熱泵原理、分類、優劣勢、市場規模及產業鏈梳理

熱泵具有更為節能、使用體驗 更優、適用范圍更廣、運行費用較低的優點，局限性主要體現在前期購買及安裝成本較 高、低溫下制熱效率低、設備體積大。

1. 熱泵原理及分類：熱量輸送裝置，可用于采暖、熱水、烘干多領域

清潔高效的熱量輸送裝置。熱泵是通過消耗少量電能、將熱能從自然界的低溫物體 （如空氣、水、土壤）轉移到高溫物體的裝置，具備環保節能、能效比高等優勢，可廣 泛應用于農業、工商業及生活等領域。熱泵供熱基本原理為“逆卡諾循環”即：壓縮機 運轉做工消耗電能，使不斷循環的制冷劑在不同的系統中產生不同的變化狀態和不同的 效果（蒸發吸熱或冷凝放熱），從而達到了回收低溫熱源制取高溫熱源的作用和目的。

熱泵分類方式主要有三種：應用領域、低位能來源、功能。1）按應用領域：主要 分為采暖、熱水及烘干三個方面，采暖及熱水銷售占比較高，2021 年我國熱泵采暖/熱 水/烘干銷售額占比分別為 44.2%/44.3%/11.5%。2）按低位能來源：分為空氣源熱泵、水 源熱泵、地源熱泵，空氣源熱泵占主體、2021 年我國空氣源熱泵占比約 91%。3）按照 功能不同：分為單功能、二聯供、三聯供，其中二聯供功能較為豐富、綜合穩定性較好， 成為國內外空氣源熱泵主流發展趨勢。

2. 優劣勢分析：熱泵節能環保、運行費用低，但初始投資高

熱泵相較于空調、熱水器等優勢顯著：供暖更為節能、適用范圍更廣、運行費用較 低。由于空氣源熱泵市場占比較高，下文均以空氣源熱泵為例進行闡述。①能耗情況： 熱泵使用少量電能將空氣中的能量轉換為可供使用的熱能，平均 COP（熱效率）超過 3.3、 即消耗 1 單位電能可以獲得 3.3 倍熱能，傳統燃氣壁掛爐 COP 約為 1、燃煤鍋爐約為 0.5，熱泵近傳統燃氣壁掛爐 3 倍、電采暖 6.6 倍。②使用體驗：雖然都是以逆卡諾循環 原理運行，但相較空調，熱泵采用了水系統使用戶使用體驗更優，吹出來的涼風更柔和、 體感更加舒適；而空調直接將氟利昂的冷氣吹出來，使用者有明顯刺骨感覺。③運行費 用：熱泵制熱的效率遠遠高于其他制熱方式，如空氣源熱泵從空氣中吸收熱量，全年平 均熱泵總耗能比常規太陽能輔助系統比更低，其它采暖方式僅由天然氣、煤、純電等方 式制熱、運行費用較高。

但熱泵局限性亦較為明顯，主要體現在前期投入成本較高、低溫下制熱效率低、設 備體積大。①投入成本：對于消費者而言，熱泵前期投入成本過高是限制其選擇熱泵的 最主要原因，雖然后期運行費用能夠節省較多成本，但若無補貼、熱泵前期購買安裝價 格將會數倍于鍋爐、空調、熱水器等產品。②適用范圍：此前熱泵使用受到環境溫度的 限制，供熱能力和性能系數隨室外溫度降低而降低，因此在我國北方和歐盟地區使用較 為受限。2010 年以來，隨著低溫噴氣增焓技術和新型制冷劑等在熱泵的應用，熱泵最低 使用溫度降至-25℃，逐漸在歐盟等北方地區普及。③熱泵機組外形相對較大，安裝過程 中涉及水泵等零部件，需要合適安裝位置和具備較大安裝空間，安裝熱泵難度大、通常 需要專業的工人。

3. 市場規模：海外率先發展，政策催化下我國熱泵發展迅速

站在全球角度上看，海外熱泵技術較為成熟。熱泵理論最早起源于 19 世紀早期法 國科學家卡諾。1927-1928 年，物理學家霍爾丹已經突破了空氣源熱泵供暖技術。20 世 紀 30 年代，熱泵開始進入商用階段、海外率先迅速發展，20 世紀 50 年代，美國已經開 始批量生產空氣源熱泵，80 年代起，能源匱乏的日本開始大規模生產空氣源熱泵產品。 但受限于熱泵前期投入成本較高，根據 IEA 數據，2010-2020 年全球熱泵安裝量（含空 氣源、水源、地源熱泵）CAGR 為 6.4%，2020 年全球熱泵共安裝 1.77 億臺、其中中國 /北美/歐洲安裝量占比分別為 33%/23%/12%。

站在國內角度上看，我國熱泵行業受政策驅動特征較為明顯。2000 年空氣源熱泵熱 水器引入我國，但受限于初始投入成本過高、技術并不成熟，空氣源熱泵熱水器在我國 緩慢發展，直到 2007 年，我國空氣源熱泵熱水器占全國家用熱水器市場還低于 1%，而 在同期日本、該比率已達到 70%。2008 年開始，由于節能環保效果突出，空氣源熱泵開 始得到國家政策大力支持。2013 年起我國北方農村開始推廣“煤改電”，一系列政策補 貼也相應出爐，在政策保護、資金扶持下，熱泵前期投入成本較高的缺點得到有效彌補， 我國熱泵得到快速發展，13-17 年我國熱泵銷售規模 CAGR 達 32%、遠高于我國同期空 調/燃氣熱水器/電熱水器的 5.5%/11.9%/2.9%。但由于煤改電政策補貼逐漸退坡，18 年后 熱泵規模維持在 180 億元左右，同期空調/熱水器由于發展較為成熟、銷量亦基本持平。 21 年雙碳政策推動下，我國熱泵市場規模同比+24%、達 227 億元、創下歷史新高，超 過空調/燃氣熱水器/電熱水器增速。

4. 產業鏈：貫穿品牌和制造，品牌來源廣泛，我國為熱泵主要生產地

熱泵產業鏈主要可以分為下游品牌商及上游制造商，其中制造商包括整機制造商及 零部件制造商。由于熱泵應用領域較為廣泛、與其他制冷制熱行業具有相通性，因此熱 泵品牌商來源較為廣泛、分布于制冷空調、熱水器等多行業。整機制造商主要分布于我 國、占全球產量超 60%。熱泵零部件包含壓縮機、換熱器、閥件、水泵、控制器等，我 國零部件配套較為齊全。

品牌商：熱泵應用及技術具備共通性，企業來源廣泛。由于熱泵供暖涉及的應用領 域較為廣泛，不僅應用于家用、商用熱水，還與地暖、散熱器等末端結合大量用于供暖， 因此從企業來源上看，很多企業從傳統的制冷空調、太陽能熱水器、電熱水器和燃氣熱 水器行業切入空氣源熱泵行業，如國際品牌博世、三菱等，同時也有專門從事熱泵產品 研發制造的企業，如德國地源熱泵專業品牌 Waterkotte。以我國為例，制冷空調/空氣源 熱 泵 / 太 陽 能 光 熱 / 電 熱 水 器 / 燃 氣 熱 水 器 企 業 分 別 占 熱 泵 企 業 來 源 的 32%/30%/18%/12%/8%。

整機制造商：我國是全球熱泵主要的生產地。據中國節能協會等數據統計，2020 年 我國熱泵產量占全球熱泵產量近 60%，熱泵產能集中于華東、華南等地區，熱泵從業企 業超 500 家，成為全球熱泵生產安裝大國。

零部件制造商：熱泵產品零部件組成較多，我國零部件配套較為齊全。熱泵主要是 由壓縮機、換熱器、閥件、水泵、控制器等核心零部件構成，占熱泵總價值最重要的部 件分別為換熱器（17%）、壓縮機（16%）、電子控制（15%）、鈑金（11%）。由于零部件 并不特定用于熱泵，通常與空調、鍋爐等相關行業的零部件重合度較高，我國空調產業 趨勢成熟，因此熱泵零部件配備較為完善。