2021年召开的《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会的首要议题是达成减排协议，目标是将全球升温幅度控制在1.5°C以内。逐步淘汰化石燃料，同时鼓励对可再生能源的投资是实现这一目标的关键举措。热泵技术被视为减少碳排放的关键技术，一些人甚至认为热泵作为一项颠覆性技术，与电动汽车的出现具有同等重要的意义。

热泵技术的优势在于可以从空气、水、土壤等多种可再生资源以及余热中收集热能，而不会直接产生当地的排放物。工业热泵和集中供暖热泵使用的余热通常来自食品饮料厂、造纸厂、石化行业包括炼油厂、以及水泥厂和制砖厂的生产过程，甚至包括运行过程对冷却需求很高的大型计算机和数据中心产生的余热。

淘汰化石燃料，改用可持续能源发电的另一项好处是能更有效地利用可再生热能，提升用电的灵活性，进而有助于稳定电网。

热泵预计将成为家用和工业供热应用场合的主导技术。国际能源机构预测，热泵系统有望满足全球90%的室内供暖和热水供应需求。截至2021年，热泵仅能满足全球3%-5%的供暖需求。此外，全球工业生产用热中只有不到10%来自可再生热源。

热泵的发展目标

欧盟委员会在《欧盟能源系统一体化战略》中预计，2030年前将有40%的住宅和65%的商业建筑实现电力供暖，为此将需要5000万台热泵。英国已经制定了雄心勃勃的热泵发展规划，目标是在2028年之前，每年为家庭、学校和医院安装60万台热泵。

在全球大力发展绿色能源的背景下，热泵技术的应用必将迎来惊人的增长。预计在2021年至2027年间，工业热泵市场的增长幅度将超过10%； 2021年至2026年间，集中供暖的热泵市场规模预计将在2020年4.5亿美元（3.96亿欧元）的基础上，实现7%的复合年均增长率。

资金投入上的严峻挑战

热泵技术的优势在于可以从多种可再生资源中收集热能。

资金投入是推动热泵行业发展的主要因素之一。要实现欧盟制定的净零排放目标，未来数十年内，每月的投资额至少需要达到2亿欧元（超过2.27亿美元）。预计到2050年，全球范围内仅工业用可再生热能（太阳能、地热、生物质能以及包含热泵在内的电气化设备）一项，所需的投资金额累计高达3.7万亿欧元，其中电气化设备占65%。

此外，尽管传统能源的使用会造成环境污染，但与美国等一些国家石油天然气的使用成本和中国等一些国家煤的使用成本相比，电力成本会更高，这就制约着热泵行业的发展。

技术障碍

除了上述因素需要考虑以外，还有若干技术障碍需要克服，尤其是工业用热和集中供暖系统所用到的大型热泵设备更是如此。例如，集中供暖系统中的大型热泵使用氨作为工质的问题，氨虽然具有非常高的热力学效率，但会影响轴承的使用寿命。

由于工业用热所需温度要高于家庭供暖，因此要达到100°C以上（如150至300°C）的温度，就需要克服技术和商业上的障碍。

高温会导致润滑和热力学方面的问题，而且这种热泵的性能系数相对较低。此外，热泵所使用的特殊制冷剂的化学活性和腐蚀性可能更强，而且工作温度高对材料、密封和轴承提出了更高的要求。

未来可期

为了让热泵成为工业供热的主流技术，包括SKF在内的多家企业已经着手开发相关的理念、技术和策略。德国航空航天中心(DLR)的低碳工业制程研究所已开发出供热温度高达500°C的样机。

Envola GmbH公司现已推出第一台带有集成蓄能装置的热泵，既经济又环保。另一项重要的开发成果则是在热泵中集成数字系统，全面掌控运行情况，可以根据载荷对供热需求进行调整，该系统可以对热泵的用电情况、负荷分布和运行成本等进行优化。

热泵将是全球更具可持续性未来的核心。能否快速实现这一转变将取决于政府决策和资金投入，并得到产业的支持。