[专家深度报告]
室内外热交换是基本原理
利用空气能、地热能、水热能等自然热源
冬季吸热 夏季散热
成多国实现碳中和重要手段
韩国拟到2035年普及350万台
每户安装成本高达1000万韩元
地热协会等利益相关方反对成关键

“2050年将承担55%制冷供暖”……热泵能否成为实现碳中和的救星[挖掘能源] View original image

三星电子英国法人自2023年起与英国牛津市合作推进“清洁热力街区(Clean Heat Streets)”项目。该项目是在牛津市罗斯希尔地区普及热泵,以减少碳排放。


牛津市制定了雄心勃勃的计划,力争在2040年前实现城市碳净零排放,比英国中央政府目标提前10年。为此,正在将占碳排放量60%的建筑物采暖和制冷系统更换为热泵。牛津市与三星电子计划普及3万多台空气源热泵。


在英国中央政府层面,热泵普及也在积极推进。英国政府自2022年5月起实施锅炉升级计划(Boiler Upgrade Scheme,BUS),将现有化石燃料锅炉更换为热泵的用户可获得补贴。


根据英国能源监管机构天然气与电力市场办公室(Ofgem)的发布,截至2025年3月,共向4万9136件申请发放了3.282亿英镑(约6519亿韩元)的补贴,其中97%为空气源热泵。英国政府的目标是在2028年前,将热泵的年普及量提高到60万台。


英国民众对热泵的引进也在逐年快速增加。根据英国能源安全与净零部(DESNZ)数据,截至去年三季度,英国境内热泵新增安装量为3万5387件,比上年同期(3万1819件)增长11%,比2023年同期(2万142件)则增加了76%。


家用热泵构成示意图。LG电子提供

家用热泵构成示意图。LG电子提供

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不只是英国,欧洲多国已经积极引进热泵,将其作为实现建筑领域碳中和的重要手段。


据欧洲热泵协会(EHPA)统计,截至2024年,挪威每1000户家庭的热泵安装数量达632台,普及率在欧洲各国中位居第一。其后依次为芬兰524台、瑞典496台、爱沙尼亚351台、丹麦217台、法国204台。到2024年为止,欧洲19个国家安装的热泵累计数量达2550万台。


国际能源署(IEA)在《2050净零排放路线图》中预测,到2050年,约55%的采暖需求将由热泵承担。热泵安装数量将从2020年的1.8亿台增至2030年的6亿台、2050年的18亿台。

“热泵到2050年将承担55%的采暖需求”

世界主要国家之所以关注热泵,是因为将现有的化石燃料锅炉更换为以可再生能源为基础的热泵,可以大幅加快实现建筑领域碳中和的进程。


在建筑碳中和中,最难的部分之一就是以环保方式供应采暖等热能。根据能源经济研究院的研究,在国内整体能源消费中,热能占比为48%,远高于交通(27%)和电力(21%)。在能源领域的碳排放中,热能的占比也高达29.2%。迄今为止,热能主要通过化石燃料获取,为实现碳中和,必须将其转变为环保热源。


热泵是典型的环保热源技术。热泵的基本原理是通过换热器实现室内外热量交换。例如,冬季从室外提取热量并传递至室内,为建筑供暖;相反,夏季则从室内提取热量并排放到室外。此时,可利用空气能、地热能和水源能作为热源,其中最常见的类型是空气源热泵。

热泵的工作原理。气候能源环境部提供

热泵的工作原理。气候能源环境部提供

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热泵由蒸发器(室外机)、压缩机、冷凝器(室内机)和膨胀阀构成。冬季时,制冷剂经过安装在室外的蒸发器时发生汽化。气态制冷剂通过压缩机时温度升高,变热的制冷剂经过冷凝器时加热室内空气。被抽走热量的制冷剂降温并重新变为液态。液态制冷剂通过膨胀阀时温度急剧下降,温度低于室外空气的制冷剂再次经过室外机吸收热量并重新汽化。


为了运行热泵,需要从外部供应一定量的电力,在制冷剂冷凝或膨胀时必须输入电能。但由于利用的是自然热源,所需用电量并不大。


热泵的效率用性能系数(Coefficient Of Performance,COP)来表示。例如,若热泵的性能系数为4,则意味着其产生的热能大约是输入电能的4倍。一般认为,空气源热泵的性能系数为3.0~3.5,地源热泵最高可达4.8,水源热泵最高可达6.0。


如果运行热泵所需的电力全部来自可再生能源,那么热泵就可以成为完全不排放温室气体的碳中和技术。即便使用的是以化石燃料为基础的电力,与传统燃气锅炉相比,其能效也明显更高。这正是热泵被视为热能脱碳核心技术的原因。

热泵“后进生”韩国,计划到2035年普及350万台

我国建筑用热能长期以来主要依赖城市燃气和区域供热。根据国家统计门户网站2020年按住房类型划分的采暖现状数据,城市燃气锅炉占比最高,为67%;其后依次为区域供热(15.2%)、燃油锅炉(8.8%)、集中供暖(3%)、电锅炉(2.7%)、液化石油气(LPG)锅炉(2.4%)。


“2050年将承担55%制冷供暖”……热泵能否成为实现碳中和的救星[挖掘能源] View original image

与燃气锅炉或区域供热相比,热泵的安装成本更高,加之居民对住宅用电价阶梯制度的顾虑,导致普及进展缓慢。安装热泵不仅需要主机,还需要为蓄热水箱预留额外空间。此前,国内并无针对热泵的激励政策,且未将空气源视为可再生能源,因此无法用于公共机构可再生能源配额制或零能耗建筑(ZEB)认证。


新政府上台后,相关氛围出现积极转变。气候能源环境部在去年12月16日召开的产业竞争力强化相关部长会议兼增长战略工作组(TF)会议上,发布了“促进热泵普及方案”。新政府提出的目标是,到2035年普及350万台热泵,减少温室气体排放518万吨。


“2050年将承担55%制冷供暖”……热泵能否成为实现碳中和的救星[挖掘能源] View original image

为此,政府计划优先在尚未通上城市燃气的地区推广热泵。将支持在已安装光伏发电的独栋住宅或村会所等公共设施中,同时安装光伏和热泵。在老年疗养院等弱势群体居住的社会福利设施中,政府也将提供热泵安装支持,并帮助花卉等设施农业农户将热泵用于采暖设施。


针对浴室、游泳馆等采暖和热水需求大、能源消耗高的行业,将扩大热泵安装补贴和长期低息贷款支持。在学校、办公楼等公共设施中,政府还将扩大普及将热泵与光伏设备、储能装置(ESS)相结合的建筑自立型热泵系统。自2027年起,政府还在研究引入热泵长期分期付款资费制度(类似订阅服务)。


同时,气候部还在推进修改《新能源及可再生能源开发利用普及促进法》实施令,将空气能纳入可再生能源的一种。目前,欧盟、日本和美国部分州已将空气能视为可再生能源。


气候部还计划修改《能源利用合理化法》中关于高效节能设备的相关公告,将“家用空气—水热泵”纳入其中,为热泵提供法律层面的支持依据。此外,气候部表示,将制定家用热泵电价制度,以减轻消费者的电费负担。

热泵产业有望提振……高价格与既得利益反对亟待解决

由此,国内与热泵相关的产业也有望得到激活。目前,国内共有三星电子、LG电子、Daesung Heat Enersys、Century、Autech Carrier、Kyungdong Navien 等20余家企业生产或进口热泵。


截至2022年,空气源热泵在国内的销售量约为36万台。根据韩国能源公团于2024年发布的《为引进大容量热泵制定认证技术标准研究》报告,如果将2020年至2023年的平均增长率26.7%持续延用至2030年,预计届时国内热泵年销售量将增至240万台。


气候部解释称:“高效热泵是我国企业已具备制造和生产基础的领域,既是现实可行的脱碳方案,也有望发展成为具备出口能力的新增长动力。”政府还期待,热泵普及将带动设计、施工、管道、维护管理等中小企业发展,并扩大内需。


但也有声音对政府的热泵普及项目表示担忧。尽管政府意愿强烈,但在国内现实条件下,热泵真正扎根仍将面临诸多难关。


最大障碍仍是价格。安装一套包含蓄热水箱在内的热泵系统,每户约需1000万韩元,即便政府提供补贴,自付费用仍高达数百万韩元。与燃气锅炉100万~200万韩元的安装成本相比,负担明显更重。


既得利益相关方也在强烈反对。为将空气能纳入可再生能源,政府在去年12月3日预告修订《新再生能源法实施令》部分条款时,收到了逾1800条反对意见。本月13日,韩国地热协会等相关行业还在政府世宗办公大楼前举行集会,抗议政府拟将空气能指定为可再生能源的政策。


13日,在政府世宗大楼前,韩国地热协会等相关业界举行示威,反对将空气源热泵纳入可再生能源。2026.1.13. 大韩机械设备建设协会提供

13日,在政府世宗大楼前,韩国地热协会等相关业界举行示威,反对将空气源热泵纳入可再生能源。2026.1.13. 大韩机械设备建设协会提供

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他们批评称:“可再生能源是指太阳能、风能、水能、地热能等自然产生的一次能源”,“在以火力发电为主的我国环境下,将空气源热泵指定为可再生能源,是背离碳中和目标的政策。”


国民力量党议员 Kim Sohee 也在21日表示:“空气源热泵在本质上必须使用电力,尤其在严寒季节需要大量耗电。在我国可再生能源占比尚不足10%的情况下,一味推动普及大幅增加用电量的设备,结果可能不是实现低碳转型,而是导致排放增加。”明确表达了反对立场。



对此,气候部相关人士解释称:“我们将综合考虑性能系数,只将通过热泵提取的空气能中可再生的部分认定为可再生能源”,并表示“将结合偏好地板采暖的国内居住文化,制定韩国型家用高效热泵认证标准(KS认证)”。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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