空氣源供熱產品的發展狀況和未來的市場潛力

中國節能協會熱泵專業委員會　趙恒誼

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空氣源供熱產品的發展狀況和未來的市場潛力

中國節能協會熱泵專業委員會趙恒誼

一、空氣源熱泵是利用可再生能源的節能產品

在我們的日常生活中，空氣里面是存在熱能的，例如一些南方地區，有時氣溫高達四十多度，但是這種熱能不為我們日常所重視，因為我們日常所重視的能源形式是油、煤、電，它們能提供很高的溫度，而空氣中的熱能的溫度太低，不能夠被我們所用，所以我們忽視它。但實際上空氣熱能是一個廣泛存在的，它歸根結底來自于太陽熱能，最終進入靠近地表大氣層的太陽能（包括潛熱及顯熱）約占到達大氣層表面的太陽能總量的約30%左右。而人類一切活動所消耗的各種形式的能源，最終都轉變為熱能存于空氣中，同時我們日常生活，比如開車、做飯，這些熱量的散失都最終回到了空氣中，這種低品位熱能在我們周圍是大規模存在的。由此可以說，大氣其實是一個取之不盡用之不竭的熱庫，空氣熱能是一種能源的一種形式，但它是低品位能源的一種形式。

圖1　氣溫分布圖

我們從圖1上可以看到，這是我們國家多年的平均氣溫分布，我們廣大的寒冷地區的年平均溫度大致是在15度到20度這樣一個水平，其實熟悉空氣源熱泵的知道，15度到20度的環境的溫度對空氣源熱泵的運行其實是非常合適的。當然我們在供暖期，環境溫度可能會更低。

這種低品位的空氣熱能在10度到20度的空氣溫度，甚至在冬天是5度至零下5度的溫度，對我們來講是沒有意義的，因為我們洗澡需要40度左右的熱水，我們供暖可能需要65度或55度，甚至更高的溫度的熱水，那么些熱能通過什么能夠提升呢？我們就需要一個裝置和一個設備，通過它們來將這種低品位的熱能進行提溫，這種裝置就是熱泵，空氣熱能能夠被熱泵裝置利用，形成高于環境溫度的熱源，以滿足供熱采暖需求。所以空氣源熱泵通過對空氣熱能的提升就實現了對空氣熱能的高效的利用。同太陽能光伏、太陽能光熱設備一樣，空氣源熱泵是可再生能源產品，是太陽能深度利用的一種形式。

空氣源熱泵，尤其熱水設備是一種有效利用空氣熱能的節能產品，它并不是產生熱量的，而是搬運熱量的設備，它用1度的電能可以搬運2份到3份，甚至4份的空氣中的熱能到我們的儲水罐，或者到我們的系統里面去。它的COP能效系數能達到二、三、至四以上，即我們用1度的電能可以獲得3到4份電能的熱量，以此實現節能。

現在主力熱電廠都建設在山西、內蒙等煤炭產地，發電用超高壓、特高壓輸送到大城市。當前電廠的平均效率是38.7%，長距離電網損失10%，空氣源熱泵的名義COP為3.5。計算一次能源利用率為0.387×0.9×3.5 = 122%。一次能源利用率大于1。當前鍋爐的平均效率是75%，考慮煤炭長距離運輸的能量損失。我國煤炭從產地到大城市依靠鐵路、公路、海運等方式，其運輸效率約為80%。鍋爐房的真正效率是75%×80% = 60%。

如果按COP 3.5來折算，空氣源熱泵一次能源利用率總體來說是燃煤鍋爐的2倍以上，電鍋爐的3倍以上，所以說空氣源的泵是一種非常優秀的節能產品。

大家同時要知道，節能就會意味著環保，但環保不一定節能，節能我們節約了能源、節約了電能。我們中國的電大多數來自于燃煤發電，那么就可以減少燃煤的消耗，空氣源熱泵替代燃煤鍋爐，就可以減少燃煤的排放，這樣就可以減少北方在供暖期間出現的嚴重霧霾天氣。

其實從政策地位上來講，我們可能談到可再生能源。一般在談到熱泵的時候，大家第一個想到的是水地源熱泵。因為在我們的能源法等一系列規范，包括我們建設部出的一系列內容之中，以前一直談地源的泵作為可再生能源的一種形式，但是實際上在2009年的4月份，歐盟委員會已經批準了空氣源熱泵是作為可再生能源，之后他們在2013年的兩份文件中，其中一份文件確定了每個成員國需要熱泵的總體的可再生能源利用量，為他們設定了一個目標，同時他也詳細的列出來了計算法則，在不同的氣侯區里面，同一臺熱泵在不同的氣侯區里邊，在折算可再生能源貢獻量的時候是不同的。

圖2　工作原理

圖3　德國能源署可再生能源部 Ovvind Vessia 發言稿

我們可以看到圖3上，歐盟為他們的這20多個成員國確定的熱泵產品，可再生能源到2020年需要完成的指標，這張圖中，橘色的部分是水地源熱泵，藍色的部分是空氣源熱泵。當歐盟在談熱泵對于可再生能源的貢獻量的時候，可以看到它占有80%。過去十年，我們一直在大力推廣水地源熱泵，而空氣源熱泵在歐盟的可再生能源發展規劃中已經占據了重要的地位。

我們國家雖然在可再生能源法里明確規定了我們幾種可再生能源，包括風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源，但沒有明確將空氣納入。實際上目前來看，尤其到2014年到2015年，已經有五到六個省份分別已經在住建部系列的文件里面，明確地將空氣源熱泵納入了可再生能源的范圍，其中有浙江、福建、北京、山東、河北等。

北京、山東、河北等地籠統地是講空氣源熱泵，并沒有講是熱水器還是供暖，浙江和福建明確目前階段還是熱水器。其中浙江省是通過浙江人大在2012年年底的人大的立法，明確將空氣列入了可再生能源的范圍。

2015年是我國十三五計劃開局之年，國家正在進行“頂層設計”，制定各個行業的“十三五”規劃。中國節能協會熱泵專委會連同國際銅業協會等單位，密切合作一起積極與相關部門溝通，推動相關主管部門（人大、能源局、住建部）對空氣源熱泵可再生能源地位的認可，為行業發展營造良好政策環境。

空氣源熱泵是利用可再生資源及空氣熱的節能環保設備，我們希望能通過空氣源熱泵的發展來替代燃煤和純電供熱。提供舒適供暖，能夠幫助我們國家實現更好的節能減排。我們主要的目的是希望能夠替代燃煤和純電路鍋爐，這種燃煤對在我們北方供暖季帶來了很大壓力，空氣源熱泵對我們的空氣保護有很大的作用。

二、空氣源熱泵供熱設備在我國發展現狀

圖4　空氣源熱泵應用廣泛

圖5　過25%以上的復合增長率

如果談空氣源熱泵，我們國家絕對世界第一，這是毫無疑問的。因為我們家里面裝冷暖空調實際上就是一種空氣源設備。但是我們聯盟在做推廣的時候，希望推廣空氣源熱泵在供熱上運用，這是我們主要的推廣方向。我們家里面的空氣源熱泵的空調器，運營使用時絕對大部分時間是用于制冷，而非用于制熱，我們主要希望來研究和推廣的是空氣源熱水設備，用于我們生活熱水和供暖水系統的為主的空氣源熱泵產品。

空氣源熱泵熱水設備其實近幾年來在我國是迅速發展的，2003年空氣源熱泵熱水器只有3000萬左右，2014年空氣源熱泵熱水設備，制熱或者單制熱為主及基本上全制熱的產品，大概產值有74億，國內內銷大概是在62億到63億。在過去的五年，實際上實現了超過25%以上的復合增長率。

從2014年的數據來看，在國內內銷依然有26.3%的一個增長率，2015年上半年，空氣源熱泵熱水設備大概是有9%的增長率。相對于多個行業，因為新常態下大家的壓力都很大，依然能有這樣的增長已經還是非常的不錯。

空氣源熱泵熱水設備與其它供熱設備，比如和壁掛爐有很大的不同，空氣源熱泵熱水設備進口實際上非常的少，我們國家有大量的國際品牌存在，但是空氣源熱泵熱水設備去年進口量只有兩萬多美金，大都就是企業買幾個樣機回來參考。但是我們的壁掛爐行業有大量的進口的設備在中國進行銷售。

之所以會產生這種現象，是因為空氣源熱泵熱水它的一些基本的技術脫胎于空調行業，而中國有全世界最強大的空調行業，這樣的話從技術能力、從制造能力來講，其實都是非常強大的。另外我們有巨大的電熱水器的產能，這兩個行業一些基本的技術都可以為這個行業所用。所以中國的空氣源熱泵熱水設備從我們國家來講不論是技術能力和制造能力都是不弱的，這也是我們的空氣源熱泵發展的一個好處。

剛才我們講到空氣源熱泵熱水其實我們最開始是致力于生活熱水應用，逐漸向低溫供熱采暖應用，現在還發展經營多能源耦合，和太陽能、燃氣進行結合，甚至我們現在可以看到大量出現雙聯供、三聯供的應用結合。

空氣源熱泵現在除了和住建口合作之外，也開始在農業上應用，烘干或者供應熱水，在農業生產中已經得到了一個非常多的應用。

從行業機構來看，為了推廣這個行業，中國節能協會和國際銅業協會，2009年發起了中國熱泵產業聯盟，2014年在民政部備案，成為中國節能協會熱泵專業委員會，去年我們已經和歐洲熱泵協會簽訂了合作備忘錄，中國節能協會，正在牽頭執行EU Switch項目-“中國熱泵挑戰計劃”。

中國節能協會與國際銅業協會合作，從2009年開始通過熱水節能萬里行等方式推廣空氣源熱泵（空氣能）熱水器，在26個城市有一系列的推廣協會，來推廣這個產品。

空氣源熱泵熱水設備目前發展潛力還非常大。從熱水器來談，參考其他市場監測機構的數據，2014年空氣能熱泵熱水器的家用產品零售均價約為5500元，全國家用熱水器銷量總計約為3800萬臺。從橫向比較的市場份額來看，在制取生活熱水為主的家用熱水器市場上，2014年空氣能熱泵熱水器（機）在國內家用熱水器中臺數所占市場份額約為3%。同時，由于產品價值較高，銷售額所占份額約為9%，還有很大潛力。

圖6

圖7　應用案例

圖8　改造案例

另外一方面，如果空氣源熱水設備用于供暖，目前的市場份額還比較小，需大力推廣。2014年業界專門供暖機約為1萬臺，營業額約1.5億。根據北京市農委下屬的北京市新能源與可再生能源協會，針對北京地區13 個區縣180 個鄉鎮3586個村153.77萬戶的采暖用能調研，在2015年1月完成的報告。在有采暖需求的135.40萬戶住戶中，采用的能源仍以分散燃煤為主，占總采暖戶數的59.86%；其次，約24.24 萬戶由于城鎮化“上樓”，采用了集中供熱的方式解決冬季采暖問題，占采暖總量的17.91%；第三類主要以薪柴及吊炕類為能源的有10.77 萬戶，占到7.96%；采用清潔能源（電、燃氣）、新能源與可再生能源（太陽能、熱泵）的比例較小，合計僅占13.94%。熱泵目前僅占0.7%。但是同時也說明這個潛力是非常巨大的。

從“京津冀”煤改電催熱空氣源熱泵供暖市場，大氣污染防治計劃下，京津冀及周邊地區到2017年內將強力推行削減“燃煤”的行動。在這一地區城鎮居民以及農村居民原來分散燃煤供暖領域中，形成了一個特殊的燃氣或用電的分散供暖剛需市場。保守的估計，規模超過500萬戶，由于燃氣管網未能立刻完善覆蓋。這一市場可以是空氣源熱泵積極爭取的市場，但也面臨電蓄熱采暖等的激烈競爭。低溫空氣源熱泵供暖，適應了北方“煤改電”供暖的需求，受到業界廣泛關注。

比如說在江蘇，利用五、六匹的空氣源熱泵來帶動散熱器末端的應用，在山東以及山西，尤其是今年，發展的幅度非常大，大量的把原有的燃煤鍋爐房替代掉了，用多臺并聯的空氣源熱泵機組來進行供熱。在北京京郊改造過程中，2015年估計有一萬個，如果做下來的話，應該會有超過一萬套的空氣源熱泵，這其中末端形式可能占到70%-80%。因為雖然空氣源末端更好操作，所以空氣源熱泵和我們散熱器怎么結合，能夠提供更好的一個解決方案，其實需要我們行業進行更多的接觸、更多的探討。

三、我國空氣源熱泵供熱產品市場的發展機遇及潛力估算

首先，我們認為空氣源熱水的采暖有一個巨大的機遇，這個機遇來自自下而上和自上而下。自上而下，國家要求節能減排，可再生能源利用率必須要提高，大氣污染必須要控制；自下而上則是居民對于舒適生活的需求。

前面已經提到過了“煤改電”， 2014年中國總共的能耗42.6億噸煤，大概已經快占到了全球30%，比原來估計的高了許多；如此下去保守估計，到2020年，需要45－50億噸標準煤。我們作為全球第二大GDP大國和第一大能耗國，其實我們的能耗已經過高了。不久前習近平主席出席巴黎大會現場，也提出來我們的能耗要早日見頂了，我們的曲線要早日的往下降，所以說能耗對于我們節能提出了一個總體要求。

國際能源署對中國能源結構比較所制作的一張圖（見圖10），圖中最為顯眼的黑色的是煤，我們把多個國家的圖放在一起，沒有哪個國家的圖像中國這么黑，中國的煤在能源的比重占如此之高。而且還有一個特點，就是中國的最下面代表天燃氣的藍色，比例是非常之低，我們都很明白，我們現在很多散熱器的企業在做分戶供暖的時候，第一個想到的肯定是燃氣，燃氣壁掛爐確實非常好，采用清潔能源，而且體積又小，但是我們國家的能源結構是不支持這樣的一個解決方案的。所以空氣源熱泵，必然是一個未來的選擇。

圖11是國際能源屬2011年報告，黃色代表國家人口數量，綠色代表天燃氣在該國一次能源中所占的比重，圖中最右邊的是中國，最左邊的是俄羅斯。從圖可以看到中國有13億多的人口，天然氣在一次能源中的比例卻只有4%，而俄羅斯幾乎是反過來的，就是說明其實我國天然氣非常好的清潔能源，但是我國能源供應，不能支持日益增長的廣泛供熱需求，我們的西氣東輸，只能滿足炊事需求，并沒有估計到采暖的需求，所以目前來看，空氣源熱泵未來肯定會成為熱源的一個重要的補充。

圖9　我國能源消耗

圖10　能源占比圖

圖11　空氣源熱泵熱水采暖的發展機遇中國天然氣在能源結構中占比與人口比例

我國在2012年里約會議上表示：努力完成2015年比2010年單位國內生產總值二氧化碳排放下降17%、能源消耗下降16%、非化石能源比重提高到11.4%、主要污染物排放總量降低8%到 10%的約束性指標。2020年可再生能源增長到16%。到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%－45%。2014年中美氣候變化聯合聲明，2030年CO2排放達到峰值并努力提前達到，2030年非化石能源達到20%。

“十二五建筑節能規劃”提出到2015年完成年替代3000萬噸標準煤的可再生能源利用量目標。截止2014年大致完成1200萬噸，目前看來實現總體目標很有難度。將空氣源熱泵，尤其是空氣源熱泵熱水設備，納入可再生能源范圍，可以提升可再生能源利用率，利于國際比較。

其實還有很多方面的因素，比如說可再生能源因素，其實住建部的“十三五”規劃，包括能源局的能源規劃，明確都有可再生能源利用率的指標，這些空氣源熱泵都可以發揮作用，我們把煤鍋爐換成空氣源熱泵的話，至少粉塵污染就大量的下降。

再說，自下而上居民對于舒適生活的需求，空氣源熱泵也可以來制高溫水，但效率比較低，它天生就是一個非常合適進行低溫供暖的熱源選擇形式，空氣源熱泵熱水采暖是可以滿足分戶采暖的需求。空氣源熱泵熱水主機與小溫差末端及地暖末端的組合，有良好的舒適性和節能性，可以滿足我們日常的供暖。

發展我國的空氣源熱泵供熱，是我國實現可持續發展的一個必然選擇，因為我們沒有那么多天然氣可以用，空氣源熱泵能夠幫助我們節能減排，實現能源安全，防治大氣污染，滿足舒適生活。

四、市場潛力巨大

大致來講空氣源熱泵供暖主要在寒冷地區，我們并沒有說提倡大規模的去嚴寒地區進行推廣空氣源熱泵的供暖形式。

對于空氣源熱泵我們做過一個數據估計，假設在2020年，能源消耗量不應超過48億噸標煤，未來建筑能耗總量上限即紅線在全社會總耗能的25%以內，即不超過10億噸標煤。到2020年，人口總數將從2011年的13.5億增加到14.7億。到2020年，城鎮人口將從2011年的6.9億增加到10億，即城鎮化率約為70%，農村人口將從2011年的6.6億降低到4.7億人均建筑面積。到2020年，城鎮人均建筑面積為36 平方米，農村人均建筑面積為51平方米，接近新加坡、韓國、日本等國家的人均建筑面積40 m2的發展水平。

我們保守估計在2020年可以形成年70萬臺空氣源熱泵熱水供暖的市場規模；樂觀估計可以形成年380萬臺空氣源熱泵熱水供暖的市場規模。

2014年空氣源熱泵與各種散熱末端結合，大致只有一萬多臺，2015年有四到五萬臺，因為包括小型的和大型集中的，大、小區別很大，小的3匹到5匹，大的一臺機組在25匹。

前面講到2014年空氣源熱水設備是73.9億的產值，如果能夠順利發展，到2020年有望實現300億的市場規模。如果主機是300億，在零售終端做成供暖系統的話，可能一個系統可能要3倍到5倍的營業額，這樣的話大家未來無論是做散熱器還是做采暖的集中商，都是非常可期的一個市場。

我們為什么有這樣的估計？從圖13中可以看到，壁掛爐在2009年大概在50萬臺，2014年是164萬臺，而2014年空氣源平臺熱水系統達到了8000臺左右，今年大概能達到40000臺左右。假設空氣源熱泵熱水器（生活熱水）保持20%的增速，2020年市場達到220億。保守估計到2020年空氣源熱泵熱水供暖達到70萬臺，營業額約70億，年平均增速約為50%。樂觀估計到2020年空氣源熱泵熱水供暖達到380萬臺，營業額約380億，年平均增速約為150%。保守估計到2020年，市場規模可以達到300億。

我們散熱器很多都是歐洲的，從歐洲市場來看，熱泵水系統2014年大概是27萬臺，藍色部分是空氣源，空氣源大概有17萬。這是歐洲熱泵協會的數據（見圖14）。

圖12　空氣源熱泵適用區

圖13　中國空氣源熱泵熱水設備（生活熱水/供暖）發展預測

圖14　歐洲空氣源熱泵供暖市場

再看英國建筑信息協會的數據（見圖15、16）。英國建筑信息協會列出來的英國、德國、法國、意大利四個國家熱泵發展數據，目前現有技術中熱泵作為熱源的一個比例，粉色的那一部分是熱泵，我們可以看到2010年到2020年間，空氣源熱泵的保有量在不斷的增長。

在新建建筑中，空氣源熱泵的比例的增長將會更加迅速，比如說英國，在新建建筑中10%是熱泵作為熱源的，而到2020年的話，預期會有51%的熱源是來自于熱泵。

剛才我們講到了，歐洲在談熱泵的時候， 80%是空氣源熱泵，而非水源熱泵，所以這是歐洲的一個發展的趨勢。

我們也做一個比較，2014年我國空氣源熱泵熱水器，大概在國內已經賣到120萬臺的規模。而歐洲的人口和建筑量比我們小很多，2014年大概只賣到了85000臺，我們空氣源熱水器是歐洲的14倍之多，但是歐洲去年賣掉了17萬臺的空氣源熱泵的水桶供暖主機，而我們大概1萬臺不到。假設我們中國也能夠是它的14倍的話，我們要實現240萬套空氣源熱泵熱水供暖的主機的設備，這個市場的未來潛力我們認為是非常之大的。

歐洲為什么發展這么快，源于他們施實歐洲新的能效法規和標識，新的級別劃分和空氣源熱泵的發展密不可分，傳統的燃氣鍋爐其實也很難達到A或B以上的級別，像純電鍋爐的話，就只能在E和F級徘徊，這也就是說節能法規或者助推空氣源熱泵的發展。

其實今天我們的供熱改善，大家已經看到在熱源里面，空氣源熱泵已經成為僅次于燃氣的重要的品位，空氣源熱泵是一個利用可再生能源的節能環保設備，它的擴大應用，有助于節能減排，可以提升我們國家的可再生能源利用率。它可以為我們國家提供一個更好的、更健康更舒適的生活，龐大的供暖需求光依靠傳統化石能源是不足以滿足的，空氣源熱泵熱水設備的供暖領域，大有可為，前途光明，而且可行，但是這需要我們產業的上下游同仁，一起攜手努力來開拓。

（根據錄音整理，未經作者審閱）

圖15

圖16

圖17　新耗能等級