用熱泵取代空調(diào)：供暖脫碳的秘密途徑？

熱泵經(jīng)常被吹捧為家庭供暖脫碳的有效方法。但在美國，一種推動其采用的新方法正在興起。

在過去的幾個月里，美國聯(lián)邦能源效率監(jiān)管機構(gòu)以及州和城市的建筑規(guī)范監(jiān)管機構(gòu)已開始推行旨在鼓勵人們用熱泵取代現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)的政策。

盡管去年熱泵銷量已經(jīng)超過了燃氣爐銷量，但Rewiring America 的最新研究表明，到本世紀(jì)末，美國熱泵銷量需要比當(dāng)前趨勢增長三倍以上，才能在本世紀(jì)中葉完全取代化石燃料家庭供暖。

環(huán)境和電氣化倡導(dǎo)者表示，以空調(diào)為重點的政策干預(yù)對于快速減少家庭供暖碳排放以實現(xiàn)氣候目標(biāo)至關(guān)重要。

由于熱泵本質(zhì)上是一種空調(diào)，可以為房屋供暖和制冷，而不僅僅是制冷，因此安裝它們來代替現(xiàn)有的單向空調(diào)系統(tǒng)相對簡單。而且，由于日益嚴(yán)峻的熱浪正在推動以前不需要空調(diào)的地方對空調(diào)的需求，并使制冷不僅成為一種舒適，而且在炎熱氣候下成為公共衛(wèi)生的必需品，是時候制定規(guī)則鼓勵房主安裝雙向供暖了。因此，支持者稱，現(xiàn)在應(yīng)該用水泵代替空調(diào)。

“隨著人們增加空調(diào)來應(yīng)對酷熱，空調(diào)銷量確實出現(xiàn)了大幅增長，”非營利建筑脫碳聯(lián)盟的高級技術(shù)主管特德·蒂芙尼 (Ted Tiffany) 說。“我們希望確保消費者、開發(fā)商、政府機構(gòu)對熱泵或雙向空調(diào)進行投資，無論你怎么稱呼它們，尤其是在出臺激勵措施的情況下?！?/p>

在美國，這些激勵措施包括數(shù)十億美元的住房和建筑效率和電氣化稅收抵免以及《通貨膨脹減少法案》的補助金。各州和城市正在增加自己的激勵措施，并制定政策鼓勵從化石燃料轉(zhuǎn)向電供暖。

但大多數(shù)人不會更換現(xiàn)有的供暖和制冷技術(shù)，直到其出現(xiàn)故障。蒂芙尼說，當(dāng)他們升級時，這種選擇會被鎖定十年或更長時間。

自然資源保護委員會氣候與清潔能源項目加州政策主任梅里安·博爾格森 (Merrian Borgeson) 表示，政府的激勵措施也無法覆蓋將美國整個建筑從化石燃料轉(zhuǎn)換為電供暖的成本。

支持者表示，建筑規(guī)范和能效標(biāo)準(zhǔn)在這里提供了有效的政策途徑。推動政策鼓勵人們在準(zhǔn)備更換現(xiàn)有中央空調(diào)時選擇熱泵是另一種方法，“在不增加大規(guī)模補貼的情況下擴大人們家庭的電氣化規(guī)模，”她說。

從交流電到熱泵的轉(zhuǎn)換對氣候有利

蒂芙尼與人共同撰寫了一份上個月發(fā)布的報告，該報告強調(diào)了使雙向熱泵成為家庭制冷支柱的標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)省資金和碳排放的潛力。其重點關(guān)注加利福尼亞州，加州能源委員會正在考慮在2026 年實施的建筑規(guī)范的持續(xù)更新中提出這樣的要求。

據(jù)統(tǒng)計，美國加利福尼亞州有500萬個住宅空調(diào)系統(tǒng)的使用年限為14 年或以上，因此這些將成為更換的主要目標(biāo)。報告指出，如果每個加州人都選擇雙向熱泵而不是純空調(diào)系統(tǒng)，那么到2030 年，該州將有一半以上的家庭供暖實現(xiàn)完全電氣化，而目前的步伐是到2030 年，該州將實現(xiàn)19% 的家庭供暖。

蒂芙尼指出，加州能源委員會已經(jīng)制定了大力鼓勵家庭電氣化的建筑規(guī)范，州空氣監(jiān)管機構(gòu)也制定了規(guī)則，將在2030 年后禁止銷售新的燃氣爐和熱水器。舊金山灣區(qū)設(shè)定了更嚴(yán)格的期限。

加州能源委員會目前正在制定將于2026 年生效的新建筑規(guī)范，“現(xiàn)在是關(guān)鍵時機，不僅要將其納入法規(guī)，還要納入消費者意識，因為我們將采取更大的激勵措施”，這可能會降低轉(zhuǎn)換成本，他說。

蒂芙尼指出，加州并不是唯一可以采用這種方法的市場。上個月的報告還分析了新澤西州，發(fā)現(xiàn)如果每個家庭中央空調(diào)系統(tǒng)都更換為熱泵，到2030 年，該州的家庭電氣化率可能會提高一倍以上，從25% 增加到56%。

NRDC的 Borgeson 表示，中央熱泵系統(tǒng)比中央空調(diào)系統(tǒng)更昂貴，總安裝成本平均要高出700美元，設(shè)備本身的成本可能在4000美元到8000美元之間。房主的總費用為6000美元和12000美元。（根據(jù)區(qū)域市場差異、房屋面積和其他因素，成本可能會有很大差異。）

但是，在仍在開發(fā)的項目中，熱泵安裝可享受高達2000美元的聯(lián)邦稅收抵免，或者為收入合格的家庭提供高達8000美元的用于空間供暖的熱泵回扣等激勵措施。她說，高效電力家庭回扣計劃可以幫助支付這些額外費用。

她指出，北美的一些司法管轄區(qū)已經(jīng)采取了這一步驟。自2023 年初以來，加拿大溫哥華市要求所有新空調(diào)系統(tǒng)均配備熱泵。蒂芙尼指出，科羅拉多州阿斯彭鎮(zhèn)也制定了類似的規(guī)定，但并不強迫房主更換已有的煤氣爐。丹佛市將在2027 年之前強制將使用壽命結(jié)束的空間供暖和水供暖更換為全電力設(shè)備，這不僅是為了提供更高效、更低碳的供暖，也是為了改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

美國環(huán)境保護署今年早些時候在這方面邁出了一大步，提議逐步取消獨立中央空調(diào)和爐子的能源之星認證，并保留雙向熱泵的高效排名。

美國環(huán)保局引用了國際非營利組織合作標(biāo)簽和電器標(biāo)準(zhǔn)計劃 (CLASP )的研究，該研究發(fā)現(xiàn)，如果每個美國房主在這十年內(nèi)用熱泵更換中央空調(diào)，與家庭供暖相關(guān)的排放量將會下降到2032 年，每年能源費用將減少約11% ，而房主將總共節(jié)省270億美元的能源費用。

美國天然氣協(xié)會貿(mào)易組織譴責(zé)EPA的提議限制了消費者對更昂貴的熱泵系統(tǒng)的選擇。但環(huán)保組織贊揚此舉為消費者、承包商和效率激勵計劃管理者提供了一個明確的指南，讓他們可以選擇適合的產(chǎn)品，以“提高效率，降低水電費，減少空氣污染，改善健康，減少全球變暖污染，并提供更好的性能?！?/p>

讓消費者和暖通空調(diào)行業(yè)參與其中

NateAdams，HVAC2.0首席執(zhí)行官，在2021 年共同撰寫了一項研究，該研究為EPA在其改變能源之星排名的提案中引用的CLASP分析提供了信息。他絕對是用熱泵取代中央空調(diào)系統(tǒng)的倡導(dǎo)者。

盡管如此，Adams警告說，美國環(huán)保局對能源之星的提議并不一定會推動美國房主和承包商開展業(yè)務(wù)的方式發(fā)生巨大變化。他指出，這是因為能源之星僅適用于效率最高、成本最高的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品約占所有HVAC銷售額的15 %。

“我認為這是政府家庭供暖政策風(fēng)向的變化”他說。

Adams 表示，對于暖通空調(diào)制造商來說，用熱泵取代中央空調(diào)系統(tǒng)也是一個相對簡單的改變。他指出，雖然制造熔爐的公司可能會反對限制其未來市場的法規(guī)，但許多世界領(lǐng)先的暖通空調(diào)設(shè)備制造商都生產(chǎn)空調(diào)系統(tǒng)和熱泵。他補充說，家用暖通空調(diào)設(shè)備的經(jīng)銷商可能會支持減少其必須銷售的產(chǎn)品范圍以滿足市場需求的政策。

然而，尚不清楚暖通空調(diào)承包商有多渴望從中央空調(diào)轉(zhuǎn)向雙向熱泵。對可以安裝哪些設(shè)備添加新的要求“擾亂了銷售流程，因為它將設(shè)備選擇和定價帶到了流程的開始，而不是結(jié)束，這很困難，”他說。

Adams說，在寒冷氣候下正確選擇合適的熱泵來為房屋供暖和制冷也很棘手。在這些情況下，熱負荷通常大于冷負荷。這意味著想要用熱泵替換空調(diào)的房主可能必須選擇一個尺寸過大的系統(tǒng)來滿足其冷卻需求以滿足其供暖需求，這將增加成本，或者選擇一個較小的、冷卻負載優(yōu)化的熱泵并在冬季最冷的地區(qū)依靠替代供熱源——這就是所謂的“混合供暖”方法。

大多數(shù)加州人的供暖和制冷負荷相對平衡，這使他們成為雙向熱泵的良好目標(biāo)。但該州較冷地區(qū)的家庭可能希望將爐子留在原處，以便在氣溫下降時可以打開爐子。只要正確安裝控制這些雙系統(tǒng)的恒溫器，使用這種方法燃燒的化石燃料仍然會少得多。

蒂芙尼指出，過去二十年熱泵技術(shù)的進步使它們能夠在零度以下的溫度下為房屋保暖。但他表示，盡管如此，允許房主保留自己的爐子仍有助于化解消費者的抵制風(fēng)險，消費者擔(dān)心他們對如何在冬季保暖的選擇受到有關(guān)他們可以安裝何種設(shè)備在夏季保持涼爽的法規(guī)的限制。

亞當(dāng)斯同意，客戶的選擇是政策成功的必要條件?！拔覀冃枰?030 年實現(xiàn)100% 的熱泵安裝，”他說。同時，“您必須對家庭供暖有兩種選擇，而不是一種?！?/p>

可以肯定的是，這種混合供暖方法最終將面臨未來銷售和安裝新化石燃料供暖系統(tǒng)的禁令。但安裝熱泵取代空調(diào)系統(tǒng)的更廣泛的政策支持應(yīng)該會增強暖通空調(diào)行業(yè)的能力，使這些寒冷天氣熱泵大量進入客戶的家庭、公寓和企業(yè)。

“我們真的想確保你在有什么東西壞掉的時候計劃使用熱泵——無論是你的空調(diào)還是你的爐子，”他說。

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