熱泵供熱市場(chǎng)需求前景廣闊，節能減碳潛力巨大

地大熱能地熱能+多能互補新聞網(wǎng)訊：熱泵是通過(guò)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(lái)，以滿(mǎn)足熱量的使用要求。熱泵技術(shù)可廣泛應用于建筑供暖、生活熱水、工業(yè)干燥、溫室養殖等領(lǐng)域。

近年來(lái)，在我國清潔取暖政策的驅動(dòng)下，熱泵供暖技術(shù)在我國北方農村地區得到迅速發(fā)展。隨著(zhù)人民生活水平的持續提高，廣大長(cháng)江流域地區冬季取暖的市場(chǎng)潛力正在快速釋放。

作為有效利用可再生能源的技術(shù)措施，熱泵將是我國供熱領(lǐng)域低碳轉型的必選技術(shù)。除了清潔取暖中熱泵發(fā)揮替代作用外，在生活熱水、工業(yè)干燥等領(lǐng)域也可進(jìn)一步擴大其應用范圍，技術(shù)進(jìn)步有望推動(dòng)我國熱泵產(chǎn)業(yè)實(shí)現千億元規模的突破，為實(shí)現我國“碳達峰、碳中和”目標發(fā)揮重要作用。

一、熱泵供熱是提升供熱電氣化水平最現實(shí)的技術(shù)

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(chǎn)業(yè)發(fā)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(zhù)城鎮化進(jìn)一步發(fā)展和居民對建筑環(huán)境要求的不斷提高，未來(lái)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(lái)，通過(guò)清潔取暖行動(dòng)，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(lián)產(chǎn)為主、天然氣供暖為輔，其他熱源補充的格局。其中，熱電聯(lián)產(chǎn)約占50%，各種規模的燃煤燃氣鍋爐約占40%，只有10% 是通過(guò)不同的電驅動(dòng)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(lái)滿(mǎn)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(shí)長(cháng)達二個(gè)多月，長(cháng)期以來(lái)“冬冷”問(wèn)題沒(méi)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(chǎng)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(jìn)建筑用能低碳化，提升電氣化水平是推動(dòng)建筑領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵路徑。與化石燃料供熱方案相比，熱泵供熱產(chǎn)生的二氧化碳排放量明顯降低，更加節能環(huán)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(huì )超過(guò)100%。對分散采暖的家庭，比較適合采用熱泵供熱技術(shù)。

而且，隨著(zhù)建筑節能標準的持續提升，未來(lái)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(lèi)建筑的采暖負荷，不再需要傳統的集中供熱管網(wǎng)供熱，僅用熱泵供熱技術(shù)進(jìn)行少量補熱即可滿(mǎn)足冬季采暖需求。熱泵技術(shù)在供熱領(lǐng)域的大規模應用，可以顯著(zhù)提升供熱電氣化水平，加速供熱系統清潔低碳發(fā)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(dòng)方式主要有電動(dòng)機驅動(dòng)和熱驅動(dòng)兩種，目前各種規模熱泵供暖多以電驅動(dòng)為主。熱泵供暖是否節能，取決于實(shí)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(chǎng)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(zhì)是否與大氣相通，可分為開(kāi)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(huán)水經(jīng)過(guò)這些地下埋管與地下土壤進(jìn)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(fā)器無(wú)結霜問(wèn)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(guò)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(mǎn)足320 億平方米建筑的供暖（制冷）需求。黃淮海平原和長(cháng)江中下游平原地區比較適宜淺層地熱能的開(kāi)發(fā)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?chē)形鬯蟾晒軙r(shí)，有可能利用原生污水（即使沒(méi)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(xué)統籌、合理布置污水源熱泵裝置，技術(shù)上需要注意污濁物污染腐蝕和堵塞取熱換熱器的問(wèn)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(hù)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(shù)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(shí)，夏季無(wú)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(shù)已經(jīng)基本成熟，國內北方地區中深層地熱供熱面積已超過(guò)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(huán)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(kāi)發(fā)利用。夏熱冬冷地區，不鼓勵大規模開(kāi)發(fā)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(jīng)濟承受能力較強的前提下，可以開(kāi)發(fā)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(guò)風(fēng)機驅動(dòng)室外空氣流過(guò)安裝在室外的采熱裝置（熱泵的蒸發(fā)器），獲取室外空氣中的熱量，再經(jīng)室內換熱器（熱泵的冷凝器）制取熱水或熱風(fēng)，提供給用戶(hù)用于房間供熱。按得熱介質(zhì)的不同，空氣源熱泵又可分為空氣 / 空氣熱泵和空氣 / 水熱泵?？諝?/ 空氣熱泵，其冷凝器中釋放的熱量用于產(chǎn)熱風(fēng)，供房間采暖?？諝?/ 水熱泵，其冷凝器中釋放的熱量用于產(chǎn)熱水，熱水再通過(guò)風(fēng)機盤(pán)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(fēng)采暖等。空氣源熱泵居住建筑、公共建筑均可使用，既可分戶(hù)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(jìn)行補熱就能滿(mǎn)足采暖需求?？諝庠?a href="http://keyinmall.com/t/熱泵采暖.html" >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(mǎn)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(huán)境溫度偏低時(shí)不能高效運行，而空氣源熱泵以滿(mǎn)足冬季供熱工況性能要求為主，環(huán)境溫度適應性、系統效率更好。

空氣源熱泵熱風(fēng)機是我國近年來(lái)在市場(chǎng)需求驅動(dòng)下迅速發(fā)展的新技術(shù)，處于國際領(lǐng)先地位。通過(guò)新的壓縮機技術(shù)、變頻技術(shù)和新的系統形式，它可以把空氣源熱泵熱風(fēng)機的適用范圍擴展到-30℃的室外低溫環(huán)境地區，與一般的冷暖空調產(chǎn)品相比，低溫環(huán)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(chǎng)保有量已達百萬(wàn)臺?？諝庠礋岜脽犸L(fēng)機無(wú)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(hù)內多臺熱泵熱風(fēng)機可獨立控制、獨立運行，同時(shí)出現故障的概率較低，使用維護方便。目前，空氣源熱泵熱風(fēng)機市場(chǎng)售價(jià)約每臺4500 元，二臺空氣源熱泵熱風(fēng)機即可滿(mǎn)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(shí)現在-20℃的環(huán)境溫度下正常工作，提供30℃~50℃的供暖熱水，與地板輻射盤(pán)管或散熱器組成采暖系統為住戶(hù)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(shí)，與空氣源熱泵熱風(fēng)機的COP 基本相當?？諝庠礋岜脽崴畽C，適合“全時(shí)間、全空間”的采暖模式，采暖的舒適度較好，但由于難以實(shí)現隨時(shí)啟停和部分房間采暖調控，導致采暖房間整個(gè)冬季都在采暖，實(shí)際能耗有可能達空氣源熱泵熱風(fēng)機能耗的兩倍以上。

三、熱泵供熱市場(chǎng)需求前景廣闊，節能減碳潛力巨大

我國分散式采暖市場(chǎng)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(cháng)江流域需要采暖的居住建筑等地方?？諝庠礋岜脤?a href="http://keyinmall.com/t/夏熱冬冷.html" >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(lái)巨大的市場(chǎng)潛力，僅黃河流域就有約5000 萬(wàn)農戶(hù)，存在1 億臺~1.5 億臺的空氣源熱泵市場(chǎng)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(wú)線(xiàn)通訊和區域聯(lián)控技術(shù)，通過(guò)分時(shí)分區域控制一定數量的熱泵設備啟動(dòng)、停止，實(shí)現對本地區電網(wǎng)主動(dòng)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(shí)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(xué)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(fēng)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(wàn)戶(hù)）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(wàn)噸標準煤、減少CO₂排放量5750 萬(wàn)噸以上。如果后續進(jìn)一步擴大空氣源熱泵采暖戶(hù)數，節能減碳潛力還將更加顯著(zhù)。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(lái)還有35 億平方米（相當于3500 萬(wàn)戶(hù)）農村建筑需要進(jìn)行清潔供熱改造。假設未來(lái)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(lái)約4000 萬(wàn)臺空氣源熱泵市場(chǎng)需求，并要比直接電加熱采暖節省采暖能耗（等價(jià)值）2448 萬(wàn)噸標準煤、減少CO₂ 排放量4736 萬(wàn)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(zhù)城鎮化進(jìn)一步發(fā)展和人民收入水平的提高，未來(lái)需要采暖的建筑面積還將進(jìn)一步增長(cháng)。該地區冬季寒冷時(shí)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(jìn)行持續供暖，因此不宜采用類(lèi)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(shí)，考慮燃氣采暖成本較高、氣源緊張等因素，尤其為了盡早實(shí)現“碳達峰”，應倡導開(kāi)展電能替代，減少用戶(hù)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(lái)10 年，夏熱冬冷地區供暖市場(chǎng)僅熱泵采暖設備市場(chǎng)需求可達一億臺，市場(chǎng)規模4500 億元。假設未來(lái)其中的60 億平方米城鎮居住建筑采用空氣源熱泵技術(shù)進(jìn)行采暖，每個(gè)采暖季的電耗約按每平方米6 千瓦時(shí)~8 千瓦時(shí)（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(jià)值）2570 萬(wàn)噸標準煤、減少 CO₂ 排放量4973 萬(wàn)噸。

在熱泵技術(shù)方面，還可以有更大的發(fā)展空間、更好的應用性能。增加可再生能源的利用，比如發(fā)展中深層埋管地源熱泵技術(shù)，可以高效利用地熱能進(jìn)行供暖。開(kāi)發(fā)復合集成高效熱泵技術(shù)產(chǎn)品，以便適應多樣性發(fā)展的需求。

熱泵供暖技術(shù)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(jīng)濟條件和用戶(hù)采暖需求特點(diǎn)等，選擇適宜的熱泵采暖技術(shù)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(huán)節做好技術(shù)支撐。熱泵行業(yè)的廣闊前景吸引了大量企業(yè)一哄而上，但是熱泵產(chǎn)品和工程質(zhì)量良莠不齊，技術(shù)服務(wù)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(shù)推廣，市場(chǎng)監管有待進(jìn)一步強化。

推動(dòng)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(jìn)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(méi)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(guò)熱泵技術(shù)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(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

湖北地大熱能科技有限公司順應市場(chǎng)走勢和政策動(dòng)態(tài)始終走在地源熱泵發(fā)展的最前沿，湖北地大熱能科技有限公司是一家高新技術(shù)有限公司，公司憑借中國地質(zhì)大學(xué)最權威最先進(jìn)的學(xué)術(shù)理念，結合自身豐富的實(shí)踐經(jīng)驗在地熱開(kāi)發(fā)方面取得了很大的成就。公司始終都以“地熱服務(wù)全球為理念，以地熱造福人類(lèi)為宗旨”努力置身于地熱能清潔能源的開(kāi)發(fā)研究，為人們的綠色生活做出自己的最大貢獻。