RMI-中國長三角地區(qū)零碳家庭供暖：熱泵作為核心解決方案（英譯中）

∧RMI中國長三角地區(qū)的零碳家庭供暖熱泵作為核心解決方案保清潔，繁榮，零碳的未來。我們在世界上最關鍵的地區(qū)工作，并與企業(yè)，政策制定者，社區(qū)和非政府組織合作，rmi.org/2rmi.org/2Authors一漢郝欣欣其他貢獻者聯(lián)系人版權和引文rmi.org/3rmi.org/3縮寫中國長三角地區(qū)迫切需要更好和更零度碳加熱長三角地區(qū)家庭供暖面臨的挑戰(zhàn)家用暖氣的發(fā)展趨勢分布式家庭供暖系統(tǒng)的比較分析長江三角洲地區(qū)YRD地區(qū)主要的分布式家庭供暖設備多維比較Conclusions長三角地區(qū)規(guī)?；療岜玫牧闾纪緩?3在YRD地區(qū)推廣熱泵的主要挑戰(zhàn)與建議主要挑戰(zhàn)建議中國及其他地區(qū)的熱泵附錄A：建筑模擬輸入參數(shù)附錄B：經濟分析的概念和假設尾注rmi.org/4ASHPEFHGSHPHPFH迷你拆分PERHWSHPYRDrmi.org/5rmirmi.org/6空間供暖提高了人們的生活質量，但也是能源消耗和碳排放的主要來源。2021年，空間供暖和生活熱水占全球最終能源消耗的近15%，導致約24.5億噸二氧化碳排放量。鑒于全球人口的增長和生活水平的提高，建筑供暖面積預計將在2021年至2030年間增加12%。1由于供暖所需的能源主要由天然氣等化石燃料提供，因此受熱面在我國,北方地區(qū)的居民都有政府提供的區(qū)域供熱服務,而我國南方地區(qū)的居民在供熱設施方面還存在明顯的不足,氣候變化導致的極端天氣頻發(fā)。i這些變化，加上經濟快速增長帶來的更高的生活水平，意味著中國南方冬季更迫切需要為室內環(huán)境提供有效的供暖設施。根據(jù)中國雄心勃勃的氣候目標，各省已開始制定計劃，以實現(xiàn)自己的碳峰附件1:長江三角洲地區(qū)的位置i與2021年2月德克薩斯州毀滅性的寒潮類似，上海2021年1月前10天的平均氣溫達到1.2°C，是1987年以來的最低氣溫。長江三角洲（YRD）地區(qū)是位于中國東部沿海地區(qū)長江下游的三角形都市圈（見圖表1，第6頁）。它的總面積為35.8萬平方公里，大約相當于德國的大小，涵蓋了上海以及江蘇，浙江和安徽等省?？偨YYRD區(qū)域基本信息的快照顯示在圖表2中。YRD地區(qū)作為中國南方地區(qū)人口最稠密、經濟最發(fā)達的城市群之一，具有典型的氣候特征，最有潛力探索零碳供熱途徑，成為中國南方其他地區(qū)的榜樣。由于YRD地區(qū)缺乏足夠的供暖設施，冬季室內環(huán)境不佳，迫切需要對家庭供暖系統(tǒng)進行改進。盡管冬季的室外溫度不如北方的低（請參閱圖表3，第8頁但高空氣濕度使人們在冬季感覺明顯更冷。ii然而,目前在YRD區(qū)域中使用的大多數(shù)家庭加熱設備,主要是無管迷你分體式系統(tǒng)空調(迷你分體式)和小電阻加熱器,不足以創(chuàng)造舒適的室內熱環(huán)境。人口人口：2.18億（2020年） GDP:36700億美元（2020年）氣候:o根據(jù)柯本氣候分類的潮濕亞熱帶氣候住宅建筑類型：YRD地區(qū)的大多數(shù)居民都住在高層公寓中。家庭供暖系統(tǒng)：o分布式家庭供暖系統(tǒng)（由房主或房地產開發(fā)商安裝在公寓中的設備或系統(tǒng)）是YRD地區(qū)的常態(tài)。(區(qū)域供暖是中國北方的主要供暖方式。）o超過60％的居民在冬季使用微型分離器（具有加熱功能）進行空間加熱，小型電阻加熱器也被廣ii寒冷天氣下的高空氣濕度會增加身體的熱傳導，并削弱衣服的絕緣質量。rmi.org/7附件3:上海的平均每小時氣溫YRD地區(qū)先進的經濟發(fā)展為升級家庭供暖系統(tǒng)奠定了基礎。YRD地區(qū)是中國最大的經濟中心，對全國GDP的貢獻超過24％。2021年，人均可支配收入達到每年7,350美元（每年49,000人民幣），是全國平均水平的1.5倍。YRD地區(qū)的居民能夠并愿意為更好的家庭供暖系統(tǒng)付費。YRD地區(qū)人口超過2億，占中國人口的15是世界上人零碳家庭供暖的發(fā)展對于YRD地區(qū)的零碳轉型至關重要。作為中國的經濟中心和全球制造業(yè)中心之一，該地區(qū)具有高消費和高比例的化石能源，其中大部分是從中國其他地區(qū)進口的。YRD地區(qū)最終能源消費量占全國總量的17%，化石能源占能源消費總量的89.4%。YRD地區(qū)家庭供暖的快速發(fā)展必然導致能源需求的加速增長。要實現(xiàn)區(qū)域零碳轉型，發(fā)展YRD地區(qū)的零碳供熱至關重要。簡而言之，YRD地區(qū)結合了收入增加，缺乏供暖設施以及對更好的家庭供暖系統(tǒng)的強烈渴望。YRD地區(qū)發(fā)展零碳家庭供暖路徑至關重要，這不僅有助于區(qū)域零碳能源轉型，也為中國南方其他省份和全球氣候特征相似的地區(qū)樹立了良好的榜樣。rmi.org/8住宅建筑面積（十億米住宅建筑面積（十億米)家用暖氣的發(fā)展趨勢顯然，在極端天氣頻繁，對更好的室內環(huán)境的需求增加以及人口涌入等多種因素的推動下，YRD地區(qū)的家庭供暖正在快速增長。供暖設施正在成為所有新建筑的標準，現(xiàn)有建筑的居民越來越多地購買新的供暖設備。在YRD地區(qū)，單獨的家庭加熱設備而不是區(qū)域加熱系統(tǒng)將繼續(xù)成為主要方法。iii圖4說明了YRD地區(qū)家庭供暖的發(fā)附件4:YRD地區(qū)家庭供暖發(fā)展趨勢（2020-2060） Year待建房屋沒有暖氣的房屋沒有暖氣的房屋帶暖氣的房屋系統(tǒng)升級系統(tǒng)升級2020年至2030年在短期內（2020-2030年YRD地區(qū)的住宅建筑建筑面積預計將增加25億m2，目前住宅建筑面積的20%。超過2000萬居民，目前沒有家庭供暖系統(tǒng)，將配備新的供暖設施。到2030年，YRD地區(qū)將增加超過5億千焦耳的供暖需求，相當于2020年總供暖需求的40%。iv用于新建筑物和目前沒有供暖的現(xiàn)有房屋的家庭供暖設備對增長貢獻最大。從長遠來看（2030-2060年隨著新建筑的建設高峰和現(xiàn)有建筑的改造加速，現(xiàn)有住宅建筑中加熱裝置的升級將為加熱裝置的購買創(chuàng)造主要動力。根據(jù)RMI的預測，約100億m2住宅建筑面積有望通過升級家庭供暖iii多項研究表明，由于基礎設施建設所需的高投資和對化石能源的強烈依賴，集中供熱對于中國南方的大規(guī)模開發(fā)既不具有成本效益，也不具有能源效率。iv加熱需求是指在冬季保持舒適的室內熱環(huán)境所需的熱量。rmi.org/9挑戰(zhàn)1：化石燃料加熱設備是YRD市場上的普遍產品根據(jù)RMI的研究，供暖設施已成為YRD地區(qū)新建住宅的標準。燃氣鍋爐很普遍，這些新建的住宅建筑中約有80%使用燃氣鍋爐。在現(xiàn)有的住宅建筑中，越來越多的居民正在使用燃氣鍋爐升級他們的家庭供暖。天然氣設備的廣泛使用將給YRD地區(qū)的能源供應穩(wěn)定性和省級氣候目標帶來挑戰(zhàn)。施“煤炭轉換”政策，天然氣需求也在增加v。YRD地區(qū)大規(guī)模使用燃氣供暖將因此加劇國內燃氣供此外，天然氣設備的應用越來越多，將導致建筑業(yè)更直接的二氧化碳排放。如果目前YRD家庭供暖中的天然氣占主導地位的趨勢繼續(xù)下去，那么住宅建筑的排放量將增加，到2030年，住宅使用燃氣導致建筑物的直接二氧化碳排放量將達到5600萬噸。從長遠來看，從2060年的角度來看，如果建筑圍護結構保持在目前的效率水平，由燃氣設備在家庭取暖造成的二氧化碳排放量將急劇增加到1.2億噸。如果對建筑圍護結構進行翻新，則可以顯著減少建筑物的供暖需求，到2060年，使用燃氣設備將導致4,500萬噸二氧化碳排放量。因此，建筑物仍然是實現(xiàn)區(qū)域氣候目標的巨大障礙。挑戰(zhàn)2：加熱設施具有鎖定效果供暖設施的鎖定效應意味著采用某種類型的供暖設施(如燃氣鍋爐、熱泵或區(qū)域供熱系統(tǒng))將導致此類設備長期使用加熱裝置使用壽命內能耗和碳排放的鎖定：加熱裝置的使用壽命一般為10年,一旦采用加熱裝置,能源使用和CO2排放將基本固定十年,電加熱裝置的CO2排放可能會隨著電網的脫碳而減少,但燃氣鍋爐在整個使用壽命內會造成高加熱路徑的鎖定意味著由于產品意識的提高，相應的政策支持和基礎設施的發(fā)展，大規(guī)模采用一種供暖設施將導致路徑依賴。路徑依賴性還將增加切換到另一加熱路徑的成本。例如，燃氣鍋爐的大規(guī)模采用將導致燃氣基礎設施和服務的擴展，燃氣鍋爐成本的降低，更多的配套政策以及更高的產品認知度。這些事情反過來將使燃氣鍋爐在幾十年內主導供暖市場，加劇對能源供應和區(qū)域碳中和目標的負面影響。綜上所述，在當前YRD地區(qū)家庭供暖需求快速增長的趨勢下，燃氣鍋爐的廣泛應用及其鎖定效應將給當?shù)啬茉垂蛥^(qū)域氣候目標帶來挑戰(zhàn)。由于在YRD地區(qū)，家庭供暖的發(fā)展仍處于初期階段，因此開發(fā)和推廣節(jié)能低碳的供暖設備將是應對這一挑戰(zhàn)的關鍵。rmi.org/10rmi.org/10YRD地區(qū)分布式家庭供暖系統(tǒng)對比分析理想情況下，家庭供暖系統(tǒng)應該能夠提供安全健康的室內環(huán)境，同時減少溫室氣體排放和成本。但是，由于缺乏能效標簽等統(tǒng)一的評估方法，消費者（包括房主和房地產公司）和相關政策制定者很難從市場上多樣化的產品中選擇最合適的家庭供暖系統(tǒng)。擁有一套統(tǒng)一的標準對于比較和評估YRD地區(qū)主要的分布式家庭供暖系統(tǒng)至關重要。在本節(jié)中，我們介紹了最典型的家庭供暖系統(tǒng)及其在YRD地區(qū)的典型應用場景，然后從多個維度對家庭供暖系統(tǒng)進行了徹底的比較。YRD地區(qū)主要的分布式家庭供暖設備分布式加熱（也稱為分散加熱）是指每個家庭都配備了一個或多個加熱裝置。如上所述,分布式加熱目前是并且將繼續(xù)是YRD區(qū)域中最常見的加熱方式。分布式供暖有多種形式，包括熱泵循環(huán)地板采暖（HPFH）系統(tǒng)，微型分離器，電阻加熱器，電地板加熱器和燃氣鍋爐。其中，HPFH系統(tǒng)和微型分離器都屬于熱泵類別，其工作原理與其他加熱裝置有根本的不同。熱泵熱泵是一種可以通過將熱量（熱能）從低溫物體傳遞到高溫物體來加熱建筑物（或建筑物的將其他形式的能量轉化為熱能的傳統(tǒng)家庭供暖系統(tǒng)不同，熱泵主要通過在環(huán)境中輸送現(xiàn)有的熱能來產生熱量。其工·能夠從低溫熱源吸收熱量：低溫熱源是熱泵工作的必要條件,其能夠實現(xiàn)從低溫側向高溫側輸送熱量的功能。熱泵的能量效率受熱源溫度的影響。使用環(huán)境空氣作為熱源的空氣源熱泵（ASHP）是最常見的熱泵型號；其他類型包括地源熱泵（GSHP）和水源熱泵（WSHP）?！ひ筝斎肽芰孔鳛轵寗幽芰浚侯愃朴谒美秒娔軐⑺畯牡臀恢眠\送到高位置，熱泵需要輸入能量（通常是電力）將熱量從低溫側傳遞到高溫側。燃氣熱泵可以由燃氣發(fā)動機驅動，吸收式熱泵需要外部（高級）熱源作為驅動器。·具有高能效：盡管熱泵是由電力輸入驅動的，但熱泵產生的熱量（到高溫側）主要來自從低溫側吸收的熱量。通常，1kWh的電力輸入可以產生3kWh或更多的熱量（即熱泵從低溫熱源吸收2kWh或更多的熱能從而使熱泵的加熱效率高。rmi.org/11·既能加熱又能冷卻:熱泵從低溫側轉移到高溫側，高溫側變熱，低溫側變冷。因此，熱泵也可以用于夏季的空熱泵通常用于建筑物中的空間和水加熱。在不同類型的熱泵(ASHP、GSHP、WSHP)中，ASHP由于其易于安裝而成為使用最廣泛的熱泵。在本報告中，我們重點介紹了用于住宅建筑的ASHP。在YRD地區(qū)，HPFH系統(tǒng)和迷你分體是住宅建筑中使用的兩種最常見的ASHP類型。附件5:熱泵工作原理簡化示意圖電力輸入吸收熱量熱量釋放吸收熱量熱源熱源熱泵循環(huán)地板采暖系統(tǒng)熱泵循環(huán)地板加熱系統(tǒng)或HPFH系統(tǒng)是YRD地區(qū)的新興加熱方法。HPFH系統(tǒng)是一種空氣-水熱泵。圖表6（第13頁）提供了這種加熱系統(tǒng)的簡化圖。在夏季，當系統(tǒng)處于制冷模式時，熱泵產生的冷水（或制冷劑）被送到室內風扇盤管單元以冷卻室內空氣。在冬季，在供暖模式下，熱泵產生的熱水被送到地板供暖系統(tǒng)。Therisaotherformofair-to-waterheatheatchpmpiwhwhichheatheatchpmsesthhotwatertogetheradiatorsistalledieachheatigroom.在YRD地區(qū)，由于HPFH系統(tǒng)能夠提供更大的室內舒適度，因此地板采暖比可以與熱泵單元耦合的其他形式更受歡迎。此外，地板采暖的采暖熱水供應溫度通常為35°C-40°C，低于散熱器的溫度（通常為50°C）。較低的供水溫度將進一步提高熱泵系統(tǒng)的能源效率。rmi.org/12附件6:HPFH系統(tǒng)簡化系統(tǒng)圖室內冷卻端子（風機盤管）室外機室內加熱終端（循環(huán)地板采暖，供水溫度35°C-40oC）Mini-split微型分體式指兼具制冷和制熱功能的空調設備。它有兩個主要組成部分，室外機和室內空氣處理單元。作為一種空氣對空氣熱泵，微型分體式單元直接加熱空氣并將其送入房間。在YRD地區(qū)，微型分體主要設計用于夏季的制冷模式；因此，它們通常不適合在極端寒冷的天氣條件下加熱使用（實際上，有新興的微型分體產品是專門為極端寒冷地區(qū)設計的，但它們不是本研究的重點）。微型接頭通常還配備有補充電阻加熱元件，以便能夠提供足夠的熱量，因此它們的能量效率低于HPFH系統(tǒng)的能量效率。還有其他類型的空氣對空氣熱泵，例如管道式熱泵；但是，這些類型在YRD地區(qū)的住宅建筑中很少見到。因此，我們的研究集中在微型分體式單元上，該單元通常僅滿足單個房間的供暖需求。其他常見的分布式加熱裝置燃氣鍋爐燃氣鍋爐燃燒天然氣來加熱用于集中供熱或熱水通常與地板供暖系統(tǒng)（在新建筑物中）和散熱器（在現(xiàn)有建筑物的改造中）連接。為了與HPFH系統(tǒng)具有更好的可比性，帶有地板加熱系統(tǒng)的燃氣鍋爐是本研究的重點。燃氣鍋爐燃燒化石燃料以產生熱量，導致建筑物中的直接碳排放比電加熱設備產生的更多。此外，燃氣鍋爐只能提供加熱；需要額外的設備進行冷卻。電地暖系統(tǒng)電地暖(EFH)系統(tǒng)是一種新型地暖。與上述使用熱水作為熱介質的地板加熱系統(tǒng)不同，EFH系統(tǒng)使用鋪設在地板下方的加熱電纜來加熱房間。與水基地板采暖系統(tǒng)相比，EFH系統(tǒng)具有快速響應（即能夠快速加熱空間）且易于維護。然而,EFH系統(tǒng)通常比熱泵系統(tǒng)更昂貴且更耗能。對于YRD住宅建筑，EFH系統(tǒng)使用的電力大約是熱泵rmi.org/13熱泵循環(huán)地板采暖典型的建筑圍護結構符合能量代碼的包絡露先進的建筑圍護結構大(3b2b,108米)小(2b1b,70米)熱泵循環(huán)地板采暖典型的建筑圍護結構符合能量代碼的包絡露先進的建筑圍護結構大(3b2b,108米)小(2b1b,70米)底層中間樓層頂樓燃氣鍋爐地板采暖Mini-split便攜式電阻加熱器便攜式電阻加熱器多維比較為了評估和比較YRD地區(qū)上述五種典型的家庭供暖系統(tǒng)，我們首先定義了該地區(qū)典型的54種家庭供暖方案，然后對1年的空間供暖能源使用進行建模，以確定碳排放量和10年的凈成本。組成54種方案的變量如圖表7所示。鑒于住宅建筑的供暖需求主要由地理位置、建筑圍護結構、樓層水平和公寓面積決定，我們選擇了與這些變量相關的參數(shù)來定義YRD地區(qū)最典型的家庭供暖方案。對于地理位置，我們選擇了三個城市-江蘇省的徐州，上海市和浙江省的溫州-分別代表YRD地區(qū)的寒冷，溫和和溫暖的冬季氣選擇典型的建筑圍護結構，符合能源法規(guī)的建筑圍護結構和增強圍護結構分別代表不良，正常和出色的建筑隔熱條件（每個圍護結構的參數(shù)在附錄A中列出）。此外，樓層和公寓面積對建筑物的供暖需求也有影響。在這項研究中，選擇了底層，中層和頂層作為變量，并考慮了YRD地區(qū)最常見的兩種公寓尺寸（請參閱附錄A除了碳排放和經濟性之外，我們還考慮了與用戶體驗密切相關的其他因素，例如提供室內熱舒適性的能力以及安裝和維護的復雜性，從而能夠更全面地分析五種加熱系統(tǒng)類型的優(yōu)缺點。附件7:YRD地區(qū)家庭供暖場景特征徐州上海溫州rmi.org/14rmi.org/14CO2排放比較用于家庭供暖的熱泵的碳排放量在所有用于家庭供暖的熱泵的碳排放量在所有54種方案中最低;累積的二氧化碳排放量比競爭對手在10年壽命內產生的排放量少30%-70%。此外，與燃氣鍋爐相比，熱泵可以進一步降低家庭供暖的二氧化碳排放量，因為電網變得更加綠vii家庭供暖直接和間接地導致二氧化碳排放。燃氣鍋爐燃燒天然氣vii圖表8顯示了不同城市和公寓規(guī)模的五種典型家庭供暖系統(tǒng)的10年累積二氧化碳排放量比較。圍護結構和地板的影響由展覽中的誤差條（條上的垂直線）表示。家庭供暖的二氧化碳排放量受到位置和公寓面積的強烈影響：較大的公寓面積和較冷的氣候導致家庭供暖引起的二氧化碳排放量顯著增加。然而，在所有建模的場景中，熱泵（包括由于HPFH系統(tǒng)的高能效，HPFH系統(tǒng)的CO2排放量在五種典型的供暖系統(tǒng)中最低。以徐州的一間大型公寓為例,使用HPFH系統(tǒng)的家庭供暖僅產生了燃氣鍋爐地板供暖系統(tǒng)的70％的CO2排放量，而電地板供暖系統(tǒng)的CO2排放量約為30而電地板供暖系統(tǒng)的CO最高2由于該系統(tǒng)的低效率排放。附件8:按公寓面積和城市劃分的各種家庭供暖系統(tǒng)的10年累積二氧化碳排放量viiCO在這項研究中，家庭供暖系統(tǒng)的排放量是在假設室內整個家庭的溫度在冬天保持在18°C。viiiCO每千瓦時發(fā)電量排放量(千克CO/kWh)。本研究使用區(qū)域平均碳強度。rmi.org/15rmi.org/15圖表9顯示了從2020年到2060年各種家庭供暖系統(tǒng)的年度二氧化碳排放量，其中考慮了電網的脫碳。2020年,即使在YRD地區(qū)目前的電網碳強度下，HPFH系統(tǒng)的CO2排放量也低于燃氣鍋爐。隨著電網的快速脫碳，HPFH系統(tǒng)在減排方面的優(yōu)勢將更加突出；一旦建筑物使用零碳電力，它們將在2060年實現(xiàn)凈零。ix平均而言,與燃氣鍋爐加熱相比，HPFH系統(tǒng)可以減少50％以上的CO2排放。與電地暖和電阻加熱器相比，節(jié)省的費用甚至更高。附件9:考慮到2020年至2060年電網的脫碳，使用各種家庭供暖系統(tǒng)進行家庭供暖的年CO2排放量1010年累計CO排放量（CO噸)便攜式電阻加熱器電<unk>或加熱熱泵碳強度(kgCO/kWh)較高的前期成本使得較高的前期成本使得HPFH系統(tǒng)在YRD地區(qū)的成本競爭力下降。為了評估各種家庭供暖系統(tǒng)的成本效益，我們計算并比較了五個不同家庭供暖系統(tǒng)在預定義的54個家庭供暖系統(tǒng)中的生命周期成本。生命周期成本包括資本成本，運營成本（冬季家庭供暖系統(tǒng)的能源費用維護成本和設備本研究中使用的每個成本的定義和假設出現(xiàn)在附錄B中。為了進行比較，在本研究中，生命周期成本以10年ix鑒于分布式太陽能光伏板（PV如屋頂PV）在建筑領域的快速部署，我們預測到2060年建筑物中使用的電力將變?yōu)榱闾肌現(xiàn)值是未來現(xiàn)金流量轉換為現(xiàn)值的價值。整個生命周期內所有現(xiàn)金流量的總現(xiàn)值為凈現(xiàn)值。rmi.org/16小型公寓0燃氣鍋爐地板采暖迷你拆分便攜式電阻加熱器熱泵循環(huán)地板采暖電地暖小型公寓0燃氣鍋爐地板采暖迷你拆分便攜式電阻加熱器熱泵循環(huán)地板采暖電地暖熱泵的成本效益隨著加熱需求的增加而提高。由于小型分塊已經在所有比較系統(tǒng)中顯示出最種地板采暖系統(tǒng)（HPFH，燃氣鍋爐地板rmi.org/17（溫暖）（較冷）（溫暖）（較冷）典型信封3層（中層）小型公寓大公寓0附件11:在需求最低和最高的情況下，等效年成本的比較0熱泵循環(huán)地板采暖燃氣鍋爐地板采暖熱泵具有相當?shù)偷倪\行成本;然而,總體成本效益主要由其前期成本決定。在所有分析的家庭供暖系統(tǒng)中，HPFH系統(tǒng)的運行成本最低。However,theoperatigcostsavigsareabletooffsetthehgepre-frotcostdifferece,resltigiaoverallhigherlife-cyclecostforaHPFHsystemcomparterswithitscompetitors(seeExhibit12).迷你分水嶺享有低運營成本和低前期成本，使其成為YRD地區(qū)最具成本效益的家庭供暖系統(tǒng)。附件12：五種家庭供暖系統(tǒng)的生命周期成本分解前期成本rmi.org/18rmi.org/18-10%100%增加0%增加50%30%40%50%-10%100%增加0%增加50%30%40%50%為了進一步闡明為什么HPFH系統(tǒng)的成本高于其競爭對手以及如何提高其成本效益，我們進行了敏感性分析(見附件13）。它考慮了諸如前期成本、電價、折現(xiàn)率和熱泵效率等因素對HPFH系統(tǒng)生命周期成本的潛在影響。主要發(fā)現(xiàn)如下：·HPFH（包括室外機和室內系統(tǒng)）的前期成本對生命周期成本效益的影響最大，室外機價格的影響超過室內系統(tǒng)的影響。附件13:當選定變量增加時，等效年成本的變化（在上海典型建筑圍護結構的大型公寓的情況下）前期成本:熱泵室內系統(tǒng)前期成本:熱泵室外機山谷電費峰值電費折扣率熱泵COP（不現(xiàn)實）20%xi貼現(xiàn)率用貼現(xiàn)現(xiàn)金流表示貨幣的時間價值。rmi.org/19rmi.org/19舒適與健康HPFH系統(tǒng)是考慮到溫度、濕度、噪聲和空氣質量的最健康、最舒適的供暖選擇。HPFH系統(tǒng)、燃氣鍋爐地暖、EFH可以提供更均勻的溫度分布、更好的濕度水平和更好的供暖舒適度。HPFH系統(tǒng)還可以提供比燃氣鍋爐地暖更好的室內空氣質量。溫度、濕度和噪聲是影響室內舒適度的最關鍵因素。在冬季室內舒適度方面，我們考慮了這三個因素來評估家庭供暖系統(tǒng)的性能。還需要考慮室內空氣質量（包括過敏原，灰塵和CO2濃度等因素），因為它不僅影響室內舒適度，而且影響居住者的健康。供暖系統(tǒng)的傳熱方式對上述因素有重要影響。在五種常見的分布式家庭供暖系統(tǒng)中，HPFH系統(tǒng)、燃氣鍋爐地板加熱器和EFH系統(tǒng)通過地板加熱來加熱空間，而迷你分水嶺使用強制空氣系統(tǒng)。以下各節(jié)將比較和評估不同家庭供暖系統(tǒng)對舒適和健康的影響。溫度分布對室內舒適度非常重要。圖表14比較了強制空氣系統(tǒng)（通過微型分離器應用）和地板加熱附件14：微型分體和地板采暖的舒適度比較強制空氣系統(tǒng)強制空氣系統(tǒng)(小型分體)2.7m地板采暖（HPFH等）2.7m酷冷xii許多微型分體制造商一直在努力開發(fā)更先進的微型分體產品，這些產品能夠提供更高的室內舒適度（例如，通過調整氣流模式）。然而，最典型的迷你分割YRD市場目前仍面臨室內不適的問題。rmi.org/20rmi.org/20在濕度方面,典型的現(xiàn)有家庭供暖系統(tǒng)不能在加熱模式下調節(jié)室內濕度。此外,微型分離器通常會導致室內干燥。這提供了朝向乘員頭部的強氣流,并且加速了空氣中的水分和來自皮膚的水分的噪音是另一個重要的考慮因素。Hydroic地板采暖和電阻加熱器安靜地運行，避免了迷你分裂空氣供應產生的噪音。類似地,EFH系統(tǒng)非常安靜。相比之下，HPFH系統(tǒng)的室外單元和燃這些設備通常安裝在遠離臥室和客廳的地方（產生噪音的熱引入新鮮空氣是改善室內空氣質量的重要措施。目前，大多數(shù)區(qū)域級家庭供暖系統(tǒng)沒有新鮮空氣系統(tǒng)。新鮮空氣通過滲透和打開窗戶進入，這不僅不足，而且還引入了室外污染物。一些更先進的HPFH系統(tǒng)可以配備機械通風模塊，可以幫助改善室內空氣質量。配備過濾器（HEPA/MERV）裝置的機械通風系統(tǒng)可有效過濾室外空氣污染物。更精確的機械控制可以確保充足的新鮮空氣。各種分布式家庭供暖系統(tǒng)在舒適和健康方面的優(yōu)缺點如圖表15所示。比較尺寸Mini-SplitHPFH系統(tǒng)燃氣鍋爐EFHPERH溫度濕度附件15:不同溫度濕度噪聲噪聲可能導致溫度分布不均；可能導致溫度分布不均；吹氣的感覺也可能導致舒適度差某些型號可能會提供新鮮空某些型號可能會提供新鮮空氣，從而改善室內空氣質量低噪音音低噪音音溫度分布不均導致舒適度差溫度分布不均導致舒適度差低噪音低噪音rmi.org/21rmi.org/21其他尺寸易于安裝和與未來能源系統(tǒng)的兼容性也是選擇家庭供暖系統(tǒng)的重要因素。除了上述三個主要比較維度(CO2排放、經易于安裝Hydroic地板采暖很難安裝。燃氣鍋爐地板加熱器、HPFH系統(tǒng)、EFH系統(tǒng)的安裝包括在地板下鋪設管道或加熱電纜和配套設施，大大增加了施工的復雜性，這將在一定程度上影響用戶的選擇。較小的電器，如微型分離器和電阻加熱器，安裝起來明顯更容易，特別是在現(xiàn)有的建筑物中，用戶可能會選擇“即插即用”類型的加熱系統(tǒng)，而不需要改造他們的房屋。此外，HPFH系統(tǒng)通常需要大量的室外單元，由于空間和結構的限制，無法將其安裝在YRD地區(qū)的舊住宅建筑中。與電力系統(tǒng)的兼容性在通往未來零碳能源系統(tǒng)的道路上，電氣化被認為是最可行和最有效的方法門可以被認為更容易電氣化，因為電氣化設備已經可以在市場上作為燃氣鍋爐/爐YRD地區(qū)所有供熱系統(tǒng)的電氣化將導致地區(qū)用電量和峰值電力負荷的大幅增加，從而導致間接碳排放的增加，對電網的穩(wěn)定運行提出挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，使用高效的熱泵將導致較低的電力需求并提供相同的熱量，從而與效率較低的電阻加熱器和EFH系統(tǒng)相比，對電力系統(tǒng)的影響較小。此外，考慮到可再生能源發(fā)電（如太陽能光伏和風能）在電力系統(tǒng)中的份額不斷增加，提高電力系統(tǒng)的靈活性變得至關重要。與在供應側部署更多的能量存儲設施(例如電池存儲)相比,需求響應通常是提供靈活性的更經濟的方法。在HPFH系統(tǒng)中，地板還可以用作熱量存儲并降低電網的電力峰值。這可以通過在電力需求的高峰時段之前或當可再生發(fā)電充足時運行循環(huán)系統(tǒng),然后在需要時釋放存儲的熱能來實現(xiàn)。以這種方式,可以在不犧牲室內舒適度的情況下以非常低的成本實現(xiàn)需求側負荷管理(負荷轉移)。利用熱泵對需求側負荷的轉移和調整已成為近年來的研究熱點之一。研究表明，通過在熱泵系統(tǒng)中安裝額外的熱緩沖，可以實現(xiàn)長達六個小時的負荷轉移。7改造舊建筑圍護結構和采用熱泵技術提供的靈活性可以大大降低為新電力系統(tǒng)安裝所需儲能的成本。8rmi.org/22Conclusions我們比較了YRD地區(qū)五種常用的家庭供暖系系統(tǒng)的多維比較o對室內舒適度相對不敏感的用戶：微型分離器和電阻加熱器是用戶使用的兩種家庭供暖系統(tǒng)，他們對室內舒適度不太敏感。電阻加熱器相對便宜，更靈活；然而，由于能源效率低，它們不適合用作主要的家庭供o對室內舒適度有較高要求的用戶：對舒適性要求較高的用戶更傾向于選擇輻射家庭供暖系統(tǒng)(HPFH系統(tǒng)、燃氣鍋爐、電地板加熱器)，而HPFH系統(tǒng)是最佳選擇。HPFH系統(tǒng)在節(jié)能和減少碳排放方面具有顯著的優(yōu)勢，HPFH系統(tǒng)比其他兩種地板采暖系統(tǒng)提供了更好的室內熱環(huán)境，因為它們可以同時提供加熱和冷卻。HPFH還可以帶來新鮮空氣并控制濕度。對于供暖需求較高的家庭（室內面積較大，氣候相對較冷，并且更靠近建筑物的頂層或底層由于能源效率較高，HPFH系統(tǒng)的成本效益也顯著提高。rmi.org/23長江三角洲地區(qū)通過擴展熱泵尋求零碳途徑YRDYRD地區(qū)的家庭供暖正處于發(fā)展和轉型的早期階段，選擇節(jié)能低碳熱泵系統(tǒng)（而不是燃氣系統(tǒng)）將是該地區(qū)家庭供暖零碳轉型的關鍵推動因素。RMI的研究表明，與使用燃氣供暖相比，到2060年，在YRD地區(qū)采用熱泵可以累計節(jié)為了分析YRD地區(qū)熱泵供暖的總減排潛力，本研究為家庭供暖設置了兩種情景：參考情景和零碳情景。在參考場景中，燃氣系統(tǒng)將廣泛用于新建筑，隨后迅速擴張，最終在2060年形成以燃氣為主的家庭供暖模式。在零碳情景下，熱泵系統(tǒng)在新建筑中的推廣阻礙了燃氣系統(tǒng)的大規(guī)模部署，使熱泵能夠逐步取代并最終淘汰現(xiàn)有的燃氣系統(tǒng)。圖表17顯示了兩種情況下加熱選擇的比較。附件17：在參考情景和零碳情景中采用設備（2020-60）（熱泵作為主要的加熱裝置）（熱泵作為主要的加熱裝置）（以燃氣鍋爐為主要加熱裝置）如圖表18（第25頁）所示，在參考情景下，家庭供Y暖ear的總體碳排放量將首先上升，然后下降，最r變平。在2020-30年間，新建筑中廣泛采用燃氣系統(tǒng)將是家庭供暖碳排放量增加的主要原因。在rmi.org/24大多數(shù)人仍然使用迷你裂縫加熱，xiii隨著建筑圍護結構的改造和網格碳強度的降低，家庭供暖的整體碳排放量將下降。在2040-60年期間，由于規(guī)模效應，燃氣供暖系統(tǒng)在現(xiàn)有建筑物中的份額將逐漸增加，而改造帶來的減排將逐漸被使用燃氣引起的排放增長所抵消。到2060年，YRD地區(qū)的家庭供暖每年仍將產生約4500萬噸的二氧化碳排放。在零碳情景下，家庭供暖的總體碳排放量起初將持平，隨后將持續(xù)下降。在2020-2030年期間，由于新建筑采用HPFH系統(tǒng)作為主要供暖系統(tǒng)，由于供暖需求增加和電網碳強度降低的抵消，家庭供暖的總體碳排放量將持平。在2030-2060年期間，由于建筑圍護結構的升級和熱泵的普及，家庭供暖的碳排放量將減少。熱泵的大規(guī)模采用和電力系統(tǒng)的逐步脫碳使零碳家庭供暖在2060年成為可能。與參考情景相比，零碳情景從2020年到2060年將累計減少約6億噸的CO2排放。其中，2億噸將由2020年之后建造的建筑物貢獻，4億噸將由2020年之前建造的建筑物貢獻。附件18：不同情景下YRD地區(qū)家庭供暖總體碳排放量總總COYRD家庭供暖排放量：參考情景總COYRD家庭供暖的排放量：零碳情景2020年前建成的住宅建筑的減排潛力目前，燃氣供暖系統(tǒng)的快速發(fā)展（尤其是在新建筑中）給YRD地區(qū)家庭供暖的零碳過渡帶來了巨大挑戰(zhàn)。解決這一問題的關鍵是盡快加快推廣家用供暖熱泵系統(tǒng)，分階段在不同類型的建筑中推廣。根據(jù)上述情景分析，YRD地區(qū)家用供暖熱泵推廣大致可分為以下三個階段：。xiii在YRD地區(qū)的家用供暖方案的假設中，微型分體式指的是以微型分體式空調為主要加熱源，以電阻加熱器為輔助加熱源的加熱模式。由于電阻加熱器通常用作輔助加熱設備，因此在分析中并未將其列為單獨的系統(tǒng)。rmi.org/25·第一階段：家庭供暖系統(tǒng)過渡的初始階段（2020-30）。供暖住宅建筑面積和供暖市場持續(xù)增長，促進了新建筑采用熱泵供暖。在這個階段，新建筑物和現(xiàn)有建筑物中沒有暖氣的家庭面臨著新的家庭供暖系統(tǒng)的選擇。防止這些用戶選擇燃氣系統(tǒng)是這一階段的首要任務。應努力大力促進在新建筑物中采用HPFH系統(tǒng)，并鼓勵沒有暖氣的現(xiàn)有建筑物中的家庭使用微型分離器代替燃氣鍋爐。到2030年，YRD地區(qū)的所有居民都將獲得暖氣，約有2000萬居民從無到有地安裝家庭供暖系統(tǒng)。該地區(qū)約有17％的居民將采用熱泵進行供暖，比2020年的水平高出15％。燃氣鍋爐擴容將得到遏制，并維持在2020年10%左右的水平。·第二階段：家庭供暖系統(tǒng)過渡的中期（2030-45）熱泵將在現(xiàn)有建筑物中廣泛推廣，從而減少燃氣供暖系統(tǒng)的份額。在這個階段，更換現(xiàn)有系統(tǒng)成為家庭供暖系統(tǒng)過渡的驅動力。隨著燃氣系統(tǒng)的壽命接近尾聲，燃氣系統(tǒng)將逐漸被HPFH系統(tǒng)取代，到2045年，其在家庭供暖領域的份額將下降到不到5%。同時，隨著越來越多的建筑物進行改造，以及對室內熱舒適性的要求越來越高，HPFH系統(tǒng)也將取代現(xiàn)有建筑物中的一些微型裂縫，成為一種主流的家庭供暖系統(tǒng)。·第三階段：家庭供暖系統(tǒng)過渡的最后階段（2045-60）。燃氣供暖系統(tǒng)將完全淘汰，實現(xiàn)零碳家庭供暖的目標。在這一階段，燃氣供暖系統(tǒng)和效率較低的電地板加熱器將完全被熱泵取代，除了少數(shù)集中供暖的住宅建筑外，YRD地區(qū)的所有家庭供暖需求都將由熱泵滿足。xiv隨著建筑物用電的脫碳，到2060年將實現(xiàn)零碳家庭供暖。xiv集中供熱包括使用城市供熱網絡的區(qū)域供熱和使用統(tǒng)一熱源向社區(qū)供熱的供熱方式。在零碳情景下，集中供熱應采用中央熱泵、工業(yè)余熱、生物質鍋爐等零碳熱源，以確保家庭供熱的脫碳。rmi.org/26rmi.org/26為了響應中國的國家氣候承諾和YRD地區(qū)對更好的室內舒適度的不斷增長的需求，熱泵是最佳解決方案。然而,熱泵的大規(guī)模采用仍然面臨許多挑戰(zhàn)。根據(jù)前面的分析，本節(jié)將總結在YRD地區(qū)推廣熱泵供暖的挑戰(zhàn)，然后為多個利益相關者提供建議。主要挑戰(zhàn)高購買成本是使用HPFH系統(tǒng)的最大障礙。根據(jù)RMI的分析，在新建住宅中安裝供暖系統(tǒng)已成為YRD地區(qū)的主流做法，房地產開發(fā)商在家庭供暖系統(tǒng)的選擇中起著決定性的作用。燃氣地板供暖系統(tǒng)的購買成本比HPFH系統(tǒng)低約15％，這是燃氣系統(tǒng)是當前首選的加熱方法的主要原因。如果沒有熱泵推廣的優(yōu)惠政策，開發(fā)商傾向于選擇安裝更便宜的系統(tǒng)。公眾對HPFH的認識不足阻礙了熱泵的使用。許多用戶根本不知道熱泵，因為與其他家庭加熱設備相比，產品的滲透率較低。一些用戶可能聽說過熱泵，但沒有完全意識到它們在舒適性、環(huán)境效益和低運行成本方面的優(yōu)勢。此外，缺乏便捷的在線/離線購買渠道限制了用戶對熱泵的采用。HPFH系統(tǒng)對某些建筑物的適應性不足是一個挑戰(zhàn)。HPFH系統(tǒng)的室外單元的安裝需要很大的空間;高層公寓樓的有限預留空間限制了在這些建筑物處安裝HPFH系統(tǒng)的能力。此外，潛在用戶擔心HPFH系統(tǒng)的復雜安裝和維護。此外,因為YRD區(qū)域中的室外空氣相對潮濕,所以室外熱交換器可能在熱泵的操作期間結霜,這可能導致諸如降低加熱能力和不穩(wěn)定操作的問題,從而負面影響用戶的體驗。不令人滿意的加熱舒適度是迷你分體的主要挑戰(zhàn)。盡管許多小型分體式制造商一直在開發(fā)能夠提供更高的室內熱舒適性的更先進的產品，但YRD市場上的主流小型分體式熱泵產品仍在加熱模式下采用自上而下的氣流模式,導致熱舒適性差。研究表明，約有50％的迷你分體用戶抱怨產品的“加熱過程緩慢，加熱性能差”。5rmi.org/27建議對于用戶了解熱泵，并優(yōu)先考慮燃氣鍋爐作為家庭供暖設備。HPFH系統(tǒng)可在夏季和冬季提供出色的室內舒適度。HPFH系統(tǒng)的低運行成本也使其整個生命周期成本接近甚至低于燃氣鍋爐。對于迷你分體式產品，隨著產品的改進，加熱能力和加熱舒適性（通過氣流模式的調節(jié)）都將得到改善。這些改進，加上更低的成本和更簡單的購買和安裝，使迷你分割成為更多家庭供暖的推薦選擇，特別是對于對前期投資敏感的家庭和不適合HPFH系統(tǒng)安裝的舊住宅建筑。改造住宅以安裝熱泵。較舊的住宅建筑在安裝HPFH系統(tǒng)的室外單元時可能會遇到困難，包括空間不足、外墻不穩(wěn)定和承重能力低。為了解決這些問題，較舊住宅建筑中的家庭可能會考慮共享一套熱泵裝置(類似于集中式暖通空調[暖氣,通風,空調]商業(yè)建筑中的系統(tǒng)）。這些家庭可以在不影響墻壁結構的情況下將室外單元安裝在地面或屋頂上。但是，即使在這些情況下，也需要進行改造以改善舊住宅的隔熱效果，從而減少整體供暖需求，從而可以安裝具有較低熱容量和較低價格的熱泵。對于政策制定者支持熱泵制造商和零售商提供補貼。有針對性的補貼對于縮小熱泵與其他家用供暖設備之間的成本差距至關重要。生產端的補貼可以直接使熱泵制造商受益，并促進熱泵行業(yè)的發(fā)展。這種補貼可以采取多種形式，包括研發(fā)補貼，產品補貼和稅收抵免。加快鼓勵或強制要求在新住宅建筑中使用熱泵供暖的政策。政策可以強制要求在新的住宅建筑中安裝家庭供暖系統(tǒng)的某些方面，例如不鼓勵使用化石燃料系統(tǒng)或需要熱泵。在較軟的方法中，政策可以為選擇采用熱泵的房地產開發(fā)項目提供激勵，例如放寬對可售建筑面積比的限制。將熱泵納入自愿減排認證體系。使用熱泵進行加熱和冷卻具有很大的碳減排潛力。通過允許為熱泵減排項目頒發(fā)中國認證的減排量（CCER）來將熱泵的環(huán)境屬性貨幣化可能有助于降低熱泵成本。提高公眾對熱泵的認識。目前，公眾對熱泵的認識不足是其發(fā)展的主要障礙。要提高公眾對熱泵的認知度，需要相關主管部門、社會組織、熱泵廠商共同努力。宣傳熱泵的優(yōu)勢，包括用戶舒適度、經濟效益和積極的環(huán)境影響，將有助于潛在用戶認識到熱泵不僅是供暖的舒適和經濟選擇，也是實現(xiàn)國家氣候目標的關鍵推動者。rmi.org/28對于房地產開發(fā)商與熱泵供應商建立長期合作關系。通過與熱泵制造商或零售商的合作，房地產開發(fā)商可以簡化熱泵的購買過程，加快其采用規(guī)模。開發(fā)商還可以幫助連接用戶和熱泵供應商，方便地獲得熱泵產品的購買和售后服務，以吸引更多的潛在用戶。開發(fā)"熱泵友好"and"熱泵就緒"homes.在項目規(guī)劃和設計階段，開發(fā)商應考慮熱泵安裝所需的條件，例如為室外機的安裝留出平臺和空間。探索創(chuàng)新商業(yè)模式以分攤熱泵的前期成本。鑒于HPFH產品的前期投入較高，開發(fā)商應探索創(chuàng)新的商業(yè)模式,幫助用戶通過提供貸款購買整個系統(tǒng)，并通過收取取暖費和物業(yè)費獲得回報等方式分攤早期成本。對于制造商和零售商優(yōu)化熱泵產品定制專門為YRD地區(qū)的氣候。由于近年來“煤炭切換”政策的實施，針對中國北方農村用戶開發(fā)的熱泵產品一直是許多熱泵制造商的重點。但是，針對中國南方居民的熱泵產品需要進一步改進?？梢栽谝韵路矫孢M行優(yōu)化：·優(yōu)化迷你分體的加熱功能，提高加熱舒適度：鑒于微型分體的加熱舒適性差，應努力優(yōu)化空氣供應模式，通過增加送風量和向下吹空氣來改善壁掛式微型分體加熱模式下的溫度分布。還可以優(yōu)化塔式空調以開發(fā)分離的空氣供應模式，該模式從頂部吹送冷卻空氣并從底部吹送加熱空氣。·為中小型公寓開發(fā)和推廣較小的HPFH系統(tǒng)：HPFH系統(tǒng)購買成本高的主要原因之一是主流熱泵產品的標稱容量高,其發(fā)熱量通常在10W以上。這些產品適用于大型公寓，但對于YRD地區(qū)典型的中小型公寓來說太大了，導致許多小型住宅配備了大型HPFH系統(tǒng)，并為用戶帶來不必要的成本負擔。因此，我們建議熱泵制造商設計和推廣容量較小的產品（具有單風扇室外機的標稱容量低于8W），這對于中小型公寓來說更容易安裝?！そ鉀QYRD地區(qū)高空氣濕度引起的霜凍問題：室外空氣濕度過高會導致熱泵系統(tǒng)室外機結霜的問題，從而導致供暖性能降低，能耗增加，降低供暖舒適度，增加成本，在熱泵研發(fā)過程中應更好地解決這一問題。開發(fā)和推廣能夠提供冷卻，加熱和生活熱水的多功能熱泵。除了HPFH系統(tǒng)的加熱和冷卻功能外，多功能產品還能夠提供生活熱水，目前HPFH系統(tǒng)的用戶需要安裝單獨的rmi.org/29家用熱水器。相比之下，燃氣鍋爐通常同時具有加熱和生活熱水功能，這是用戶選擇燃氣鍋爐而不是HPFH系統(tǒng)的原因之一。因此，多功能熱泵的發(fā)展將大大提高熱泵的競爭力。此外，多功能熱泵可以在夏季通過熱回收裝置進一步促進節(jié)能和減排。開發(fā)具有低GWP制冷劑的熱泵。xv被稱為制冷劑的傳熱介質對于熱泵運行至關重要。具有高GWP的制冷劑(例如R410a，R134a等）已被廣泛用于熱泵產品中，如果泄漏，將導致全球變暖。為家庭供暖系統(tǒng)升級提供全系統(tǒng)服務。全系統(tǒng)方法意味著使信封更加氣密，并在設備升級的同時改善絕緣。通過改進的信封，可以減少家庭供暖需求，進一步降低運營成本?？梢詰酶阋饲乙子诎惭b的小型熱泵。傳播并展示熱泵的成功安裝和使用。目前，YRD地區(qū)的居民了解熱泵的機會有限。通過與熱泵供應商和開發(fā)商合作，提供熱泵安裝和使用的成功案例研究將有助于提高潛在客戶的認識和信心。xv全球變暖潛能值（GWP）是大氣中任何溫室氣體吸收的熱量，是相同質量的二氧化碳（CO）吸收的熱量的倍數(shù))。CO的GWP為1.rmi.org/30rmi.org/30熱泵被認為是解決全球變暖的關鍵技術，由于其