中國節(jié)能協(xié)會熱泵專業(yè)委員會報(bào)告編寫單位中國節(jié)能協(xié)會熱泵專業(yè)委員會產(chǎn)業(yè)在線(北京智信道科技股份有限公司)主編房慶宋忠奎趙恒誼高屹峰參與編寫人員楊潔許海生王水楊潤王躍1前言本報(bào)告是中國節(jié)能協(xié)會熱泵專業(yè)委員會第十次編制熱泵產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展報(bào)告。報(bào)告編制的目的是在于梳理熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,促進(jìn)行業(yè)信息交流,更好地向國家主管部門匯報(bào)情況,爭取產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持政策,并為行業(yè)同仁提供有益的參考。今年全國兩會,"新質(zhì)生產(chǎn)力"成為備受關(guān)注的熱詞之一。習(xí)近平總書記在不同場合多次就"發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力"作出重要論述、提出明確要求。概括地說,新質(zhì)生產(chǎn)力是創(chuàng)新起主導(dǎo)作用,擺脫傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑,具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征。綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色,新質(zhì)生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。熱泵技術(shù)作為綠色低碳的熱能供應(yīng)方案,具有顯著的節(jié)能、減碳特征,是替代化石能源中低溫?zé)崮苌a(chǎn)的最優(yōu)技術(shù)方案。無論是建筑領(lǐng)域,還是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和其他民用領(lǐng)域,在有合適的低位熱源的條件下,使用熱泵替代鍋爐或者電熱爐來提供熱能,都將大大減少整個國家化石燃料的消耗。發(fā)展熱泵技術(shù)對于我國綠色低碳轉(zhuǎn)型和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力意義重大。在我國大力推進(jìn)綠色低碳發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展的時代背景下,熱泵技術(shù)以其更低碳、更節(jié)能、更高效、更安全的特性,受到了前所未有的重視,在大氣污染防治、資源能源節(jié)約、清潔生產(chǎn)、清潔取暖、可再生能源利用等多方面發(fā)揮了積極的重要作用。本報(bào)告主要涵蓋以制熱為主的熱泵系列產(chǎn)品,包括空氣源熱泵熱水器(機(jī))、(低溫)空氣源熱泵熱水/熱風(fēng)供暖設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)用熱及余熱回收、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制及烘干等特種熱泵設(shè)備、水地源熱泵,以及相關(guān)的熱泵系統(tǒng)等。本報(bào)告的數(shù)據(jù)年度是2023年自然年度,即2023年1月到12月的數(shù)據(jù)。報(bào)告的數(shù)據(jù)主要來源于中國節(jié)能協(xié)會熱泵專委會的調(diào)研,并與產(chǎn)業(yè)在線聯(lián)合編寫。2023年,包括空氣源熱泵(含天氟地水)、水地源熱泵、吸收式熱泵在內(nèi)的總體熱泵行業(yè)全年總銷售額達(dá)331.0億元,同比增長了11.4%,整體仍保持了穩(wěn)定的增長態(tài)勢;空氣源熱泵行業(yè)(含天氟地水)的全年銷售額達(dá)310.2億元,同比增長11.9%?？諝庠礋岜眯袠I(yè)的內(nèi)銷市場規(guī)模為246.6億元,同比增長了18.7%,增速重回兩位數(shù);出口以63.6億元的銷售規(guī)模,同比2022年下滑了8.5%?？諝庠礋岜霉┡N售額為167.1億元,同比增長29.2%;空氣源熱泵熱水銷售額為57.7億元,同比下滑5.7%;空氣源熱泵烘干為21.8億元,同比增長了10.9%隨著我國綠色低碳發(fā)展的進(jìn)一步深入,熱泵技術(shù)還將在更多領(lǐng)域得到推廣使用,熱泵產(chǎn)業(yè)在國際國內(nèi)都將具有更大的發(fā)展前景。中國節(jié)能協(xié)會熱泵專業(yè)委員會也將持續(xù)不忘初心,與行業(yè)各界攜手推進(jìn)熱泵供熱,助力創(chuàng)造綠色美好生活。本次報(bào)告編制過程中得到了國家發(fā)改委環(huán)資司、住建部、國家能源局等部門領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持,多家高校和科研機(jī)構(gòu),以及產(chǎn)業(yè)中多家企業(yè)的幫助,在此深表感謝。2 1第一章熱泵技術(shù)原理與應(yīng)用前景· 41.1熱泵的定義與基本原理· 41.2熱泵的種類與特點(diǎn)· 1.2.1空氣源熱泵· 51.2.2地源熱泵· 1.2.3廢熱源熱泵· 1.3熱泵技術(shù)的應(yīng)用· 71.4熱泵技術(shù)在我國綠色低碳發(fā)展中的應(yīng)用前景· 9 1.4.2工業(yè)生產(chǎn)· 1.4.3農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控· 161.4.4其他行業(yè)· 1.5熱泵技術(shù)發(fā)展· 1.5.1熱泵技術(shù)的低碳化· 1.5.2熱泵關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展· 第二章熱泵供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀· 2.1熱泵供熱產(chǎn)業(yè)總體規(guī)?！?2.2熱泵供熱產(chǎn)業(yè)內(nèi)外銷規(guī)?！?2.3熱泵供熱產(chǎn)業(yè)行業(yè)集中度· 2.4熱泵供熱產(chǎn)業(yè)區(qū)域規(guī)模結(jié)構(gòu)· 2.5熱泵供熱產(chǎn)業(yè)上游供應(yīng)鏈· 27 282.5.3換熱器· 302.5.4變頻控制器· 322.6熱泵供熱產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)· 3第三章熱泵供熱產(chǎn)業(yè)細(xì)分應(yīng)用市場· 3.1熱泵供熱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)· 3.2熱泵供熱產(chǎn)業(yè)熱水應(yīng)用· 3.2.1家用熱水· 3.2.2商用熱水· 3.3熱泵供熱產(chǎn)業(yè)供暖應(yīng)用· 3.3.2天氟地水· 3.3.3熱泵熱風(fēng)機(jī)· 3.3.4商用供暖· 3.4熱泵供熱產(chǎn)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品烘干應(yīng)用· 3.5熱泵供熱產(chǎn)業(yè)工業(yè)應(yīng)用· 3.6水地源熱泵· 49第四章熱泵供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望和建議· 4.1熱泵供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望· 4.2熱泵供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議· 4第一章熱泵技術(shù)原理與應(yīng)用前景1.1熱泵的定義與基本原理熱泵(Heatpump)是一種在高位能(一般為電能、熱能)的驅(qū)動下,將低位熱源(通常是空氣、水或土壤)的熱能轉(zhuǎn)移到高位熱源的節(jié)能裝置,從而為住宅、商業(yè)和工農(nóng)業(yè)供暖、供冷及提供熱水等供熱服務(wù)。熱泵機(jī)組的組成部件主要有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和輔助設(shè)備等,吸收式熱泵用發(fā)生器和吸收器等組合實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)功能。熱泵供熱的基本原理是逆卡諾循環(huán):壓縮機(jī)排出的高溫高壓蒸汽,進(jìn)入冷凝器,制冷劑蒸氣向高溫?zé)嵩捶艧岷蟊焕淠梢簯B(tài)制冷劑(液化),液態(tài)工質(zhì)經(jīng)節(jié)流裝置降壓膨脹后進(jìn)入蒸發(fā)器,氣液混合制冷劑在蒸發(fā)器中吸收低溫?zé)嵩?空氣、水或土壤等)的熱量而蒸發(fā)形成蒸氣(汽化),制冷劑蒸氣重新被壓縮機(jī)吸入完成一個循環(huán),周而復(fù)始制備熱能。這樣,將外界低溫空氣、水或土壤中的熱量"泵"給溫度較高的用戶,故稱為"熱泵"。如用戶使用冷凝器的熱量則為制熱工況,使用蒸發(fā)器的冷量則為制冷工況。特殊情況下,冷凝器的熱量和蒸發(fā)器的冷量可同時使用。小型熱泵通常采用四通換向閥來實(shí)現(xiàn)制熱與制冷工況的轉(zhuǎn)換,中大型熱泵通常采用水路切換實(shí)現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。圖1-1為熱泵技術(shù)原理圖。壓縮機(jī)<壓縮機(jī)<空氣熱能等熱傳輸和儲存系統(tǒng)可再生能源空氣熱能等熱傳輸和儲存系統(tǒng)可再生能源圖1-1熱泵技術(shù)原理圖圖1-2給出了電力驅(qū)動熱泵系統(tǒng)的組成,熱泵系統(tǒng)由熱泵機(jī)組、電能輸配系統(tǒng)、低位熱源采集系統(tǒng)和熱分配系統(tǒng)四部分組成。通過熱泵系統(tǒng)能將熱源中不可直接利用的熱能變?yōu)闊嵊脩艨芍苯永玫脑偕鸁崮堋，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021中第5章可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),對太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)做出了規(guī)定,明確了空氣源熱泵在建筑供熱系統(tǒng)中的可再生能源定位。很多相關(guān)工農(nóng)業(yè)文件中,也已將熱泵在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,視為可再生能源利用。當(dāng)熱泵循環(huán)的驅(qū)動能源是可再生能源(水能、風(fēng)能、太陽能等)時,熱泵就是一個100%可再生、100%無排放的解決方案。5圖1-2電力驅(qū)動熱泵系統(tǒng)1.2熱泵的種類與特點(diǎn)熱泵的種類很多,分類方法各不相同,常用的是按低位熱源種類分類,可分為空氣源熱泵、地源熱泵和廢熱源熱泵等。1.2.1空氣源熱泵以室外空氣為熱源(或熱匯)的熱泵機(jī)組,稱為空氣源熱泵機(jī)組。空氣源熱泵是最具有普適性的熱泵形式。根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同,又可分為空氣/空氣熱泵(如空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)等)和空氣/水熱泵(如空氣源熱泵熱水器、空氣源熱泵熱水供暖機(jī)組等)。圖1-3是空氣源熱泵的原理示意圖1-3空氣源熱泵6空氣源熱泵機(jī)組具有以下特點(diǎn):(1)低位熱源最為普遍?？諝庠诳臻g上處處存在、在時間上時時可得、在數(shù)量上隨需而取,使得空氣源熱泵機(jī)組的安裝和使用都比較簡單和方便,應(yīng)用也最為普遍。(2)室外側(cè)換熱器冬季易結(jié)霜?？諝庠礋岜脵C(jī)組冬季運(yùn)行時,當(dāng)室外空氣側(cè)換熱器表面溫度低于周圍空氣的露點(diǎn)溫度時,換熱器表面就容易結(jié)霜。機(jī)組結(jié)霜將會降低室外側(cè)換熱器的傳熱系數(shù),增加空氣側(cè)的流動阻力,導(dǎo)致機(jī)組的COP及供熱能力下降。因此,空氣源熱泵機(jī)組一般都具有必要的除霜系統(tǒng)或防霜措施。(3)機(jī)組運(yùn)行有一定噪聲。一方面,空氣源熱泵機(jī)組一般不需要圍護(hù)結(jié)構(gòu),布置在室外;另一方面,空氣的熱容量比水小,在同樣的換熱量要求下,空氣源熱泵機(jī)組所需要空氣流量比水流量大很多,所選用的風(fēng)機(jī)也較大,導(dǎo)致空氣源熱泵機(jī)組有一定的噪聲。1.2.2地源熱泵以巖土體、地層土壤、地下水或地表水為低溫?zé)嵩?或熱匯)的熱泵機(jī)組,稱為地源熱泵機(jī)組。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵、地下水地源熱泵和地表水地源熱泵,如圖1-4所示。圖1-4地源熱泵地源熱泵同其他型式熱泵相比,具有以下特點(diǎn):(1)地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。(2)相比空氣源熱泵,地源熱泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定可靠,且不存在除霜問題。(3)地埋管地源熱泵冬季從地下取熱,夏季向地下排熱,當(dāng)冬夏取熱和排熱負(fù)荷不平衡或熱量補(bǔ)充和消納不充分時,長期使用易造成地溫升高或降低,使得熱泵的換熱效果下降。所以設(shè)計(jì)時應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算,必要時可采用輔助冷卻和加熱的方法,控制土壤長期溫度波動在允許范圍7(4)地下水及地表水地源熱泵取水構(gòu)筑物復(fù)雜,較適用于中大規(guī)模工程,且應(yīng)用前應(yīng)先了解當(dāng)?shù)厮辞闆r,確定用水方案。大型水地源熱泵機(jī)組供熱能力通常在10003000kw左右,供大型熱泵站用的水地源熱泵機(jī)組供熱能力可達(dá)到15MW、20MW、25MW、30MW(5)若利用地下水,必須考慮回灌問題,且應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況考慮回灌方式?；毓嗬щy是目前大多數(shù)工程遇到的問題,地下水地源熱泵的應(yīng)用應(yīng)慎重。以能源活動結(jié)束后所排放的不再利用的廢熱能為熱源的熱泵機(jī)組,稱為廢熱源熱泵機(jī)組。廢熱源熱泵的熱源主要來自生活廢熱和工業(yè)廢熱,生活廢熱主要來自于生活廢水(洗衣房、浴池、旅館等的廢水)、城市污水等,工業(yè)廢熱主要來自于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣、廢水及其他余熱等,如圖1-5所示。圖1-5廢熱源熱泵廢熱源熱泵同其他型式熱泵相比,具有以下特點(diǎn):(1)實(shí)現(xiàn)了廢熱能源的二次利用,提高了能源利用效率。(2)廢(污)水成分復(fù)雜,且不穩(wěn)定,含有多種懸浮物質(zhì),絮狀物,油脂,固體顆粒,以及生活垃圾,因此污水換熱器易出現(xiàn)堵塞、腐蝕等問題,定時清洗需要耗費(fèi)人力和精力。(3)工業(yè)廢氣往往溫度較高,除了用作低位熱源外,還可以作為吸收式熱泵的驅(qū)動熱源,并梯級利用。此外,工業(yè)廢氣一般還含有大量的水蒸氣,除了利用廢氣的顯熱外,還可以利用廢氣的潛熱。(4)工業(yè)廢煙氣中往往含有二氧化硫等成分,遇到蒸汽或水分會形成亞硫酸物質(zhì)對管板和焊縫產(chǎn)生腐蝕,且廢熱煙氣通常溫度較高,所以煙氣換熱器需要具備耐腐蝕、耐高溫等技術(shù)要求。1.3熱泵技術(shù)的應(yīng)用熱泵作為高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保的生態(tài)系統(tǒng),在建筑供暖、車用熱泵、熱水供應(yīng)和工業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控中都有著廣闊的應(yīng)用,如圖1-6所示。8圖1-6熱泵技術(shù)在建筑業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用目前熱泵主要用于住宅和商業(yè)建筑的供暖。為適應(yīng)各地區(qū)的氣候和環(huán)境,不同地區(qū)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式具有不同的特點(diǎn)。例如在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū),使用噴氣或噴液增技術(shù)的空氣源熱泵以改善其運(yùn)行特性;在水源充足或者地?zé)嵩闯渥愕牡貐^(qū),可以采用水源熱泵或土壤源熱泵供暖。熱泵熱水機(jī)可以為用戶提供生活熱水,一年四季工作。近年來,二氧化碳熱泵熱水機(jī)得到重視,一方面二氧化碳是環(huán)保制冷劑,且二氧化碳跨臨界熱泵循環(huán)放熱為變溫過程,適合把溫度較低的自來水加熱到較高溫度(65C甚至90C)。對于高溫高濕建筑(如泳池、浴室、室內(nèi)溫泉等),在控制室內(nèi)溫度的同時也需對空氣進(jìn)行除濕,以確保室內(nèi)的舒適。熱泵除濕機(jī)能把水蒸發(fā)的熱損失加以回收利用,重新加熱水或者室內(nèi)空氣,同時利用冷凝器熱量和蒸發(fā)器冷量,夏季還可通過戶外冷凝器將熱量排出,從而實(shí)現(xiàn)制冷。我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)產(chǎn)品收獲后常需再加工,干燥是一個關(guān)鍵的工藝過程。與傳統(tǒng)的燃煤、燃油蒸汽烘干相比,熱泵干燥熱效率高、除濕快,所得到的干燥制品品質(zhì)高,且能源消耗量也很大程度降低。稻谷收割時經(jīng)常遭遇陰雨天,而稻谷熱泵干燥機(jī)的干燥效率是普通燃油干燥機(jī)的1.1倍,但能耗費(fèi)用卻降低60%,用熱泵干燥可徹底解決谷物霉變問題。熱泵烘干在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用將改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),并對農(nóng)民增收、食品安全等方面帶來積極影響。高溫?zé)岜孟到y(tǒng)可以滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)工藝(如石油化工、紙漿加工、陶瓷工業(yè)、印刷業(yè)、紡織工業(yè)和設(shè)備生產(chǎn)等)中對高溫?zé)崴?、蒸汽的需求。此?近年來我國的熱泵海水淡化技術(shù)也取得了技術(shù)突破,采用機(jī)械壓縮式熱泵海水淡化,可直接將海水加熱到80ec以上,與現(xiàn)有膜法海水淡化技術(shù)相比,可節(jié)約能源約40%,成本降低約50%,而且不會造成環(huán)境污染。91.4熱泵技術(shù)在我國綠色低碳發(fā)展中的應(yīng)用前景熱泵技術(shù)的優(yōu)勢在于能整合可再生或廢棄的熱源,從而減少化石燃料的需求,同時有效和可控地利用電力或余熱供熱。熱泵在建筑行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控中都有巨大應(yīng)用潛力。熱泵技術(shù)的應(yīng)用更在節(jié)能減排中扮演重要角色。熱泵是供熱領(lǐng)域未來發(fā)展的重點(diǎn),是高效利用電能,實(shí)現(xiàn)供熱設(shè)備電氣化的關(guān)鍵路徑。2014年至今,我國民用建筑每年竣工面積基本穩(wěn)定在40億m2以上,每年大量建筑的竣工使得我國建筑面積存量不斷高速增長,如圖1-7,2020年我國建筑面積總量約660億m2。如此巨大的建筑規(guī)模導(dǎo)致我國目前建筑運(yùn)行每年二氧化碳的排放在20億噸以上。據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會預(yù)測,中國建筑行業(yè)的碳排放將繼續(xù)增加,達(dá)到峰值時間預(yù)計(jì)為2039年前后,比全國整體實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的時間預(yù)計(jì)晚9年。圖1-7中國總建筑面積增長趨勢建筑供熱可采用的熱源多種多樣,包括燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐、燃油鍋爐、電供暖、熱泵等。根據(jù)目前的排放因子,計(jì)算各類建筑熱源的二氧化碳排放情況,如圖1-8,熱泵供熱系統(tǒng)在各類供熱能源系統(tǒng)中每供1GJ的熱量所排放的二氧化碳最少,這也說明熱泵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和的最有效方式。同時,熱泵是高效利用電能,實(shí)現(xiàn)供熱設(shè)備電氣化的關(guān)鍵路徑。因此,熱泵技術(shù)擁有巨大的節(jié)能減排優(yōu)勢,建筑熱泵技術(shù)應(yīng)用將為建筑行業(yè)帶來巨大減排量,建筑熱泵應(yīng)用可從"既有建筑改造"和"新建建筑熱泵應(yīng)用"兩方面入手。圖1-8不同供熱系統(tǒng)的碳排放強(qiáng)度(當(dāng)前)(1)既有建筑改造規(guī)模龐大的存量建筑的低碳改造難度較大,熱泵可以在建筑物的深度改造中代替鍋爐為建筑進(jìn)行供暖。與燃煤鍋爐相比,其二氧化碳排放量可降低30~50%,尤其是將熱泵與其他可再生能源 (驅(qū)動能源是風(fēng)能、太陽能、水能等)相結(jié)合,將進(jìn)一步減少既有建筑的能源需求,充分發(fā)揮可再生能源替代一次能源的潛力。當(dāng)熱泵用于醫(yī)院、發(fā)廊、學(xué)校、集體宿舍等既需要熱水又需夏季空調(diào)的建筑時,經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。由于建筑部門的用熱溫度大多在100c以下,以現(xiàn)有熱泵技術(shù)水平,可以直接采用生活中的常見低位熱源對這個溫區(qū)進(jìn)行供熱。此外,熱泵替代鍋爐,可直接對接供暖和熱水供應(yīng)系統(tǒng),末端系統(tǒng)不需要額外改造。據(jù)國際能源署測算,2019年熱泵在全球家庭用能中的占比僅為5%,預(yù)計(jì)2030年這一比例將提高到22%,這將降低供暖能耗,為建筑部門減少50%的碳排放。實(shí)現(xiàn)建筑部門的零碳轉(zhuǎn)型,同樣需要推進(jìn)居民家庭生活熱水的全面電氣化。如圖1-9所示,隨著人們生活水平的提高,生活熱水的普及率迅速增長,2013~2019年中國城鎮(zhèn)居民家庭每百戶淋浴熱水器擁有臺數(shù)從80.3臺迅速增長至98.2臺,基本實(shí)現(xiàn)了城鎮(zhèn)家庭熱水器普及。近年來,熱泵熱水器在我國家用熱水器市場上逐漸興起。圖1-9中國城鎮(zhèn)居民家庭平均沐浴熱水器擁有量現(xiàn)有價格體系下,燃?xì)鉄崴?、蓄熱式電熱水器及熱泵熱水器的運(yùn)行費(fèi)用如表1-1所示,熱泵熱水器年運(yùn)行費(fèi)用最低。雖然目前熱泵熱水器的設(shè)備價格還高于普通燃?xì)鉄崴髋c蓄熱式電熱水器,但隨著市場規(guī)模擴(kuò)大,其價格也會逐漸下降。從我國建筑領(lǐng)域零碳轉(zhuǎn)型以及節(jié)能減排角度看,大力推廣熱泵熱水器、實(shí)現(xiàn)生活熱水電氣化指日可待。表1-1各類熱水器運(yùn)行費(fèi)用熱泵用于建筑供暖、熱水和除濕雖然具有較低的能源需求,但仍需要努力提升系統(tǒng)的集成水平,構(gòu)建以熱泵為核心,融合供暖、熱水、新風(fēng)系統(tǒng)等集成解決方案。(2)新建建筑應(yīng)用實(shí)現(xiàn)碳中和需要繼續(xù)推動超低能耗建筑發(fā)展,消除常規(guī)的化石能源供熱方式,以被動式技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合分布式可再生能源和先進(jìn)熱泵技術(shù),有效降低建筑用能。熱泵的特性使其成為超低能耗建筑的理想技術(shù),包括近零能耗、被動式建筑設(shè)計(jì)等。中國2019年正式實(shí)施《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51350-2019,高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑能源系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)及可再生能源建筑一體化設(shè)計(jì)是近零能耗建筑示范項(xiàng)目的核心。將可再生能源與熱泵技術(shù)結(jié)合可以大幅度降低建筑能耗,將熱泵與蓄熱設(shè)備結(jié)合還可通過蓄熱克服能源需求與供應(yīng)之間的時間差,為電網(wǎng)削峰填谷。我國幅員遼闊,南北氣候差異大,建筑的類型和特點(diǎn)不盡相同,在建筑低碳設(shè)計(jì)中也不能簡單堆砌可再生能源技術(shù)與熱泵系統(tǒng),而應(yīng)根據(jù)不同氣候環(huán)境特點(diǎn)、建筑負(fù)荷需求,因地制宜的采用包括熱泵系統(tǒng)在內(nèi)的低碳技術(shù)。此外,還應(yīng)當(dāng)注意熱泵系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運(yùn)維和監(jiān)控等,最大化地實(shí)現(xiàn)節(jié)能,降低建筑部門的二氧化碳排放。1.4.2工業(yè)生產(chǎn)我國50%~70%的工業(yè)能耗都以熱能形式消耗,并且45%為中低溫?zé)崃?小于250ec),大多在80C~170ec之間。用熱泵提供這部分熱量將顯著減少化石能源消耗和二氧化碳排放。根據(jù)2021中國統(tǒng)計(jì)年鑒,工業(yè)部門加熱應(yīng)用<80C的熱量需求為21.1億GJ,80ec~160OC的熱量需求為21.0億GJ。按照目前技術(shù)水平,熱泵制備出<80ec的熱量完全可行,80ec~160OC的熱量已經(jīng)有技術(shù)突破,出現(xiàn)了多個示范性應(yīng)用。因此,這兩個溫度范圍合計(jì)42.1GJ的用熱需求,將是工業(yè)熱泵近期拓展的重要領(lǐng)域。厘清工藝用熱需求、識別應(yīng)用場景、嵌入現(xiàn)有工藝鏈條、逐個行業(yè)整體突破有利于工業(yè)熱泵推廣應(yīng)用。表1-2工業(yè)部門加熱應(yīng)用的溫度水平及需求估計(jì)(億GJ)熱泵可用于各種工業(yè)部門的供熱電氣化,通過提供能源或利用余熱作為能源,熱泵技術(shù)可支持各種典型工業(yè)生產(chǎn)。通過提供能源或利用余熱作為能源,熱泵技術(shù)可支持的典型工業(yè)包括造紙、食品飲料、化學(xué)、汽車、金屬、塑料、機(jī)械工程、紡織品、木材等。熱泵在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用場景非常豐富,下面列舉了熱泵在工業(yè)中具有較大發(fā)展?jié)摿Φ牡湫蛻?yīng)用。(1)高溫工業(yè)熱泵熱泵技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的可行性取決于生產(chǎn)需要的溫度水平。常溫?zé)岜玫睦淠郎囟刃∮?0ec,中溫?zé)岜玫睦淠郎囟仍?0C~90C,目前中低溫?zé)岜玫募夹g(shù)相對較成熟,市場上也有大量的商業(yè)化產(chǎn)品。高溫?zé)岜媚軌蛱峁└哌_(dá)150ec的熱媒介質(zhì),我國現(xiàn)已開發(fā)成功多種方案和多款原型機(jī),如熱泵蒸汽發(fā)生系統(tǒng),正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化,已投入商業(yè)使用?？梢灶A(yù)見,在碳達(dá)峰、碳中和的大背景下中,高溫?zé)岜檬俏磥頍岜眉夹g(shù)研究的重要方向之一,技術(shù)突破將導(dǎo)致的性能和可靠性的大幅提升,應(yīng)用前景十分廣闊,市場前景不可限量。日本神戶制鋼公司2011年在世界上首先制造出了直接采用壓縮機(jī),不需輔助加熱設(shè)備就可以產(chǎn)生蒸汽的超高溫?zé)岜脵C(jī)組。目前按產(chǎn)生蒸汽的溫度分為兩種:SGH120和SGH165,分別可產(chǎn)生100C~120ec和135C~175C的蒸汽,可對工廠內(nèi)的溫排水實(shí)施熱回收,適用于食品、藥品、輕化工等工業(yè)的原料濃縮及干燥等多種工序。其原理如圖1-10所示。圖1-10SGH120蒸汽熱泵系統(tǒng)流程圖(2)余熱回收目前,我國工業(yè)能源利用率低于世界平均水平,工業(yè)產(chǎn)品的平均單位能耗比發(fā)達(dá)國家高出約30%,工業(yè)消耗的能源有50%以上轉(zhuǎn)變?yōu)閺U氣和廢水形式的余熱,但僅有30%的廢熱得到回收再利用。大量的工業(yè)余熱為熱泵的使用提供了良好的條件,利用中高溫?zé)岜眉夹g(shù),結(jié)合具體工藝生產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性的設(shè)計(jì),不但可減少對環(huán)境的熱污染,又可把低溫余熱提高到可直接利用的溫度,提高能源的利用率,降低二氧化碳排放。如在原油產(chǎn)業(yè)中,原油在聯(lián)合站的加熱分離和集輸都要消耗大量的熱能,目前熱能主要由燃油鍋爐和天然氣鍋爐提供。利用高溫?zé)岜脤κ烷_采過程中油水分離產(chǎn)生的30~50ec的余熱水進(jìn)行熱回收,輸出70ec90C的高溫?zé)崴?取代原油加熱爐對輸油管道進(jìn)行加熱,可以降低原油的粘度,提高原油輸送效率,同時節(jié)省外供熱,從而獲得節(jié)能效果。原油集輸系統(tǒng)加熱工藝原理如圖1-11所示。另外,生產(chǎn)酸奶制品過程中,要對牛奶進(jìn)行一級降溫,須將37C冷卻水降至3032C循環(huán)使用,同時車間每天需要用80ec85C的熱水進(jìn)行間歇式清洗,應(yīng)用高溫?zé)岜?蓄熱水箱系統(tǒng)回收冷卻水中的熱量制取高溫?zé)崴┣逑瓷a(chǎn)線使用,充分利用低谷電價,省掉了冷卻系統(tǒng),同時節(jié)省外供熱的能源消耗,節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效果良好。酸奶廠的熱泵工藝原理如圖1-12所示。圖1-11原油集輸系統(tǒng)加熱工藝流圖1-12酸奶廠應(yīng)用熱泵流程利用熱泵還可以回收電廠冷卻水、工業(yè)廢水和城市污水排放中所含的熱量。工業(yè)廢水的出水溫度往往比較高,利用水源熱泵回收其中的熱量,可以用于冬季供暖或生產(chǎn)工藝,并逐漸應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品等各行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),直接利用加熱泵技術(shù)回收電廠余熱和工業(yè)余熱可承擔(dān)170億平米的供熱面積。利用城鎮(zhèn)污水資源,發(fā)展污水源熱泵具有顯著的減排效益。現(xiàn)階段,我國城市污水年排放量約750億噸,所含熱能按4"C溫差回收和利用50%的水量估算,可實(shí)現(xiàn)約4.5億m2建筑的清潔取暖。污水熱能回收所具有的節(jié)能環(huán)保特征完全契合清潔取暖需要,在排除污水換熱器阻塞引起的換熱器頻繁拆洗和傳熱性能低下等技術(shù)難題后,將使得工程應(yīng)用迅速推廣。(3)工業(yè)干燥技術(shù)工業(yè)干燥是一項(xiàng)高耗能操作,在各種工業(yè)部門總能耗中,干燥能耗大約為4%(化學(xué)工業(yè))35%(造紙工業(yè))之間。在中國,干燥能耗在528KJikgH2o,而美國的工業(yè)耗能中有12%用于干燥。利用熱泵技術(shù)降低干燥能耗對于減緩能源緊張局面具有重要現(xiàn)實(shí)意義,目前已在鋰電池生產(chǎn)工藝干燥環(huán)境控制等領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。如圖1-13所示,熱泵干燥系統(tǒng)工作時,熱干空氣進(jìn)入干燥室內(nèi)吸收物料水分,變成熱濕空氣,制冷劑在蒸發(fā)器吸收干燥室排出熱濕空氣中的全熱,蒸發(fā)為氣體,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后被輸送到冷凝器中放出冷凝熱,加熱蒸發(fā)器脫水后的干冷空氣,由冷凝器出來的干熱空氣再進(jìn)入干燥室,對濕物料進(jìn)行干燥。干燥空氣和制冷劑均實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)。熱泵干燥系統(tǒng)相對傳統(tǒng)干燥技術(shù)雖維護(hù)要求較高,但有著高效節(jié)能(例如熱泵低溫干燥木材時可節(jié)約能耗40%~70%,干燥污泥的節(jié)能率達(dá)20%~50%)、干燥過程參數(shù)易控制、干燥時間短(相較于傳統(tǒng)的干燥方式時間可縮短1/3)、無廢氣排放、環(huán)境友好等特點(diǎn)。圖1-13熱泵干燥流程圖(4)冷熱聯(lián)供系統(tǒng)針對既需要制備熱水,又需要制冷冷藏的工業(yè)場景,可采用冷熱聯(lián)供技術(shù),避免能量的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)高溫?zé)岜门c制冷機(jī)組串聯(lián)式冷熱聯(lián)供系統(tǒng),在自適應(yīng)控制下能滿足冷熱負(fù)荷需求,使熱泵工作在高效段,壓縮機(jī)達(dá)到節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行。將冷凝蒸發(fā)器與熱回收換熱器結(jié)合組成冷熱聯(lián)供系統(tǒng),采用兩組換向裝置控制供能的最佳匹配。在熱負(fù)荷大時,由冷凝器吸熱補(bǔ)償;在冷負(fù)荷大時,由冷凝器分流散熱;在不同工作負(fù)荷時,由冷庫壓縮機(jī)和高溫?zé)岜寐?lián)合滿足制冷和供熱需求。圖1-14高溫?zé)岜美錈崧?lián)供系統(tǒng)總體而言,工業(yè)生產(chǎn)過程上下游聯(lián)系緊密,碳中和目標(biāo)必將改變現(xiàn)有生產(chǎn)流程,勢必也帶來整體產(chǎn)業(yè)鏈的變革,促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)用熱的技術(shù)革命和工業(yè)熱泵的應(yīng)用。1.4.3農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、氣候環(huán)境、技術(shù)、政策等多重因素的影響,不同國家和地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放總量與結(jié)構(gòu)占比存在較大差異。自20世紀(jì)90年代以來,全球的農(nóng)業(yè)碳排放增加了14%。中國作為第一農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)碳排放占總排放的比例出現(xiàn)明顯下降,但農(nóng)業(yè)碳排量始終高于歐盟和美國(見圖1-15)。目前,農(nóng)業(yè)碳排放保持在7%~8%的水平,雖然從總體上看占比不高,但隨著碳中和目標(biāo)的推進(jìn),農(nóng)業(yè)部門必須在減排上發(fā)揮更大作用。熱泵在當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控領(lǐng)域主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生長環(huán)境調(diào)控與農(nóng)產(chǎn)品加工,開發(fā)應(yīng)用潛力巨大。一方面工農(nóng)業(yè)節(jié)能和環(huán)保要求越來越高,各個行業(yè)都在制定具體的能耗限額指標(biāo);另一方面,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)產(chǎn)品深加工的比例也在逐年提高,這為熱泵的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。圖1-15農(nóng)業(yè)部門碳排放絕對值及其占本國總排放量的比重(1)農(nóng)業(yè)生長環(huán)境調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要提供與作物、畜禽生長相適應(yīng)的環(huán)境條件。由于熱泵具有供熱和除濕等功能,且能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的熱風(fēng)爐、暖風(fēng)機(jī)等,是節(jié)能環(huán)保的應(yīng)選替代技術(shù),可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生長環(huán)境調(diào)控。在農(nóng)業(yè)設(shè)施調(diào)溫方面,主要針對農(nóng)業(yè)溫室大棚和農(nóng)業(yè)畜禽豬舍,目前大多應(yīng)用空氣源熱泵和地源熱泵。目前已有大量實(shí)例證明在農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境中采用熱泵相比燃煤加熱可節(jié)約20~60%的能源消耗。由于單一種類熱泵具有一定局限性,可通過復(fù)合型熱泵發(fā)展多能互補(bǔ)技術(shù)。復(fù)合型熱泵可充分利用各種能源,多種能源互為備用,根據(jù)環(huán)境和時間的不同切換工況,打破地域和環(huán)境的局限性,提高能源利用率。因此未來熱泵在農(nóng)業(yè)設(shè)施上的廣泛應(yīng)用,復(fù)合型熱泵將會成為今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。在我國農(nóng)村,有豐富的環(huán)境熱源,熱泵技術(shù)具有高效、容易控制、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn),在設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)節(jié)中,具有較好的應(yīng)用前景。(2)農(nóng)產(chǎn)品加工農(nóng)副產(chǎn)品富含糖、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì),同時又富含水分,為便于運(yùn)輸、貯藏及加工,常需要進(jìn)行干燥等加工作業(yè)。與常規(guī)干燥方式相比,熱泵農(nóng)產(chǎn)品干燥具有以下特點(diǎn):1)能源利用率高,運(yùn)行費(fèi)用低,表1-3是熱泵與不同形式系統(tǒng)干燥農(nóng)產(chǎn)品的比較;2)低溫干燥可有效減少氧化和化學(xué)分解等現(xiàn)象,特別適應(yīng)熱敏性農(nóng)副產(chǎn)品的干燥,干燥產(chǎn)品質(zhì)量高;3)干燥條件可調(diào),表1-4給出了部分農(nóng)產(chǎn)品的干燥參數(shù),可見熱泵適合多種農(nóng)產(chǎn)品的干燥;4)熱泵系統(tǒng)中蒸發(fā)器的除濕效率高,相比傳統(tǒng)的干燥方式時間可縮短1/3;5)采用閉路循環(huán)的熱泵干燥系統(tǒng)時,干燥工藝不受外界環(huán)境氣候的影響,干燥過程穩(wěn)定,也無環(huán)境污染問題。表1-3熱泵與不同形式干燥系統(tǒng)的比較表1-4部分農(nóng)產(chǎn)品干燥參數(shù)目前熱泵已用于木材、食品、糧食、種子、果蔬、煙草等行業(yè)中,農(nóng)產(chǎn)品的熱泵干燥工程實(shí)例已可見經(jīng)濟(jì)效益,是熱泵農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用的一個重點(diǎn)方向。農(nóng)業(yè)的全面脫碳需要創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與方式,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。但由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)慣性強(qiáng),新技術(shù)難以快速滲透,而目前熱泵設(shè)備的投資仍較高,農(nóng)業(yè)新技術(shù)的普及需要政策的鼓勵和支持,吸引資本及優(yōu)秀人才加入。1.4.4其他行業(yè)交通運(yùn)輸是全球減排的重點(diǎn)領(lǐng)域之一,目前交通運(yùn)輸部門的溫室氣體排放量占全球總溫室氣體排放量的23%,是排在工業(yè)和建筑之后的第三大溫室氣體排放源。在能源、工業(yè)等部門碳排放增速趨緩甚至下降時,中國交通部門的碳排放卻在繼續(xù)增加。2021年交通運(yùn)輸排放約占我國碳排放總量的10.4%,特別是公路運(yùn)輸,占全國交通運(yùn)輸碳排放總量的85%以上,是交通碳排放絕對的主體和減排重點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國、歐盟和日本交通部門排放達(dá)峰時千人乘用車保有量分別為845、423和575輛,而中國目前僅有173輛,遠(yuǎn)低于其飽和值水平,中國汽車保有量仍然呈持續(xù)增長態(tài)勢。隨著新能源汽車行業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,汽車從傳統(tǒng)燃油汽車朝新能源方向發(fā)展是大勢所趨,并且也是我國汽車行業(yè)的重點(diǎn)政策。冬季燃油車可利用發(fā)動機(jī)余熱提供足夠的熱量,而電動新能源汽車面臨著電機(jī)余熱不足以維持冬季尤其極寒天氣下乘員艙的熱環(huán)境。采用PTC材料電加熱的熱電效率不可能大于1,這將大幅降低整車電池的剩余電量,滿負(fù)荷制熱時電動汽車?yán)m(xù)航里程降低近50%。熱泵利用電能可以實(shí)現(xiàn)2~3倍的熱量輸出,熱泵汽車空調(diào)是目前效率最高的解決方案。1.5熱泵技術(shù)發(fā)展1.5.1熱泵技術(shù)的低碳化熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用能有效降低用戶的二氧化碳排放,但熱泵設(shè)備生產(chǎn)、安裝、維護(hù)、拆除等也會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體的排放,應(yīng)注重?zé)岜眉夹g(shù)自身低碳化研發(fā)和應(yīng)用。熱泵常采用制冷劑,制冷劑在熱泵系統(tǒng)中不斷循環(huán),并通過自身的相態(tài)或狀態(tài)變化實(shí)現(xiàn)制熱功能。制冷劑是非二氧化碳溫室氣體排放關(guān)注的重點(diǎn)。制冷劑溫室效應(yīng)一般采用全球變暖潛能 (Globalwarmingpotential,GWP)指標(biāo)衡量,表示非二氧化碳?xì)怏w中一個碳原子與二氧化碳?xì)怏w中一個碳原子所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)之比。另一個表示制冷劑環(huán)境影響的指標(biāo)是臭氧破壞潛能(ozoneDepletionpotential,ODP),指制冷劑對臭氧層的破壞能力大小,以R12的破壞能力為基準(zhǔn)1。表1-5給出了幾種常見制冷劑的GWP和ODP值。表1-5常見制冷劑的GWP和ODP值因此,如現(xiàn)在正大量應(yīng)用的HFC類制冷劑,盡管從質(zhì)量上來說排放量遠(yuǎn)小于二氧化碳,但其GWP值相對較高,對氣候變化的影響不容輕視。誠然,HCFC、HFC類制冷劑只有排放到大氣中才會產(chǎn)生溫室效應(yīng),形成碳排放,理論上通過改進(jìn)密封工藝,實(shí)現(xiàn)熱泵運(yùn)行過程中的無泄漏,可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中的制冷劑零碳排放。但實(shí)際冷媒的回收和處理等,都存在很大的困難。應(yīng)該發(fā)展新型的低GWP熱泵制冷方式,如采用二氧化碳等自然工質(zhì),是發(fā)展的方向。目前制冷劑實(shí)際排放出現(xiàn)在維修和拆除過程中,需通過嚴(yán)格的政策機(jī)制,形成制冷劑回收制度,禁止各種場合下的制冷劑直接排放,可有效消除這部分非二氧化碳溫室氣體排放。近年來,制冷劑的回收和再利用技術(shù)開始研發(fā),但成本較高。若從避免排放的角度,當(dāng)回收制冷劑難以處理和再利用時,可以采用燃燒方式,使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸寂欧?GWP降為1?！睹商乩麪栕h定書基加利修正案》規(guī)定,發(fā)達(dá)國家從2019年開始凍結(jié),發(fā)展中國家從2024(中國)或2029(印度)開始凍結(jié)并削減高GWP制冷劑,分別到2035年和2045年達(dá)到凍結(jié)年度產(chǎn)量的15%(發(fā)達(dá)國家)或20%(中國)。我國目前正處在淘汰HCFC類(如R22)制冷劑的階段,將在2030年完成;2024年開始淘汰HFC類(如R134a、R410A、R407C等)制冷劑,未來我國制冷劑的發(fā)展趨勢如圖1-16所示。制冷劑替代一方面是積極研發(fā)零ODP、低GWP的合成化合物,另一方面是采用自然工質(zhì),如二氧化碳、水、CH類化合物等,并重新評估其在熱泵領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。HFO類制冷劑的前景,在歐洲等市場受到PFAS問題等挑戰(zhàn),具有不確定性,需密切關(guān)注。圖1-16制冷劑的發(fā)展趨勢除此之外,還應(yīng)關(guān)注熱泵設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、改造及拆除等環(huán)節(jié)、熱泵技術(shù)相關(guān)企業(yè)和上下游企業(yè)中的二氧化碳和非二氧化碳類溫室氣體排放,在加大熱泵技術(shù)應(yīng)用的同時,降低其自身的碳排放。1.5.2熱泵關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展熱泵技術(shù)不僅具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢,其應(yīng)用場景也非常豐富,幾乎深入了社會發(fā)展、人民生活的方方面面。熱泵技術(shù)經(jīng)過長時間的發(fā)展,已經(jīng)取得了突出的技術(shù)進(jìn)步,但是仍有多技術(shù)亟待突破。(1)壓縮機(jī)技術(shù)。壓縮機(jī)是熱泵機(jī)組的核心部件,其性能直接影響著熱泵機(jī)組性能和能效。1)壓縮機(jī)自身技術(shù)包括:磁懸浮或無油軸承技術(shù)、高頻矢量變頻技術(shù)、高速永磁電機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)、變壓比技術(shù)、多級壓縮技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展。2)壓縮機(jī)與熱泵整機(jī)匹配,實(shí)現(xiàn)整機(jī)能效提升;3)壓縮機(jī)國產(chǎn)化,加大研發(fā)力度,擴(kuò)大自主研發(fā)生產(chǎn)壓縮機(jī)范圍,鞏固熱泵制造技術(shù)安全。(2)熱泵多場景應(yīng)用設(shè)備研發(fā)。熱泵技術(shù)應(yīng)用場景十分豐富,除了建筑外,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各領(lǐng)域都有應(yīng)用,不同應(yīng)用場景對于熱泵供熱溫度、運(yùn)行方式、壓縮機(jī)容量等各種特性都有自身要求,針對不同的應(yīng)用場景開發(fā)更具有針對性的熱泵機(jī)組,拓展熱泵應(yīng)用范圍是發(fā)展方向之一,包括:1)高溫?zé)岜?工業(yè)很多用熱需求高于100ec,未來高溫?zé)岜眉夹g(shù)生產(chǎn)蒸汽和高溫?zé)崴?將滿足一大部分的工業(yè)應(yīng)用;2)超低環(huán)境溫度熱泵,近年超低環(huán)溫?zé)岜眉夹g(shù)發(fā)展較快,成為我國特色,未來應(yīng)進(jìn)一步研發(fā),滿足嚴(yán)寒地區(qū)空氣源熱泵的應(yīng)用;3)交通熱泵,近年來電動汽車迅猛發(fā)展,而熱泵作為汽車熱管理的重要技術(shù),電動汽車熱泵需求將會更加巨大,需要開發(fā)更高效的適用于汽車應(yīng)用場景的熱泵。在熱泵多場景應(yīng)用設(shè)備研發(fā)方面,不少企業(yè)取得突破。比如2024年美的樓宇科技攜綠色供熱產(chǎn)品矩陣及工業(yè)園區(qū)、農(nóng)林牧漁、城鄉(xiāng)集中供暖、戶式采暖等多場景解決方案亮相行業(yè),并重磅發(fā)布了美的雪焰空氣源采暖熱泵、美的暖家III空氣源采暖熱泵、美的ArcticHT空氣源采暖三聯(lián)供熱泵三款戶式熱泵產(chǎn)品及美的禹10MW大溫升高溫離心熱泵機(jī)組、美的·烈焰R32全直流變頻風(fēng)冷大渦旋熱泵機(jī)組兩款工商用熱泵產(chǎn)品,助力各行各業(yè)應(yīng)對低碳供熱轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。圖1-16美的多場景解決方案(3)低GWP工質(zhì)及相關(guān)技術(shù)研發(fā)。上節(jié)已經(jīng)指出,HFC類制冷劑工質(zhì)泄漏會造成溫室氣體排放。隨著熱泵普及,如何減少工質(zhì)對環(huán)境的影響也成為了重點(diǎn)發(fā)展方向。未來制冷工質(zhì)主要有三大發(fā)展方向:工質(zhì)替代、減少泄露、特殊應(yīng)用場景工質(zhì)研發(fā)。1)工質(zhì)替代,一方面是采用自然工質(zhì),如二氧化碳、水、CH類化合物等;另一方面是研發(fā)零ODP、低GWP的合成化合物及熱泵系統(tǒng);2)減少泄露,除技術(shù)層面改進(jìn),重要的是政策法規(guī)的完善和嚴(yán)格執(zhí)行,通過嚴(yán)格管理機(jī)制減少制冷劑泄漏,推進(jìn)制冷劑的使用、回收與再生規(guī)范化;3)特殊應(yīng)用場景工質(zhì)研發(fā),一方面滿足工質(zhì)環(huán)保性能,另一方面適應(yīng)高溫、低溫等特殊應(yīng)用場景,并研發(fā)配套的載熱載冷和潤滑劑。在工質(zhì)替代方面,比如海立熱泵熱水器,采用了直流變頻滾動轉(zhuǎn)子式co2壓縮機(jī),以天然工質(zhì)co2為制冷劑,適用于co2熱泵熱水器跨臨界循環(huán)系統(tǒng)。Co2跨臨界循環(huán)時,壓縮機(jī)吸氣壓力低于臨界壓力,蒸發(fā)溫度低于臨界溫度,循環(huán)的吸熱過程在亞臨界條件下進(jìn)行,換熱過程主要依靠潛熱來完成。其高壓側(cè)處于超臨界區(qū),且高壓側(cè)存在溫度滑移,與水路的換熱溫差更小,熱泵熱水器出水溫度可達(dá)90ec以上。圖1-17海立熱泵熱水器用直流變頻滾動轉(zhuǎn)子式co2壓縮機(jī)(4)熱泵與蓄熱技術(shù)結(jié)合。隨著碳中和的進(jìn)行,可再生電力規(guī)模逐漸增大,但是可再生電力波動性明顯,電力峰谷差價較大。熱泵與蓄熱技術(shù)結(jié)合可利用谷電產(chǎn)生熱量并蓄存,幫助電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰,同時降低供熱運(yùn)行費(fèi)用。熱泵與蓄熱技術(shù)的結(jié)合可以采用主動式蓄熱技術(shù),如設(shè)置各類蓄熱裝置;也可以采用被動式蓄熱方式,如供暖時用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、家具等蓄熱。另外,各類余熱或自然熱源均具有波動性或季節(jié)差異性,將熱泵與跨季節(jié)蓄能技術(shù)結(jié)合,也能改善跨季節(jié)蓄能的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。熱泵與蓄熱技術(shù)結(jié)合的方式、運(yùn)行調(diào)控、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等均是發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。(5)熱泵供熱系統(tǒng)能效提升。根據(jù)應(yīng)用場景自身屬性,應(yīng)用適宜的熱泵系統(tǒng);匹配熱泵系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體能效提升;熱泵系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)熱泵供熱系統(tǒng)的智能化。比如,2023年9月份四季沐歌發(fā)布清潔能源耦合操作系統(tǒng)CAS2.5,實(shí)現(xiàn)了分布式能源站從1.0基礎(chǔ)(半自動化控制)到2.0升級(供暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法節(jié)能設(shè)計(jì)控制一體化)到2.5迭代(全熱能系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制一體化),實(shí)現(xiàn)清潔能源多能耦合智慧化管理,自動化操作,解決了空氣能能源站運(yùn)行手動調(diào)節(jié)、集中化霜、固定水溫等行業(yè)難題,提升系統(tǒng)運(yùn)行效率,降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用和減少運(yùn)維人員及運(yùn)維工作量,同時實(shí)現(xiàn)了維修故障主動排查及信息傳遞,有效保障能源站穩(wěn)定長期運(yùn)行。圖1-18四季沐歌空氣源熱泵能源站智控技術(shù)發(fā)布(6)其他方向。熱泵生產(chǎn)過程也會產(chǎn)生碳排放,因此未來需要進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝,減少生產(chǎn)過程碳排放,將減碳進(jìn)行得更加徹底;另外,研發(fā)更長壽命的熱泵系統(tǒng),降低熱泵生產(chǎn)、拆除碳排放。第二章熱泵供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2.1熱泵供熱產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模2023年,包括空氣源熱泵(含天氟地水)、水地源熱泵、吸收式熱泵在內(nèi)的總體熱泵行業(yè)全年總銷售額達(dá)331.0億元,同比增長了11.4%,增幅雖然創(chuàng)近三年新低,但整體仍保持了穩(wěn)定的增長態(tài)勢(如圖2-1所示)。圖2-12019-2023年熱泵行業(yè)市場規(guī)模(億元,%)2023年,我國空氣源熱泵產(chǎn)業(yè)(含天氟地水)全年銷售額達(dá)310.2億元,同比增長11.9%,增速較前兩年略有下滑(如圖2-2所示)。出口市場遇冷在一定程度上拉低了整體空氣源熱泵市場的增速。在經(jīng)濟(jì)下行的背景下,內(nèi)銷市場逆勢增長引領(lǐng)了整體行業(yè)的發(fā)展。圖2-22021-2023年空氣源熱泵供熱產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模(億元,%)2023年作為疫情結(jié)束之后的第一年,整體空氣源熱泵市場在上半年煥發(fā)出新興活力。線上、線下的活動增多,企業(yè)對于全年的市場預(yù)期積極樂觀。但是下半年,整體市場受到經(jīng)濟(jì)下行、消費(fèi)低迷以及工程市場投資謹(jǐn)慎的影響,增速有所放緩。綜合全年的市場表現(xiàn)看,空氣源熱泵產(chǎn)業(yè)抗住了宏觀環(huán)境所帶來的不利影響,呈現(xiàn)出穩(wěn)健的增長態(tài)勢。細(xì)分產(chǎn)品方面,供暖再次成為拉動整個空氣源熱泵產(chǎn)業(yè)的核心動力。2023年,在戶水煤改電和戶風(fēng)煤改電兩大政策類產(chǎn)品仍保持較高增長的前提下,整體供暖市場迎來了全面增長。企業(yè)層面,綜合來看競爭日趨激烈。綜合實(shí)力強(qiáng)勁的企業(yè)競爭力逐漸增強(qiáng)。對比來看,熱泵企業(yè)依托北方供暖市場的發(fā)展,整體市場表現(xiàn)優(yōu)于空調(diào)企業(yè)。2.2熱泵供熱產(chǎn)業(yè)內(nèi)外銷規(guī)模2023年,我國空氣源熱泵產(chǎn)業(yè)內(nèi)銷市場規(guī)模為246.6億元,增速重回兩位數(shù),同比增長了18.7%;出口市場一改近五年以來的增長態(tài)勢,以63.6億元的銷售規(guī)模,同比2022年下滑了8.5%就當(dāng)前的空氣源熱泵市場來看,內(nèi)銷仍然是整體市場的核心驅(qū)動根基(如圖2-3、2-4所示)。圖2-32021-2023年空氣源熱泵內(nèi)銷市場規(guī)模(億元,%)圖2-42021-2023年空氣源熱泵出口市場規(guī)模(億元,%)2023年空氣源熱泵國內(nèi)市場受到房配市場低迷、消費(fèi)不振,需求萎縮以及項(xiàng)目回款周期長,行業(yè)內(nèi)卷加劇等諸多不利的影響,但仍然交出完美的答卷。這一方面來源于有利的政策導(dǎo)向,空氣源熱泵憑借其綠色節(jié)能低碳的優(yōu)勢在多年的市場環(huán)境驗(yàn)證和實(shí)戰(zhàn)中收獲了認(rèn)可;而另一方面正是在這樣不利的宏觀背景下,企業(yè)加大了對于空氣源熱泵市場的推進(jìn)力度,通過品牌、渠道和產(chǎn)品的深度建設(shè)搶占市場份額,開創(chuàng)更多市場發(fā)展空間。內(nèi)銷方面內(nèi)銷方面,無論是煤改電還是渠道市場,均迎來了較好的增長。具體到產(chǎn)品方面,家用采暖的整體表現(xiàn)更為突出,而商用采暖也在投資謹(jǐn)慎、商業(yè)項(xiàng)目萎縮的大環(huán)境下呈現(xiàn)了較好的發(fā)展;與采暖產(chǎn)品對比來看,熱水產(chǎn)品2023年增長相對乏力。中國空氣源熱泵主要出口到歐洲、大洋洲等地,其中歐洲是中國空氣源熱泵的主要出口市場,約占整體市場的62.0%。大洋洲、亞洲、北美洲以及其他地區(qū)分別占15.9%、10.3%、6.9%和4.9%(如圖2-5所示)。從2023年整體空氣源熱泵出口市場表現(xiàn)來看,歐洲仍然是全球最具增長潛力和發(fā)展空間的市場。中國空氣源熱泵出口市場下滑與外銷主要國別意大利和波蘭市場呈現(xiàn)大幅下滑有關(guān)。與此同時也要關(guān)注到西班牙、德國、比利時等歐洲其他國家的需求增長。2023年,大洋洲和北美洲需求也有所增長也有所增長,中國空氣源熱泵對澳大利亞和美國等國家的出口均有較好表現(xiàn)。圖2-52023年中國空氣源熱泵主要出口洲別結(jié)構(gòu)(按銷售量,%)2.3熱泵供熱產(chǎn)業(yè)行業(yè)集中度從近三年空氣源熱泵品牌集中度變化趨勢來看2.3熱泵供熱產(chǎn)業(yè)行業(yè)集中度從近三年空氣源熱泵品牌集中度變化趨勢來看,行業(yè)前三(TP3)、前五(TP5)和前十 (TOP10)企業(yè)的市場占有率均呈現(xiàn)下滑趨勢。2023年前三企業(yè)所占比例下滑幅度最小,比2022年下降了0.9%,前五和前十企業(yè)的市場份額均下滑了1.6個百分點(diǎn)(如圖2-6所示)。圖2-62021-2023年空氣源熱泵(不含烘干)行業(yè)集中度變化趨勢(按內(nèi)銷額)從2023年企業(yè)的總體市場表現(xiàn)來看,受到出口下滑的影響,出口占比較大的企業(yè)銷售受到影響較大。而整體市場出口占比較小,以內(nèi)銷為主,且出口仍在大力發(fā)展中的企業(yè)在2023年的綜合表現(xiàn)則更為理想。綜合企業(yè)在2023年的整體表現(xiàn),空氣源熱泵企業(yè)的表現(xiàn)比空調(diào)企業(yè)更為出色。2023年,可以明顯看到熱泵企業(yè)在有所為與有所不為中相比以往有著明確的改善,不少企業(yè)會果斷拒絕回款較差的房地產(chǎn)配套以及政府招投標(biāo)項(xiàng)目,把費(fèi)用更多地投入到產(chǎn)品研發(fā)、市場營銷、渠道拓展與支持等方面。這些費(fèi)用的投入在品牌建設(shè)中體現(xiàn)出了應(yīng)有的價值。因此整個行業(yè)的品牌競爭朝著有序良性的方向發(fā)展。2.4熱泵供熱產(chǎn)業(yè)區(qū)域規(guī)模結(jié)構(gòu)從區(qū)域結(jié)構(gòu)來看,2023年區(qū)域受益最大的還是北方。其中華北、西北以及東北市場均呈現(xiàn)較快的增長速度。北方市場無論是煤改電還是零售市場,在多年市場積累下已經(jīng)形成了穩(wěn)定成熟的應(yīng)用渠道和體系。在南方市場,伴隨著消費(fèi)升級,包含天水地水以及相應(yīng)配套的舒適家居需求逐漸增多,市場應(yīng)用也越來越廣泛,但是在經(jīng)濟(jì)下行、整個消費(fèi)環(huán)境低迷的大背景下,其市場增速較往年有所放緩。圖2-72022-2023年空氣源熱泵(不含烘干)各區(qū)域市場占比(按內(nèi)銷額)就整體市場的潛力區(qū)域來看,北方市場中西北和東北仍有較大的增長潛力。特別是借助煤改市場的推進(jìn),當(dāng)?shù)貐^(qū)域市場對于空氣源熱泵產(chǎn)品的認(rèn)知度逐步提升,樣板工程的建立也讓更多的渠道商認(rèn)可空氣能產(chǎn)品,并且以此帶動零售市場的銷售。南方市場中除了華東市場外,華中以及西南市場仍有更進(jìn)一步的拓展空間。其中華中市場除了空調(diào)企業(yè)外,熱泵企業(yè)也在逐步試探其冷暖產(chǎn)品的應(yīng)用,以期獲得更多的市場空間。2.5熱泵供熱產(chǎn)業(yè)上游供應(yīng)鏈2023年,熱泵壓縮機(jī)行業(yè)保持穩(wěn)步增長,總銷售規(guī)模達(dá)到667.35萬臺,同比增長3.0%。從產(chǎn)品的上下游聯(lián)動來看,行業(yè)銷售市場的增長基本同下游空氣源熱泵的發(fā)展態(tài)勢趨同(如圖2-8所示)。整體來看,在熱水、采暖、烘干等終端需求釋放的前提下,壓縮機(jī)整體節(jié)奏呈現(xiàn)穩(wěn)中有進(jìn)態(tài)勢。2023年空氣源熱泵行業(yè)表現(xiàn)穩(wěn)定,細(xì)分產(chǎn)品方面,空氣源熱泵熱水受整體消費(fèi)預(yù)期不足、房產(chǎn)市場以及整體的經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響較大,采暖和烘干市場表現(xiàn)相對穩(wěn)健,尤其是煤改電市場的再次興起,為戶式熱泵熱風(fēng)機(jī)采暖提供了更大的增長空間。注:圖中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為熱泵整體行業(yè)用壓縮機(jī),含供暖、熱水及烘干等用途圖2-82021-2023年我國熱泵壓縮機(jī)銷售情況(萬臺,%)能源危機(jī)與碳中和目標(biāo)的雙重作用,整體推動熱泵領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展,而作為重要引擎效能的壓縮機(jī)產(chǎn)品發(fā)展同樣值得關(guān)注。依托產(chǎn)品技術(shù)的不斷提高以及多場景終端需求的適配化應(yīng)用,空氣源熱泵壓縮機(jī)出貨量也在持續(xù)擴(kuò)容。在2021年和2022年連續(xù)兩年的高增長之后,2023年上游熱泵壓縮機(jī)行業(yè)以3.0%的速度小幅上升,轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)憑借制冷量的擴(kuò)大優(yōu)勢增長2.4%,螺桿壓縮機(jī)基數(shù)較小實(shí)現(xiàn)15.6%的增長,渦旋壓縮機(jī)上升8.0%(如圖2-9所示)。隨著空調(diào)能效新國標(biāo)《房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級》(GB21455-2019)于2020年7月1日正式實(shí)施,將低環(huán)境溫度空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)等新型空調(diào)類產(chǎn)品納入了能效評定的要求,空氣源熱泵行業(yè)的發(fā)展正在沿著有序化、合理化、正軌化方向不斷邁進(jìn)。圖2-92022-2023年我國熱泵壓縮機(jī)行業(yè)細(xì)分應(yīng)用銷售情況(按總銷量,萬臺)從細(xì)分應(yīng)用來看,熱泵壓縮機(jī)主要分為三個應(yīng)用領(lǐng)域:熱泵熱水、熱泵采暖及熱泵烘干。細(xì)分產(chǎn)品來看,目前轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)大部分應(yīng)用于熱泵熱水和熱泵采暖,二者占比加起來達(dá)到近99%;渦旋式壓縮機(jī)在熱泵熱水領(lǐng)域的應(yīng)用比例相對較高,占到了52.7%的市場份額,其次是熱泵采暖應(yīng)用,占比達(dá)到35.1%,近幾年用于烘干應(yīng)用的機(jī)型占比提升較快,2023年已經(jīng)達(dá)到12.2%;螺桿式壓縮機(jī)目前則主要以熱泵采暖應(yīng)用為主(如圖2-10所示)。圖2-102023年我國熱泵壓縮機(jī)行業(yè)細(xì)分應(yīng)用占比(按總銷量)2.5.2閥件2023年,我國暖通空調(diào)閥件市場在上一年度低基數(shù)的基礎(chǔ)上規(guī)模再創(chuàng)新高,全年國內(nèi)銷售量約為60278.7萬只,同比增長16.5%。從下游四大應(yīng)用領(lǐng)域來看,2023年家用空調(diào)、商用空調(diào)、冷凍冷藏及空氣源熱泵市場用閥件均有不同幅度增長,其中除家用空調(diào)市場受全球厄爾尼諾及基數(shù)影響,2023年呈現(xiàn)雙位數(shù)增長,其余三大應(yīng)用領(lǐng)域增幅在5%左右。2023年,空氣源熱泵整機(jī)出口市場受歐洲政策方面影響不及去年,但國內(nèi)市場呈現(xiàn)良好走勢。整體來看,空氣源熱泵市場延續(xù)了上一年的增長走勢,2021-2023年呈現(xiàn)連續(xù)三年的增長。2023年,空氣源熱泵用閥件國內(nèi)銷量約為1384.2萬只,同比2022年增長6.5%(如圖2-11所示)。從增速上來看,相比2022年市場增速有所放緩。從市場體量來看,雖然熱泵用閥件市場近年來呈連續(xù)增長之勢,但體量仍相對較小。圖2-112021-2023年我國空氣源熱泵用閥件銷售情況(萬只,%)熱泵用閥件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與商用空調(diào)用閥件基本一致,包括截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥、熱力膨脹閥、電磁閥與球閥。其中截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥三大類產(chǎn)品需求量最大,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)占比分別為42.0%、26.7%、27.4%,合計(jì)比例超過96%,相較2022年總份額有小幅提升(如圖2-12所示)。圖2-122023年我國空氣源熱泵用閥件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(按內(nèi)銷量)從熱泵市場用閥件的品牌特征來看,近年來格局基本保持穩(wěn)定態(tài)勢。其中以三花、盾安為首的國產(chǎn)品牌,產(chǎn)品線覆蓋較廣,品類較全,并占據(jù)市場主要份額;而以丹佛斯、鷺宮等為首的外資品牌,則更多的側(cè)重于像電子膨脹閥等更加高附加值的產(chǎn)品(如表2-1所示)。表2-1我國空氣源熱泵用閥件重點(diǎn)企業(yè)產(chǎn)品分布熱泵用閥件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與商用空調(diào)用閥件基本一致,包括截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥、熱力膨脹閥、電磁閥與球閥。其中截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥三大類產(chǎn)品需求量最大,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)占比分別為42.0%、26.7%、27.4%,合計(jì)比例超過96%,相較2022年總份額有小幅提升(如圖2-12所示)。圖2-122023年我國空氣源熱泵用閥件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(按內(nèi)銷量)2.5.3換熱器2023年,我國空氣源熱泵用換熱器市場規(guī)模約32.0億元,同比2022年增長9.8%(如圖2-13所示)。其中,翅片換熱器約18.8億元,微通道換熱器約0.8億元,殼管換熱器約3.0億元,同軸套管換熱器約7.7億元,釬焊板式換熱器約1.7億元。細(xì)分產(chǎn)品來看,熱泵產(chǎn)品外機(jī)換熱器全部采用翅片換熱器,因此,翅片換熱器占比較高;與此同時,空氣源熱泵內(nèi)機(jī)換熱器種類較多,如微通道換熱器在空氣源熱泵熱水器中使用率較高,且發(fā)展趨勢較快。圖2-132021-2023年我國空氣源熱泵用換熱器市場規(guī)模(億元,%)不同種類的換熱器,具有不同的特點(diǎn),因此,換熱器具體應(yīng)用特征以及發(fā)展趨勢也各不相1)翅片換熱器翅片換熱器具有技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、性能穩(wěn)定,耐腐蝕等特點(diǎn)。我國暖通制冷行業(yè)中,家用空調(diào)因體量較大,用翅片換熱器需求規(guī)模最大;其次為商用空調(diào)領(lǐng)域;商用制冷和熱泵領(lǐng)域規(guī)模相對有限。2023年,我國暖通制冷用翅片式換熱器實(shí)際使用規(guī)模約718.8億元,同比增長11.5%;其中,空氣源熱泵領(lǐng)域翅片換熱器規(guī)模18.8億元,同比增長7.0%2)微通道換熱器微通道換熱器是一種高度緊湊的熱交換器,與傳統(tǒng)翅片管換熱器相比,具有體積小、重量輕、換熱效率高、制冷劑充注量少、價格低、耐腐蝕性差等特點(diǎn)。2023年,我國暖通制冷用微通道換熱器實(shí)際使用規(guī)模約7.48億元,同比增長8.0%,其中熱泵用微通道換熱器規(guī)模0.8億元,同比下滑1.4%,主要應(yīng)用于熱泵熱水器。3)同軸套管換熱器同軸套管換熱器內(nèi)管采用多頭螺紋管結(jié)構(gòu),換熱性能好,水流通道大,抗凍性好,耐臟、耐堵,特別適合于北方采暖用冷凝器、熱泵熱水機(jī)和水地源熱泵。2023年,我國同軸套管換熱器國內(nèi)銷售額為7.7億元,同比增長18.0%。從應(yīng)用細(xì)分來看,同軸套管換熱器主要應(yīng)用于熱泵領(lǐng)域,套管換熱器制冷性能受限,但用于制熱技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定,北方采暖以套管換熱器使用為主流。4)殼管換熱器殼管換熱器具備換熱性能好,耐壓強(qiáng)度高,耐臟、耐堵、抗凍性能好等優(yōu)點(diǎn),在北方商用(工程)采暖市場得以廣泛應(yīng)用,包括模塊機(jī)、低溫商用模塊機(jī)、戶式水機(jī)等。得益于下游應(yīng)用市場規(guī)模的增長,2023年殼管換熱器國內(nèi)銷售額約14.94億元,同比增長11.4%,其中空氣源熱泵領(lǐng)域用殼管換熱器規(guī)模3.0億元,同比增長11.0%。5)釬焊板式換熱器與同軸套管換熱器相比,釬焊板式換熱器應(yīng)用更為廣泛,可同時實(shí)現(xiàn)冷暖功能,廣泛用于南方采暖、商用空調(diào)、商用制冷等領(lǐng)域,市場前景廣闊。其對水質(zhì)的要求較高。隨著歐洲熱泵市場的火爆、兩聯(lián)供市場的快速增長,釬焊板式換熱器規(guī)模增長較快,2023年國內(nèi)銷售額約13.8億元,同比增長10.5%,其中熱泵領(lǐng)域需求規(guī)模約1.7億元,同比增長9.8%。圖2-142023年我國空氣源熱泵用換熱器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(按內(nèi)銷額)整體來看,空氣源熱泵用換熱器行業(yè)品牌集中度不高,且不同產(chǎn)品有差異化的品牌格局與特征:翅片換熱器大多數(shù)以整機(jī)自配套為主,外購需求相對薄弱,外供品牌以盾安、常發(fā)、諾而達(dá)等為代表;微通道換熱器的生產(chǎn)企業(yè)較多,如三花、丹佛斯、盾安、康盛等品牌;同軸套管換熱器的生產(chǎn)企業(yè)較多,代表性企業(yè)有沈氏、英特、奧太華等;釬焊式板式換熱器生產(chǎn)企業(yè)有阿法拉伐、丹佛斯、舒瑞普等,近幾年國內(nèi)板式換熱器生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模也逐漸上量,如唯益、寶得、三花等;殼管換熱器代表性企業(yè)有盾安、英特、南京冷德、世林博爾等。2.5.4變頻控制器2023年,我國空氣源熱泵采暖機(jī)組用商用變頻控制器需求為48.0萬只,較2022年同期增長30.8%(如圖2-15所示)。商用變頻控制器的需求和下游市場有著強(qiáng)關(guān)聯(lián)性,隨著下游規(guī)模及變頻率的逐步提升,帶動了商用變頻控制器市場的需求增長。圖2-152021-2023年我國商用供暖機(jī)組用變頻控制器需求情況(萬只,%)2023年,天水地水、天氟地水持續(xù)穩(wěn)定增長,戶水煤改電增長較明顯,促使整體空氣源熱泵商用采暖市場持續(xù)穩(wěn)定增長,而且變頻比例也在逐漸增長,這些均促進(jìn)了商用變頻控制器市場規(guī)模的增長。商用變頻控制器在品牌方面,分為整機(jī)或壓縮機(jī)企業(yè)自配套與專業(yè)變頻控制器外供兩大類,其中自配套為主。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),商用變頻控制器2023年整機(jī)或壓縮機(jī)自配套比例近90%,專業(yè)生產(chǎn)變頻器的外供配套比例約10%,專業(yè)變頻控制器廠家主要有三花、儒競、班科、愛知、麥格米特等。2.6熱泵供熱產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)熱泵產(chǎn)業(yè)提供了大量的就業(yè)機(jī)會。圖2-16為2023年熱泵行業(yè)就業(yè)人數(shù)。根據(jù)中國節(jié)能協(xié)會熱泵專委會的初步統(tǒng)計(jì),我國2023年熱泵行業(yè)含零部件、主機(jī)、經(jīng)銷商及安裝售后等,為13.3萬人提供了就業(yè)機(jī)會(如圖2-16所示)。其中熱泵主機(jī)生產(chǎn)3.1萬人,熱泵零部件生產(chǎn)2.2萬人,占總熱泵就業(yè)人員的39.8%。熱泵銷售服務(wù)商,包括銷售、物流、安裝、售后等提供了8萬人的就業(yè)機(jī)會,占比為60.2%。根據(jù)測算,熱泵產(chǎn)業(yè)有望在2030年為40萬人提供就業(yè)機(jī)會。圖2-162023年熱泵行業(yè)就業(yè)人數(shù)第三章熱泵供熱產(chǎn)業(yè)細(xì)分應(yīng)用市場3.1熱泵供熱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)2023年,我國空氣源熱泵供暖銷售額為167.1億元,空氣源熱泵熱水銷售額為57.7億元,空氣源熱泵烘干為21.8億元,空氣源熱泵供暖依然占據(jù)著行業(yè)的主導(dǎo)位置(如圖3-1所示)。圖3-12021-2023年空氣源熱泵供熱產(chǎn)業(yè)國內(nèi)細(xì)分應(yīng)用結(jié)構(gòu)特征(億元)從整體供暖市場來看,2023年是歷經(jīng)多年煤改電市場下滑,重打翻身仗的一年。戶水煤改電和戶式風(fēng)機(jī)兩個煤改產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了增長,加上天水地水和低溫模塊機(jī)產(chǎn)品一如既往的穩(wěn)健增長,空氣源熱泵供暖內(nèi)銷市場銷售額迎來了29.2%的高增長。整體供暖市場快速發(fā)展的同時,價格走低,利潤下滑,競爭日漸激烈。空氣源熱泵熱水受房地產(chǎn)市場以及消費(fèi)環(huán)境影響,內(nèi)銷額呈現(xiàn)1.7%的下滑?？諝庠礋岜煤娓杀３至讼鄬Σ诲e的發(fā)展趨勢,發(fā)展前景也相對樂觀,偏低的應(yīng)用率以及政策長期的拉動,是該細(xì)分市場未來數(shù)年乃至更長時間正向發(fā)展的有力保障。從內(nèi)銷市場產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)來看,空氣源熱泵供暖作為核心應(yīng)用產(chǎn)品比例再次提升,空氣源熱泵熱水和空氣源熱泵烘干占比均有一定幅度的下滑。2023年從內(nèi)銷額的角度看,空氣源熱泵供暖占據(jù)了67.8%的份額,比例提升超過5.5個百分點(diǎn),空氣源熱泵熱水占比為23.4%,空氣源熱泵烘干占比為8.8%(如圖3-2所示)。圖3-22021-2023年空氣源熱泵供熱產(chǎn)業(yè)國內(nèi)細(xì)分應(yīng)用占比(按內(nèi)銷額)從近三年的發(fā)展來看,空氣源熱泵供暖的市場占比均達(dá)到60%左右,所占比例也都呈現(xiàn)穩(wěn)定增長。由此可以看出,供暖已經(jīng)是熱泵產(chǎn)品發(fā)展的主要核心動力。一方面供暖產(chǎn)品在國家節(jié)能低碳大背景下,無論是煤改還是渠道市場實(shí)現(xiàn)雙輪動,而另一方面則是由于熱水產(chǎn)品受到房地產(chǎn)市場低迷以及零售市場消費(fèi)不振等多重影響增勢疲軟。兩方面結(jié)合促使供暖產(chǎn)品市場份額穩(wěn)步增長。從銷售額的增速來看,2023年空氣源熱泵行業(yè)國內(nèi)總體銷售額比2022年增長了11.9%,其中空氣源熱泵供暖和烘干應(yīng)用都呈現(xiàn)一定比例的增長,空氣源熱泵供暖應(yīng)用增幅較大,實(shí)現(xiàn)了30%左右的增長,空氣源熱泵烘干增長了10.9%?？諝庠礋岜脽崴矣煤蜕逃?2023年呈現(xiàn)微幅下滑,同比2022年下降近1.7個百分點(diǎn)。表3-12023年中國空氣源熱泵供熱產(chǎn)業(yè)國內(nèi)整體與細(xì)分應(yīng)用內(nèi)銷額增長率3.2熱泵供熱產(chǎn)業(yè)熱水應(yīng)用2023年,空氣源熱泵熱水受房產(chǎn)市場以及消費(fèi)環(huán)境影響,以57.7億元的銷售規(guī)模比2022年下滑1.7%(如圖3-3所示)。采暖市場逐年升溫使得眾多企業(yè)把更多的關(guān)注度投放在了更有產(chǎn)出比的采暖產(chǎn)品,因此對于熱水產(chǎn)品有所忽視,甚至選擇性放棄。圖3-32021-2023年空氣源熱泵熱水器國內(nèi)市場規(guī)模對比(億元,%)3.2.1家用熱水2023年,空氣源熱泵家用熱水國內(nèi)市場銷售額達(dá)32.8億元,同比下滑5.7%。受宏觀發(fā)展不及預(yù)期、地產(chǎn)市場低迷等多重因素掣肘,熱泵家用熱水器整體規(guī)模收縮,品牌之間的競爭更加激烈,市場發(fā)展進(jìn)入調(diào)整期如圖3-4所示。圖3-42021-2023年家用熱泵熱水器國內(nèi)市場規(guī)模(億元,%)整體來看,近三年熱泵家用熱水產(chǎn)品的品牌集中度在不斷提升。2023年,前三(TOP3)、前五(TOP5)和前十(TOP10)品牌所占市場份額分別由2022年的76.0%、89.2%和96.1%提升至76.9%、89.7%和96.3%(如圖3-5所示)。圖3-52021-2023年家用熱泵熱水器行業(yè)集中度變化趨勢(按內(nèi)銷額)隨著產(chǎn)品技術(shù)的成熟度逐步提升以及入局品牌的穩(wěn)定,不同區(qū)間的品牌集中度變化相對較小。從品牌格局細(xì)分來看,頭部空調(diào)企業(yè)憑借強(qiáng)勢的品牌力和渠道蓄水能力,依然是熱泵熱水家用零售市場的主力軍。而熱泵專業(yè)品牌也在持續(xù)強(qiáng)化渠道布局,通過在區(qū)域市場建設(shè)綜合旗艦展示店等形式,積蓄破局底氣。當(dāng)前市場中亦有部分品牌將重心放在北方采暖市場,對南方市場重視程度不夠,導(dǎo)致部分區(qū)域市場對渠道維護(hù)不力而造成損失,在熱泵家用熱水市場的份額逐步縮水。3.2.2商用熱水相較于熱泵家用熱水的需求低迷,商用熱水產(chǎn)品則具備更穩(wěn)定的市場發(fā)展基礎(chǔ)和更廣泛的可延展空間。尤其是在疫情恢復(fù)之后,餐飲、娛樂、旅游行業(yè)回暖,對商用熱泵熱水需求回升,再加上多地綠色建筑政策推進(jìn),商用熱水憑借廣泛的應(yīng)用以及多年沉淀的市場基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長,2023年整體內(nèi)銷規(guī)模24.9億元,同比增長4.2%(如圖3-6所示)。圖3-62021-2023年商用熱泵熱水器國內(nèi)市場規(guī)模(億元,%)從品牌集中度來看,2023年商用熱泵熱水的整體格局相對穩(wěn)定,品牌競爭格局已經(jīng)逐步確立。頭部企業(yè)依托品牌效應(yīng)和完善的終端渠道優(yōu)勢鞏固競爭優(yōu)勢,2023年商用熱泵熱水TOP3、TOP5、TOP10品牌集中度變化相對較小,分別達(dá)到45.1%、69.3%、88.4%(如圖3-7所示)。圖3-72021-2023年商用熱泵熱水器行業(yè)集中度變化趨勢(按內(nèi)銷額)商用熱水由于適用于多場景下的應(yīng)用,品牌格局仍處于相對分散的狀態(tài)。除了酒店、餐飲、學(xué)校、醫(yī)院等傳統(tǒng)的應(yīng)用市場外,專業(yè)化場所對于商用熱水的需求也逐漸增加。部分中小專業(yè)熱泵品牌對所在城市的商用熱水市場開發(fā)力度加大,持續(xù)深耕當(dāng)?shù)厥袌?在熱水領(lǐng)域起到立竿見影的效果,并帶動其他熱泵產(chǎn)品在當(dāng)?shù)厥袌龅膽?yīng)用。不僅如此,部分熱泵企業(yè)加大對暖通渠道的開拓,也為商用熱水帶來增量。3.3熱泵供熱產(chǎn)業(yè)供暖應(yīng)用2023年,我國空氣源熱泵供暖市場銷售額達(dá)167.1億元,同比大幅增長近30個百分點(diǎn)(如圖3-8所示)。在戶水煤改電和戶風(fēng)煤改電兩大政策類產(chǎn)品保持較高增長的前提下,整體供暖市場迎來了全面增長。圖3-82021-2023年空氣源熱泵供暖國內(nèi)市場規(guī)模(億元,%)3.3.1熱泵戶式水機(jī)2023年,戶式水機(jī)國內(nèi)市場銷售額達(dá)76.2億元,同比大幅增長了50.3%,銷售額再次創(chuàng)造了近五年的最高記錄,戶水煤改電的高速增長對整體戶式水機(jī)市場的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的拉動作用 (如圖3-9所示)。2023年,戶水煤改電市場實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)性增長,一方面由于2022年疫情影響了煤改電進(jìn)程,項(xiàng)目工期有所延誤,另一方面除了北京等重點(diǎn)省市外,內(nèi)蒙、寧夏、甘肅以及新疆煤改招標(biāo)項(xiàng)目增多。結(jié)合以上兩方面原因,2023年的戶式采暖市場呈現(xiàn)了煤改和渠道市場的雙豐收。圖3-92021-2023年戶式水機(jī)國內(nèi)市場規(guī)模(億元,%)2023年,戶式水機(jī)行業(yè)的品牌集中度出現(xiàn)了下滑態(tài)勢,前三(TOP3)、前五(TOP5)和前十(TOP10)品牌所占市場份額分別由2022年的33.9%、50.9%和73.7%下降至32.9%、48.9%和68.4%。尤其是前十品牌的市場占有率下滑幅度最大,同比2022年下滑了5.3個百分點(diǎn)(如圖3-10所示)。戶水煤改電水機(jī)企業(yè)的競爭主要集中在熱泵企業(yè)之間,其中表現(xiàn)較好的企業(yè)也多為之前在煤改電招投標(biāo)項(xiàng)目中參與較多,并且有典型應(yīng)用案例的企業(yè)。2023年煤改電市場升溫,關(guān)注度增強(qiáng),參與煤改招標(biāo)項(xiàng)目的企業(yè)逐漸增多。更多的企業(yè)借煤改電市場的東風(fēng)參與其中,并以此打開北方市場,從而拓展零售渠道,提升其在整體熱泵市場的份額。圖3-