受能源價格、碳價格、采暖補貼等因素影響，在目前的供暖市場中，化石燃料替代方案的競爭力還較弱。如果熱泵缺乏相關的扶持政策，燃煤、燃氣等設備供暖可能在多數情況下仍具備價格優勢。隨著碳中和目標的進一步推進，碳排放的成本凸顯，對熱泵的剛需才會顯現。

“過去，地方發展改革委、住建部門的政策規范中，電采暖的優先級都不高，因為按照傳統認知，電相比于熱是一種更高品質的能源，用電去做供熱感覺是一種資源浪費。而且，供熱每年就一季，雖然涉及民生，但熱電聯產、集中供暖的概念深入人心，基礎設施高度鎖定，地方決策層還是不愿投入更多改革精力。這樣的環境里，熱泵難以發揮優勢?！痹澜ǜ徽f。

在供熱領域工作的14年里，岳建富最大的感受就是集中供熱存在一些固有弊端：投資大、熱損高、用戶不能自主調節?！肮峁芫W由開發商自建，但開發商為了利益最大化，不考慮品質，只是象征性完成采暖設施的建造任務，質量堪憂。一些老舊小區的供熱管網年久失修，‘跑冒滴漏’十分普遍。”岳建富說。

另一個問題是熱力不均衡。許多北方居民都有這樣的經驗，冬季有的屋熱得要開窗戶，有的屋卻冷得凍人。岳建富指出，由于集中供熱的長距離輸送管道直徑都在1.6米左右，水流量動輒成千上萬噸，想要在這一條件下進行溫度的精細調控十分困難。即使能做到，也需要大量硬件支撐。目前，供熱管網的建設還十分粗放，缺少反應靈敏的“神經聯絡線”。住房城鄉建設部一直大力推行供熱計量收費，但由于設施標準不統一、用戶與熱源單位利益不協調等原因，目前，供熱計量收費在全國的覆蓋率都不足5％。

再加上許多老舊建筑的氣密性本身較差，建筑的熱量耗散嚴重，于是，會出現同一樓棟位于樓道最兩端的住戶比中間戶冷等熱力不均的情況。在岳建富看來，熱力不均是造成熱力浪費的重要原因。

但現實中，建筑的保溫性能對熱泵運行的效果和能耗也有很大影響，且目前熱泵的主要應用區域多在城市郊區或鄉村，以老舊小區居多，房子的保溫性能較差，上述缺陷被進一步放大。因此，為避免與集中供暖相似的運行問題，熱泵供暖的具體形式需慎重考慮。

以趙縣的大規模熱泵供暖項目為例，數量眾多的熱泵簡單密集布置，會導致冷島和熱島效應，降低系統效率，并給周邊熱環境帶來負面影響。岳建富指出，采暖時，熱泵將環境中的熱量搬運到室內，主機周邊氣溫就會相應降低，在熱泵機組規模增加之后，這一現象對周邊環境的影響不容忽視。

王志高指出，在中國北方，想讓熱泵作為唯一熱源完全替代集中供暖，從技術上來說還不現實，既不匹配國內現存的熱網格局，也難滿足高密度開發區的高強度用熱需求。由于空氣的熱密度非常低，空氣源熱泵往往需要比較大的換熱空間，設備個頭通常也比較大?，F有建筑規劃中，如果沒有考慮預留空間，熱泵就很難落地。即使裝了熱泵，因為空間狹小，熱泵的效率也會受到顯著影響。除了冷熱島效應，噪聲也是影響熱泵空間布置的因素，這也是空調機組的通病。

因此，趙縣的大型機組都考慮在建筑周圍另辟空地，架空一層做機組，地面層用作停車場。但在寸土寸金的城市，這樣的模式顯然難以推廣。“熱泵替代化石能源鍋爐供暖，除了熱源替換之外，還需要考慮管網輸配、散熱末端等一系列改造。理想情況是一家一戶一熱泵，可獨立調節、靈活應用，實現供暖保障、經濟節能等多種目標。分布式熱泵供熱站、工業余熱利用等多種技術路線也在推廣中?！壁w恒誼說。

多位受訪熱泵用戶向《中國新聞周刊》表示，熱泵的前期造價還是太高了。一位北京郊區村民說，家里房子100多平方米，裝一套功率合適的熱泵，總花費達兩萬多元。雖然2015年最開始那臺熱泵是國家免費裝的，但用了六七年就到使用壽命了，換機補貼只有6000元?！叭绻麤]有電費補貼都舍不得全天開機?！?/p>

河北清華發展研究院熱泵與低溫供熱工程中心工程師、河北四維節能科技有限公司技術總監王樹國也向《中國新聞周刊》證實，兩室一廳100多平方米的戶型，如果采用熱泵來實現供熱和供冷，再加上熱泵熱水器4000多元，基礎造價在兩萬元左右。而運行成本則依賴于電價，在電價合適的區域，熱泵相較于集中采暖才有明顯優勢。

熱泵技術也在迭代過程中。王樹國指出，早期的熱泵本身有一些技術缺陷，可能造成穩定性和使用壽命短的問題，隨著諸多國家標準的建立，目前質量過關的熱泵產品，其使用壽命在10—15年。

快速發展的前夜？

“全國范圍內，供熱是能源利用的一個小分支，還未納入能源管理體系當中。供熱是重要的民生工程，它目前既不完全是社會福利，也不完全是市場化的商品，處于一種定位不清晰的‘夾生’狀態。變‘供熱’為‘采暖’，才能解決供熱能耗高、碳排放大、政府負擔重的問題?！痹澜ǜ豢偨Y道。

熱泵產業的發展還依賴于市場化激活。趙恒誼指出，熱泵行業不能“靠補貼過日子”，目前市場上熱泵產品的年銷售額大約300億元，而70％的熱泵銷售都依賴于消費者自發形成的購買市場。

近十年，市場上涌現了數百家熱泵企業，質量也參差不齊。王志高發現，除了產品研發和生產外，熱泵供熱規劃設計普遍仍是生產企業的延伸服務。他認為，未來熱泵市場需要形成成熟的第三方市場，一端連接企業和產品，一端連接用戶，形成專業服務團隊，為用戶提供供熱整體解決方案。他舉例說，在有些歐洲國家，熱泵安裝需要有專業資質的人來完成，安裝的費用幾乎相當于熱泵的購置成本。

“目前還停留在企業自己找客戶的階段?！北本┠碂岜闷髽I技術負責人告訴《中國新聞周刊》，以供熱為例，熱泵企業首先要和當地傳統供熱企業和政府供熱部門建立聯系，了解供熱格局。目前，熱泵企業還只能作為傳統供熱的補充“打游擊”，找尚未部署供熱的新建樓盤或者工業園區商談。“在普通居民區大規模推廣熱泵還比較困難。別墅區通常更好推廣，因為空間更大。”

熱泵產業需要在城郊、農村等傳統優勢領域之外，開辟新的戰場。深圳市龍華區某小區的一位熱泵用戶告訴《中國新聞周刊》，在深圳這種冬季最低溫度10℃左右的地方，仍會有采暖需求，而且，這一溫度下，熱泵的能效非常高。王樹國認為，隨著大功率高溫熱泵、高效壓縮機、新型制冷劑等領域出現核心突破，熱泵的應用場景會進一步拓寬至冷鏈運輸、食品加工等領域。

此外，廣泛利用余熱是碳中和目標下供熱領域脫碳的終極解決路徑之一。王志高指出，城市市政和工業產生的污水、廢氣中的廢熱，以及數據中心、智算中心這些單位產生的熱，目前都大量耗散到環境中。如果能把這些零散的、低品質的熱能采集再利用，其熱潛力是非常巨大的。熱泵將在這一領域發揮關鍵作用。

而在“卷”完熱源、管網建設、服務之后，熱泵產業也需要尋找和AI以及智能化的結合點?！缎袆臃桨浮诽岬?，在熱泵產業升級方面，未來需重點推動熱泵設計、生產、維護、技術等環節優化提升，應用虛擬仿真、人機工程等技術，提高生產效率和制造水平。

前述北京某熱泵企業技術負責人稱，市場上已有企業嘗試用神經網絡等AI算法實現換熱站的精細控制，但市場意識還非常欠缺。在和一般的區縣級供熱企業對接時，對方根本就不了解AI，連基礎設施都沒有，比如做控制需要的基本傳感器件等?！皼]有數據就做不到智能化?！?/p>

“未來，用戶僅用一套熱泵設備，就能解決全年的采暖、制冷和制熱水的需求。如果儲熱技術能夠突破，未來甚至可以跨季節儲熱，這樣夏季制冷時搬運出的熱能，可以儲存到冬季用作供暖，這樣暖氣相當于白送。”王樹國稱，這樣的情景下，供熱企業將演變成能源綜合服務商。

這種演變，在國際上已經開始。王志高表示，熱泵在國際上被公認是碳中和的必選技術之一，歐美發達經濟體的碳中和路線里都有熱泵的位置。按照國際能源署的凈零排放情景測算，到2050年，熱泵將占據全球建筑采暖市場的52％以上，在中國也將達到30％。在歐洲，因俄烏戰爭后燃氣價格的上升和應對氣候變化目標的要求，部分國家大力推動熱泵替代燃氣采暖。今年3月，王志高參加了在歐洲舉辦的一個供熱展，發現在德國買一臺熱泵的政府補貼可達售價的50％，甚至更高。

熱泵發展的上層建筑還在構建中，與國家相關政策的協同性在逐步提高。去年，國家提出的“兩新”（推動新一輪大規模設備更新和消費品以舊換新）政策里，一些地方把熱泵納入“兩新”的補貼范圍。為何熱泵在“兩新”中只是部分覆蓋？王志高指出，各地的提法多樣，在一些地方，熱泵被稱作空氣采暖機、空氣能熱水機等，可能將補貼認定復雜化。在落地時，補貼范圍窄、補貼資金到位慢等問題依然存在。

在王志高看來，過去，清潔采暖試點項目是熱泵的主要發展動力之一。未來，超低能耗建筑、零碳建筑等試點和規模化發展項目中，有采暖和熱水需求的，都可以優先考慮熱泵，減少對大規模集中熱源和熱網的過度依賴。

岳建富正和多家組織機構對接，準備在石家莊市出臺一項熱泵供熱的技術導則。他認為，光靠市場探索是不現實的，政策與規范仍是推動技術提升和市場化應用所欠缺的那“臨門一腳”。

與此同時，熱泵要充分發揮其競爭力，需要公平合理的市場環境。未來，不同供熱形式的基礎設施投資、能源價格、補貼制度等均有待重構，市場仍需在資源配置和技術選擇上發揮主導作用?！拔覀円苍S正處在熱泵快速發展的前夜?！蓖踔靖哒f道。

（文中呂超為化名）