地大熱能地熱能+多能互補新聞網訊：熱泵是通過消耗能源做功，把處在較低溫度下的熱量提升到較高的溫度水平下釋放出來，以滿足熱量的使用要求。熱泵技術可廣泛應用于建筑供暖、生活熱水、工業干燥、溫室養殖等領域。

近年來，在我國清潔取暖政策的驅動下，熱泵供暖技術在我國北方農村地區得到迅速發展。隨著人民生活水平的持續提高，廣大長江流域地區冬季取暖的市場潛力正在快速釋放。

作為有效利用可再生能源的技術措施，熱泵將是我國供熱領域低碳轉型的必選技術。除了清潔取暖中熱泵發揮替代作用外，在生活熱水、工業干燥等領域也可進一步擴大其應用范圍，技術進步有望推動我國熱泵產業實現千億元規模的突破，為實現我國“碳達峰、碳中和”目標發揮重要作用。

一、熱泵供熱是提升供熱電氣化水平最現實的技術

到2030年、2050 年，熱泵占供暖需求的份額將分別達20%、55%，安裝的熱泵數量將分別達6 億臺、18 億臺。目前，我國熱泵產業發展規模和應用面積位居世界首位。

目前，我國北方城鎮建筑約有152 億平方米需要冬季供暖，隨著城鎮化進一步發展和居民對建筑環境要求的不斷提高，未來我國北方城鎮建筑冬季供暖面積預計將達到200 億平方米。此外，北方地區尚有70 億平方米的農村建筑也有采暖需求。集中供暖尚未覆蓋的區域以燃煤小鍋爐、天然氣、電、可再生能源等分散供暖作為補充。

近年來，通過清潔取暖行動，北方地區清潔供暖熱源基本形成了以超低排放燃煤熱電聯產為主、天然氣供暖為輔，其他熱源補充的格局。其中，熱電聯產約占50%，各種規模的燃煤燃氣鍋爐約占40%，只有10% 是通過不同的電驅動熱泵從空氣、污水、地下水及地下土壤等各種低品位熱源提取熱量來滿足供暖需求。

除了北方采暖外，廣大夏熱冬冷地區不在我國傳統的集中供暖范圍內，但是該地區日最低氣溫低于5℃的時長達二個多月，長期以來“冬冷”問題沒有得到根本地解決。該地區居民要求采暖的呼聲日益高漲，冬季供暖市場潛力正在快速釋放。

在“碳達峰、碳中和”目標下，需要更快節奏、更大力度地推進建筑用能低碳化，提升電氣化水平是推動建筑領域綠色低碳發展的關鍵路徑。與化石燃料供熱方案相比，熱泵供熱產生的二氧化碳排放量明顯降低，更加節能環保。熱泵的電熱轉化效率全年可達到300% 以上，而鍋爐的熱效率不會超過100%。對分散采暖的家庭，比較適合采用熱泵供熱技術。

而且，隨著建筑節能標準的持續提升，未來超低能耗建筑和近零能耗建筑將大規模推廣，從而大幅降低此類建筑的采暖負荷，不再需要傳統的集中供熱管網供熱，僅用熱泵供熱技術進行少量補熱即可滿足冬季采暖需求。熱泵技術在供熱領域的大規模應用，可以顯著提升供熱電氣化水平，加速供熱系統清潔低碳發展。

二、熱泵系統形式多樣，因地制宜才能獲得真正的節能效果

熱泵系統有多種形式，根據熱源不同，可分為地下水源熱泵、地表水源熱泵、土壤源熱泵、污水源熱泵、中深層地熱源熱泵、空氣源熱泵等。熱泵的驅動方式主要有電動機驅動和熱驅動兩種，目前各種規模熱泵供暖多以電驅動為主。熱泵供暖是否節能，取決于實際工程條件、地理和氣象狀況，以及設計安裝和運行管理水平，必須因地制宜，在合適場合、適當條件下使用熱泵，才能獲得真正的節能效果。

（一）地源熱泵

地源熱泵是利用淺層地熱能源（包括地下水、土壤或地表水等的能量）既可以供熱又可以制冷的高效節能系統。地下水溫常年基本恒定，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，且具有較大的熱容量，系統效率高。地表水源熱泵系統利用的是地球表面水源，如河流、湖泊或水池中的低溫低位熱能資源，根據傳熱介質是否與大氣相通，可分為開式和閉式系統。土壤源熱泵系統是在地下埋入大量的換熱用塑料管，循環水經過這些地下埋管與地下土壤進行熱交換，以提取地下土壤中的熱量作為熱泵的低溫熱源。

由于土壤溫度較恒定的特性，使得土壤源熱泵機組運行相對穩定、可靠，冬季蒸發器無結霜問題。土壤源熱泵系統的熱效率（COP）一般為3.5~5，相對較高。相比空氣源和水源熱泵，地源熱泵適應區域范圍最廣，基本不受地域限制，只要有足夠的地下空間便可使用。目前，我國北方地區地源熱泵供熱面積已超過1.5 億平方米，在江蘇、湖北、上海等地區也有一定規模的應用，我國主要城市淺層地熱能年可采資源量折合七億噸標準煤，可滿足320 億平方米建筑的供暖（制冷）需求。黃淮海平原和長江中下游平原地區比較適宜淺層地熱能的開發利用。

（二）污水源熱泵

污水源熱泵系統是以生活污水中的熱量作為熱泵的低溫熱源，適用于污水源資源較多的城區。從民用建筑排出的生活污水在冬季溫度一般可達20 ℃左右，高于地下水溫度，是很好的熱源。當建筑周圍有污水大干管時，有可能利用原生污水（即使沒有處理、直接排出的污水）作為低溫熱源，獲得較好的熱泵系統能耗性能。采用污水源熱泵系統，規劃上需要科學統籌、合理布置污水源熱泵裝置，技術上需要注意污濁物污染腐蝕和堵塞取熱換熱器的問題。

（三）中深層地熱源熱泵

中深層地熱源熱泵系統由中深層地熱能密閉取熱孔、熱源側水系統、熱泵機組和用戶側水系統組成。與常規地源熱泵系統相比，主要區別在于，通常采用套管結構的中深層地熱能換熱裝置，從地下2000 米~3000 米、溫度70℃ ~100℃的巖石中提取地熱能作為低溫熱源，地熱能換熱裝置冬季出水溫度可以穩定在30℃以上。中深層地熱源熱泵采暖技術要求地下取水做到100% 回灌，主要適用于地熱資源條件良好、冬季寒冷有供熱需求或夏季炎熱有制冷需求的地區；用于居住建筑采暖時，夏季無需向地下補熱，室內末端可以有多種方式，其中搭配地板輻射采暖較好。

中深層地熱能供暖應用技術已經基本成熟，國內北方地區中深層地熱供熱面積已超過一億平方米，主要分布在河北、天津、河南、山東等地。中深層地熱能供暖安全性高、單位運行成本低、低碳、環保、清潔、舒適，但是建設投資大、選址受地域條件影響、回灌困難，影響地熱資源的可持續開發利用。夏熱冬冷地區，不鼓勵大規模開發中深層地熱能供暖，但在地熱資源條件較好、供熱需求較大、經濟承受能力較強的前提下，可以開發中深層地熱能供暖項目。

（四）空氣源熱泵

空氣源熱泵是從室外空氣中提取熱量，通過風機驅動室外空氣流過安裝在室外的采熱裝置（熱泵的蒸發器），獲取室外空氣中的熱量，再經室內換熱器（熱泵的冷凝器）制取熱水或熱風，提供給用戶用于房間供熱。按得熱介質的不同，空氣源熱泵又可分為空氣 / 空氣熱泵和空氣 / 水熱泵。空氣 / 空氣熱泵，其冷凝器中釋放的熱量用于產熱風，供房間采暖。空氣 / 水熱泵，其冷凝器中釋放的熱量用于產熱水，熱水再通過風機盤管等末端供房間采暖。空氣源熱泵采暖的室內末端有多種方式，包括地板輻射采暖、直接送熱風采暖等。空氣源熱泵居住建筑、公共建筑均可使用，既可分戶使用又可集中使用。

對于超低能耗建筑，不需要集中供熱，使用小型空氣源熱泵進行補熱就能滿足采暖需求。空氣源熱泵采暖能耗僅為直接電熱采暖能耗的1/3，其與傳統的分體空調原理一樣但性能不同。傳統的分體空調以滿足夏季制冷工況性能要求為主，兼顧冬季供熱功能，當室外環境溫度偏低時不能高效運行，而空氣源熱泵以滿足冬季供熱工況性能要求為主，環境溫度適應性、系統效率更好。

空氣源熱泵熱風機是我國近年來在市場需求驅動下迅速發展的新技術，處于國際領先地位。通過新的壓縮機技術、變頻技術和新的系統形式，它可以把空氣源熱泵熱風機的適用范圍擴展到-30℃的室外低溫環境地區，與一般的冷暖空調產品相比，低溫環境下的制熱能力提高50%~100%、能效提高約20%，并能迅速提高室內溫度，目前市場保有量已達百萬臺。空氣源熱泵熱風機無需加裝散熱器、地暖等采暖末端，避免了熱水熱泵采暖工程中可能出現的跑冒滴漏隱患，戶內多臺熱泵熱風機可獨立控制、獨立運行，同時出現故障的概率較低，使用維護方便。目前，空氣源熱泵熱風機市場售價約每臺4500 元，二臺空氣源熱泵熱風機即可滿足100 平方米建筑采暖需求。

空氣源熱泵熱水機是另一種空氣源熱泵采暖設備，目前可以實現在-20℃的環境溫度下正常工作，提供30℃~50℃的供暖熱水，與地板輻射盤管或散熱器組成采暖系統為住戶供暖，提供穩定的室溫，舒適性較好；在供水溫度不是特別高時，與空氣源熱泵熱風機的COP 基本相當。空氣源熱泵熱水機，適合“全時間、全空間”的采暖模式，采暖的舒適度較好，但由于難以實現隨時啟停和部分房間采暖調控，導致采暖房間整個冬季都在采暖，實際能耗有可能達空氣源熱泵熱風機能耗的兩倍以上。

三、熱泵供熱市場需求前景廣闊，節能減碳潛力巨大

我國分散式采暖市場主要分布在北方城鎮集中供熱系統不能覆蓋的建筑，包括北方農宅、超低能耗建筑以及長江流域需要采暖的居住建筑等地方。空氣源熱泵對夏熱冬冷、寒冷、嚴寒地區的居住建筑和公共建筑基本都適用。

在北方農村地區，若選用高效的空氣源熱泵替代低效散煤爐或直接電采暖，將帶來巨大的市場潛力，僅黃河流域就有約5000 萬農戶，存在1 億臺~1.5 億臺的空氣源熱泵市場需求。在大規模推廣空氣源熱泵設備后，還可以采用單臺設備的無線通訊和區域聯控技術，通過分時分區域控制一定數量的熱泵設備啟動、停止，實現對本地區電網主動有效的消峰填谷，更有助于區域電力系統的安全、穩定、高效運行。

根據低溫空氣源熱泵設備在北京農宅“煤改電”清潔取暖的實踐案例數據，采用空氣源熱泵替代散煤爐采暖系統，根據建筑保溫狀況不同，單位面積供暖季電耗僅為20 kWh/m2~40 kWh/m2，相當于7 kgce/m2~13 kgce/m2，僅為采用散煤土暖氣能耗的1/2，為直接電熱取暖能耗的1/3。根據清華大學建筑節能研究中心對北京農宅不同采暖系統的示范和跟蹤測試數據，低溫空氣源熱泵熱風機、低溫空氣源熱泵熱水機的單位采暖面積CO₂ 排放量分別約為14.6 kg/m2、33.8 kg/m2，比散煤爐采暖系統的CO₂排放量148.8 kg/m2分別減少90%、77%。

根據《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021）》，2021 年電取暖（含熱泵）面積要達到15億平方米。其中，城鎮建筑電取暖10億平方米、農村建筑5億平方米。如果農村建筑5 億平方米（相當于500 萬戶）都采用空氣源熱泵采暖，其平均電耗強度按10 kgce/m2 估算，則可比散煤土暖氣節能500 萬噸標準煤、減少CO₂排放量5750 萬噸以上。如果后續進一步擴大空氣源熱泵采暖戶數，節能減碳潛力還將更加顯著。2019 年，我國北方農村供熱建筑面積達70億平方米，若清潔取暖率按50% 估計，未來還有35 億平方米（相當于3500 萬戶）農村建筑需要進行清潔供熱改造。假設未來其中的20億平方米北方農村建筑采用空氣源熱泵采暖，可帶來約4000 萬臺空氣源熱泵市場需求，并要比直接電加熱采暖節省采暖能耗（等價值）2448 萬噸標準煤、減少CO₂ 排放量4736 萬噸。

而在夏熱冬冷地區，存在潛在采暖需求的建筑面積約180 多億平方米，其中：城鎮居住建筑70 億平方米、公共建筑23 億平方米、農村建筑90 億平方米。隨著城鎮化進一步發展和人民收入水平的提高，未來需要采暖的建筑面積還將進一步增長。該地區冬季寒冷時間較短，取暖需求具有間歇式、局部型特征，不需要全天候、全空間進行持續供暖，因此不宜采用類似北方的集中采暖方式，可采用獨立可調的空氣源熱泵采暖、燃氣壁掛爐采暖等分散采暖方式。同時，考慮燃氣采暖成本較高、氣源緊張等因素，尤其為了盡早實現“碳達峰”，應倡導開展電能替代，減少用戶對天然氣等化石能源的消耗，空氣源熱泵采暖應是主導的分散采暖方式。預計未來10 年，夏熱冬冷地區供暖市場僅熱泵采暖設備市場需求可達一億臺，市場規模4500 億元。假設未來其中的60 億平方米城鎮居住建筑采用空氣源熱泵技術進行采暖，每個采暖季的電耗約按每平方米6 千瓦時~8 千瓦時（折合2 kgce~3 kgce）估算，則要比直接電加熱采暖節省采暖能耗（等價值）2570 萬噸標準煤、減少 CO₂ 排放量4973 萬噸。

在熱泵技術方面，還可以有更大的發展空間、更好的應用性能。增加可再生能源的利用，比如發展中深層埋管地源熱泵技術，可以高效利用地熱能進行供暖。開發復合集成高效熱泵技術產品，以便適應多樣性發展的需求。

熱泵供暖技術要取得理想的節能效果，必須因地制宜，結合當地氣候條件、資源稟賦、經濟條件和用戶采暖需求特點等，選擇適宜的熱泵采暖技術方式。熱泵供暖系統的正常運行需要在設備選型、工程安裝、調試運行、售后維護等環節做好技術支撐。熱泵行業的廣闊前景吸引了大量企業一哄而上，但是熱泵產品和工程質量良莠不齊，技術服務體系不完善，存在熱泵設備安裝運行不合理，導致使用效果不佳的現象，影響熱泵供暖技術推廣，市場監管有待進一步強化。

推動可再生能源建筑大規模的應用，提高可再生能源替代常規化石能源的比例，是促進建筑低碳轉型的重要路徑。然而，我國可再生能源統計范疇中還沒有明確把熱泵系統（包括地源、水源、空氣源）納入其中，缺乏明確的核算統計方法，不能準確體現通過熱泵技術利用的可再生能源量，容易導致低估熱泵可再生能源供熱量的貢獻，影響熱泵產業的健康發展。

湖北地大熱能科技有限公司順應市場走勢和政策動態始終走在地源熱泵發展的最前沿，湖北地大熱能科技有限公司是一家高新技術有限公司，公司憑借中國地質大學最權威最先進的學術理念，結合自身豐富的實踐經驗在地熱開發方面取得了很大的成就。公司始終都以“地熱服務全球為理念，以地熱造福人類為宗旨”努力置身于地熱能清潔能源的開發研究，為人們的綠色生活做出自己的最大貢獻。