熱泵技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀！

　　建筑行業(yè)中，熱泵可用于供暖及生活熱水供應(yīng)，從而促進(jìn)建筑節(jié)能減碳。依據(jù)國(guó)際能源署報(bào)告，建筑業(yè)占全球最終能源消耗的三分之一以上，其直接和間接二氧化碳排放量占總量的近40%。并且，由于發(fā)展中國(guó)家生活水平提高，能源供應(yīng)的改善、能源消費(fèi)設(shè)備的擁有率和使用的增加及全球建筑面積的快速增長(zhǎng)，建筑業(yè)的能源需求還將繼續(xù)上升。

　　如圖3-4所示，2020年中國(guó)建筑建造和運(yùn)行用能耗占全社會(huì)總能耗的32%，與全球比例接近。另一方面，從二氧化碳排放角度看，中國(guó)建筑建造和運(yùn)行相關(guān)二氧化碳排放占中國(guó)全社會(huì)總二氧化碳排放量的比例約為32%，其中建筑建造占比為13%，建筑運(yùn)行占比為19%。可預(yù)見(jiàn)的是，隨著我國(guó)逐漸進(jìn)入城鎮(zhèn)化新階段，人們生活水平進(jìn)一步提高，建筑用能在全社會(huì)用能中的比例還將繼續(xù)增長(zhǎng)，并且建筑的運(yùn)行能耗和排放將占比更大。2020年中國(guó)建筑運(yùn)行中化石能源消耗相關(guān)的碳排放約22億噸，擴(kuò)大熱泵的使用量，將對(duì)減少碳排放起到積極作用。

圖3-4 中國(guó)建筑領(lǐng)域用能及CO2排放（2020年）

　　首先是使用熱泵熱水器為建筑提供生活熱水。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，生活熱水的供應(yīng)已經(jīng)成為一種普遍需求，如圖3-5所示，北京與上海生活熱水的生產(chǎn)主要有3種方式：燃?xì)鉄崴?、電加熱熱水器和太?yáng)能熱水器，共占據(jù)了超過(guò)90%的熱水設(shè)備市場(chǎng)份額，而電熱泵熱水器（主要為空氣能熱泵熱水器）所占的份額很小，大約在2%左右，使用熱泵技術(shù)能夠有效降低生活熱水制備的碳排放。燃?xì)鉄崴麟m然使用清潔燃料，但仍然有碳排放，而且未來(lái)建筑終端用能結(jié)構(gòu)的變化，其被取代指日可待；而電熱泵熱水器由于利用了環(huán)境熱量，性能系數(shù)能達(dá)到3左右，即輸入1份電能產(chǎn)生3份熱能，在能量利用上的表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于電加熱型熱水器，從而有效地減少碳排放量。此外，如果將空氣能熱泵熱水器與太陽(yáng)能熱水器相結(jié)合，構(gòu)成太陽(yáng)能輔助空氣能熱泵熱水器等復(fù)合系統(tǒng)，將會(huì)有更好的節(jié)能表現(xiàn)。因此，在生活熱水供應(yīng)方面，熱泵熱水器具有很大的優(yōu)勢(shì)以及廣闊的市場(chǎng)。

圖3-5 北京和上海居民家庭生活熱水設(shè)備分布（2018年）

　　另外，北方城鎮(zhèn)住宅建筑約5%為燃?xì)獗趻鞝t供暖，70%以上的北方農(nóng)村以及部分城鄉(xiāng)結(jié)合部的居住建筑冬季也仍采用燃煤爐具取暖，這些供暖設(shè)施導(dǎo)致每年超過(guò)3億噸的二氧化碳排放，應(yīng)該是全面取消建筑內(nèi)二氧化碳直接排放工作的重點(diǎn)。分散的空氣源熱泵供暖將是減少該部分碳排放的最優(yōu)方案之一，在可接受的成本前提下，兼顧環(huán)境保護(hù)與居住舒適的要求，除極少部分嚴(yán)寒地區(qū)外，適合在大部分北方城鎮(zhèn)推行。

　　目前，我國(guó)有約150億m2的北方城鎮(zhèn)建筑冬季需要供暖，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)一步發(fā)展和居民對(duì)建筑環(huán)境的要求不斷提高，未來(lái)北方城鎮(zhèn)冬季供暖面積將達(dá)到200億平米。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示（圖3-6），2020年我國(guó)供暖消耗了41億GJ的熱量，目前這些熱量中約有40%是由各種規(guī)模的燃煤燃?xì)忮仩t提供，50%則由熱電聯(lián)產(chǎn)電廠提供，僅有10%是通過(guò)不同的電動(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)滿足供熱需求。針對(duì)集中供熱技術(shù)，清華大學(xué)付林教授提出了“中國(guó)清潔供熱2025”模式，該模式以電廠及工業(yè)余熱回收為核心，通過(guò)能源結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、能源站取代熱力站、利用儲(chǔ)能加熱泵實(shí)現(xiàn)熱電氣的協(xié)同這四個(gè)創(chuàng)新，使用吸收式熱泵深度回收煙氣余熱、汽輪機(jī)乏汽余熱以及工業(yè)余熱，實(shí)現(xiàn)低成本、低碳的清潔供熱。據(jù)其統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前的電廠余熱足以承擔(dān)120億平米的供熱面積，工業(yè)余熱能承擔(dān)50億平方米的供熱面積。

圖3-6 城市集中供熱量

　　因此，熱泵技術(shù)不論是在分散供暖模式還是集中供熱模式方面，均有著巨大的發(fā)展空間，利用熱泵技術(shù)改造既有供熱方式、發(fā)展新的供熱路徑，是建筑行業(yè)熱量供給實(shí)現(xiàn)低碳的必由之路。