專家解讀之六：以創(chuàng)新為引領，加快推進熱泵在工業(yè)領域推廣應用

2026-03-27 13:33:06 來源：節(jié)能與綜合利用司閱讀量：12502

　　近日，工業(yè)和信息化部等部門聯(lián)合印發(fā)《節(jié)能裝備高質量發(fā)展實施方案(2026—2028年)》(以下簡稱《實施方案》)。《實施方案》聚焦工業(yè)熱泵等重點領域節(jié)能裝備，籌劃了未來一段時期我國工業(yè)熱泵產業(yè)發(fā)展的藍圖，充分體現了以技術創(chuàng)新驅動產業(yè)升級、以高端裝備支撐綠色轉型的戰(zhàn)略導向。

　　一、加快推進熱泵在工業(yè)領域推廣應用意義重大

　　工業(yè)領域能耗約占全社會能耗的三分之二，其中近50%的工業(yè)能耗以廢熱形式排放。熱泵是高效的熱量生產轉換裝置，使用熱泵回收工業(yè)余熱、替代燃煤燃氣鍋爐供熱，將顯著減少化石燃料消耗、提高能源利用效率、提升終端用能電氣化、減少二氧化碳排放。工業(yè)熱泵作為一種節(jié)能裝備在工業(yè)用熱轉型中將發(fā)揮重要作用，是100—200°C供熱裝備清潔、高效替代的可靠方案。近年來，隨著全球綠色轉型進程加快，國際社會對熱泵的關注度越來越高。歐盟把熱泵與光伏、風電、電動汽車等并列，作為實現碳中和目標的六大清潔能源關鍵技術之一。

　　在“雙碳”戰(zhàn)略引領下，我國熱泵行業(yè)正處于快速成長期。據行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2024年我國熱泵總產量約300萬臺，總銷售額331億元，占全球50%以上。在工業(yè)領域，工業(yè)熱泵剛剛起步，2023年我國工業(yè)熱泵市場規(guī)模10.4億元，同比增長34%，熱泵推廣具有廣闊前景。在石油化工、紡織印染、造紙、食品加工、醫(yī)藥以及建材行業(yè)等普遍使用低溫熱力的領域，工業(yè)熱泵能滿足溫度低于200℃的供熱需求，其應用潛力巨大，發(fā)展空間寬廣。

　　二、加強工業(yè)熱泵關鍵部件自主研發(fā)水平

　　壓縮機是工業(yè)熱泵的核心技術，高性能壓縮機是工業(yè)熱泵可靠性的關鍵一環(huán)。提升高性能壓縮機的研發(fā)水平，是國內學術界和工業(yè)界的重點任務。尤其需要提高壓縮機生產制造能力，增強機械、電氣部件的耐溫承壓水平，研制熱穩(wěn)定性強且與自然工質或新型合成工質潤滑性、溶解性、兼容性良好的潤滑油，形成渦旋、螺桿、離心等多類型壓縮機產品自主研發(fā)的全覆蓋，為不同容量、不同壓比的工業(yè)熱泵運行場景提供充足的技術支撐。完善和應用磁/氣懸浮、噴液、內熱回收等提高壓縮機效率的技術措施，攻克密封、冷卻等技術瓶頸。

　　三、提升熱泵系統(tǒng)設計水平

　　除關鍵部件壓縮機外，熱泵系統(tǒng)涉及換熱器、膨脹閥等部件。每個部件進出口狀態(tài)的協(xié)同耦合，共同決定了熱泵機組的總體能效。合理的系統(tǒng)整體結構設計、部件選型、參數設計能夠最大程度地降低系統(tǒng)的用能損失。工業(yè)熱泵研發(fā)人員應全面基于仿真和實驗優(yōu)化系統(tǒng)匹配，提升系統(tǒng)的整體能效。工業(yè)熱泵寬溫域高溫供熱和大溫升供熱的應用場景使得其能效水平與常規(guī)民用冷熱水機組不能類比，后續(xù)可探索制定工業(yè)熱泵專用的能效等級標準，為熱泵廠商整機制造提供標桿和參考。

　　四、促進工業(yè)熱泵多樣化發(fā)展

　　工業(yè)場景下的熱能供應相比民用場景更為復雜，具體表現在熱源來源廣(從0—30°C的環(huán)境熱源到70—90°C的工藝余熱)、用戶需求多樣化(不同工藝的熱需求溫度跨越80—200°C，用熱介質包含熱水、蒸汽等)。針對不同類型的熱源和熱需求，要多樣化、個性化地開展工業(yè)熱泵的研發(fā)和應用。例如在熱源與熱需求大溫跨的場景中，可采用復疊壓縮、多級壓縮、壓縮—吸收耦合的機組；對于用戶的直接蒸汽需求，進行開式水蒸氣壓縮；針對中高溫余熱的利用，考慮采用吸收式熱泵等。多元化的工業(yè)熱泵產品是其能適配各種應用場景的技術保證。

　　五、強化工業(yè)熱泵與場景間耦合匹配

　　聚焦100-200°C的中低溫工業(yè)熱需求，為工業(yè)熱泵尋找合適的應用場景，并結合具體工藝用熱需求進行針對性的機組設計和部署。當前，石油化工、金屬制造、食品加工、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)的蒸餾、精餾、干燥、加熱、消毒等過程有高度適合應用工業(yè)熱泵的熱需求，并已有工程應用。但在具體使用過程中，需要結合每個工藝的特點，進行冷熱物流集成分析，通過冷熱物流集成方法識別內部熱回收潛力，最終明確需由熱泵承擔的外部供能需求。應優(yōu)先利用余熱作為熱泵熱源，提升熱泵系統(tǒng)的能效。還可以發(fā)掘冷熱聯(lián)供的應用場景，例如單臺熱泵機組冷熱雙用或將制冷機的冷凝熱作為熱泵低位熱源。工業(yè)熱泵真正融合進應用場景才能使其效用最大化，避免產熱效率高但用熱效率低的現象。

　　六、擴大工業(yè)熱泵市場應用規(guī)模

　　目前工業(yè)熱泵還處在市場推廣的初始階段。每項新技術達到了一定程度的規(guī)模化應用，才能更好地反推其進一步發(fā)展。例如想要實現設備與人工智能的融合，需要足夠的運行數據及工藝需求數據的反饋來進行故障診斷、用能水平追蹤、設備與工藝聯(lián)動交互的建立、需求預測、排放監(jiān)測與分析等。建筑熱泵領域智能化平臺的建設已具備規(guī)模，而工業(yè)熱泵領域還比較薄弱。對此可以支持建設全節(jié)能裝備綠色工業(yè)示范園區(qū)，一定數量規(guī)模的工業(yè)熱泵在各種品位的余熱和熱需求間發(fā)揮熱樞紐的作用，基于此構建熱泵運行與工業(yè)需求的協(xié)同優(yōu)化平臺，建成智慧化的區(qū)域熱能供應系統(tǒng)。要重視工業(yè)熱泵與規(guī)模化儲熱的結合、實現熱泵增效儲熱以及通過熱泵實現儲熱能質匹配調控，大幅度增強規(guī)模化儲熱的靈活性。

　　(作者：上海交通大學講席教授、制冷與低溫工程研究所所長王如竹)

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