用熱泵取代空調：供暖脫碳的祕密途徑？

2023-07-18 18:00:28 編輯： robot

導讀熱泵經常被吹捧爲家庭供暖脫碳的有效方法。但在美國，一種推動其採用的新方法正在興起。在過去的幾個月裏，美國聯邦能源效率監管機構以及州和城市的建築規範監管機構已开始推行旨在鼓勵人們用熱泵取代現有中央空...

熱泵經常被吹捧爲家庭供暖脫碳的有效方法。但在美國，一種推動其採用的新方法正在興起。

在過去的幾個月裏，美國聯邦能源效率監管機構以及州和城市的建築規範監管機構已开始推行旨在鼓勵人們用熱泵取代現有中央空調系統的政策。

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

環境和電氣化倡導者表示，以空調爲重點的政策幹預對於快速減少家庭供暖碳排放以實現氣候目標至關重要。

由於熱泵本質上是一種空調，可以爲房屋供暖和制冷，而不僅僅是制冷，因此安裝它們來代替現有的單向空調系統相對簡單。而且，由於日益嚴峻的熱浪正在推動以前不需要空調的地方對空調的需求，並使制冷不僅成爲一種舒適，而且在炎熱氣候下成爲公共衛生的必需品，是時候制定規則鼓勵房主安裝雙向供暖了。因此，支持者稱，現在應該用水泵代替空調。

“隨着人們增加空調來應對酷熱，空調銷量確實出現了大幅增長，”非營利建築脫碳聯盟的高級技術主管特德·蒂芙尼 (Ted Tiffany) 說。“我們希望確保消費者、开發商、政府機構對熱泵或雙向空調進行投資，無論你怎么稱呼它們，尤其是在出台激勵措施的情況下。”

在美國，這些激勵措施包括數十億美元的住房和建築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，並制定政策鼓勵從化石燃料轉向電供暖。

但大多數人不會更換現有的供暖和制冷技術，直到其出現故障。蒂芙尼說，當他們升級時，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裏安·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築從化石燃料轉換爲電供暖的成本。

支持者表示，建築規範和能效標准在這裏提供了有效的政策途徑。推動政策鼓勵人們在准備更換現有中央空調時選擇熱泵是另一種方法，“在不增加大規模補貼的情況下擴大人們家庭的電氣化規模，”她說。

從交流電到熱泵的轉換對氣候有利

蒂芙尼與人共同撰寫了一份上個月發布的報告，該報告強調了使雙向熱泵成爲家庭制冷支柱的標准的節省資金和碳排放的潛力。其重點關注加利福尼亞州，加州能源委員會正在考慮在2026 年實施的建築規範的持續更新中提出這樣的要求。

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

蒂芙尼指出，加州能源委員會已經制定了大力鼓勵家庭電氣化的建築規範，州空氣監管機構也制定了規則，將在2030 年後禁止銷售新的燃氣爐和熱水器。舊金山灣區設定了更嚴格的期限。

加州能源委員會目前正在制定將於2026 年生效的新建築規範，“現在是關鍵時機，不僅要將其納入法規，還要納入消費者意識，因爲我們將採取更大的激勵措施”，這可能會降低轉換成本，他說。

蒂芙尼指出，加州並不是唯一可以採用這種方法的市場。上個月的報告還分析了新澤西州，發現如果每個家庭中央空調系統都更換爲熱泵，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，中央熱泵系統比中央空調系統更昂貴，總安裝成本平均要高出700美元，設備本身的成本可能在4000美元到8000美元之間。房主的總費用爲6000美元和12000美元。（根據區域市場差異、房屋面積和其他因素，成本可能會有很大差異。）

但是，在仍在开發的項目中，熱泵安裝可享受高達2000美元的聯邦稅收抵免，或者爲收入合格的家庭提供高達8000美元的用於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已經採取了這一步驟。自2023 年初以來，加拿大溫哥華市要求所有新空調系統均配備熱泵。蒂芙尼指出，科羅拉多州阿斯彭鎮也制定了類似的規定，但並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束的空間供暖和水供暖更換爲全電力設備，這不僅是爲了提供更高效、更低碳的供暖，也是爲了改善室內空氣質量。

美國環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和爐子的能源之星認證，並保留雙向熱泵的高效排名。

美國環保局引用了國際非營利組織合作標籤和電器標准計劃 ( CLASP )的研究，該研究發現，如果每個美國房主在這十年內用熱泵更換中央空調，與家庭供暖相關的排放量將會下降到2032 年，每年能源費用將減少約11 % ，而房主將總共節省270億美元的能源費用。

美國天然氣協會貿易組織譴責EPA的提議限制了消費者對更昂貴的熱泵系統的選擇。但環保組織贊揚此舉爲消費者、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，並提供更好的性能。”

讓消費者和暖通空調行業參與其中

Nate Adams，HVAC2.0首席執行官，在2021 年共同撰寫了一項研究，該研究爲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系統的倡導者。

盡管如此， Adams警告說，美國環保局對能源之星的提議並不一定會推動美國房主和承包商开展業務的方式發生巨大變化。他指出，這是因爲能源之星僅適用於效率最高、成本最高的產品，這些產品約佔所有HVAC銷售額的15 %。

“我認爲這是政府家庭供暖政策風向的變化”他說。

Adams 表示，對於暖通空調制造商來說，用熱泵取代中央空調系統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，但許多世界領先的暖通空調設備制造商都生產空調系統和熱泵。他補充說，家用暖通空調設備的經銷商可能會支持減少其必須銷售的產品範圍以滿足市場需求的政策。

然而，尚不清楚暖通空調承包商有多渴望從中央空調轉向雙向熱泵。對可以安裝哪些設備添加新的要求“擾亂了銷售流程，因爲它將設備選擇和定價帶到了流程的开始，而不是結束，這很困難，”他說。

Adams說，在寒冷氣候下正確選擇合適的熱泵來爲房屋供暖和制冷也很棘手。在這些情況下，熱負荷通常大於冷負荷。這意味着想要用熱泵替換空調的房主可能必須選擇一個尺寸過大的系統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、冷卻負載優化的熱泵並在冬季最冷的地區依靠替代供熱源——這就是所謂的“混合供暖”方法。

大多數加州人的供暖和制冷負荷相對平衡，這使他們成爲雙向熱泵的良好目標。但該州較冷地區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开爐子。只要正確安裝控制這些雙系統的恆溫器，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的進步使它們能夠在零度以下的溫度下爲房屋保暖。但他表示，盡管如此，允許房主保留自己的爐子仍有助於化解消費者的抵制風險，消費者擔心他們對如何在冬季保暖的選擇受到有關他們可以安裝何種設備在夏季保持涼爽的法規的限制。

亞當斯同意，客戶的選擇是政策成功的必要條件。“我們需要到2030 年實現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。”

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的禁令。但安裝熱泵取代空調系統的更廣泛的政策支持應該會增強暖通空調行業的能力，使這些寒冷天氣熱泵大量進入客戶的家庭、公寓和企業。