环球零碳 | 万亿产业、电荒气荒拉动，空气源热泵迎来爆发期
俄乌冲突以来，欧洲传统能源价格持续走高。8月22日，伦敦洲际交易所天然气期货价格超过了3000美元/千立方米，创下今年3月8日以来的新高，欧洲能源危机仍在加剧。
在欧洲在面临天然气供应中断背景下，公布了“REPowerEU”能源转型方案，计划在2030年前逐步摆脱对俄罗斯的化石能源依赖，但短期内较高的天然气依赖度迫使欧洲需要尽快进行高效率的取暖设备替代。
供暖作为能耗重要领域，热泵具有不依赖化石能源、能效高的特点，在能源价格高企背景下性价比和效率优势凸显，有望成为“缺气”下的主流供暖方式。
根据EHPA（欧洲热泵协会）的数据，2021年欧洲热泵销量增长34%至218万台，近5年复合增速高达17%，规模实现持续上涨。预计2022年受到俄乌战争的影响，在能源更为紧张的背景下，热泵销量将会维持高增速，首当其冲的便是空气源热泵。
空气源热泵一直是欧洲热泵主要的品类，主要用于供暖和供热水，占欧洲地区热泵80%以上的份额。
除了欧洲，上周刚刚将史上最大气候投资法案立法的美国，在《2022年通胀削减法案》中降低消费者能源成本部分，也专门提及用于节能改造的热泵，并将通过税收减免方式鼓励本土制造和消费者使用热泵。这也将刺激美国热泵市场的爆发。
此外，中国由于煤改电等政策刺激，空气源热泵应用也快速提升。产业在线数据显示，2020年我国空气源热泵内销量201.8万台。2021年国内空气源热泵内销额158.4亿元，同比增长17.2%。
在能源安全和碳减排目标下，全球热泵市场将迎来高速发展期，形成接近万亿的市场规模。
01 什么是空气源热泵？
热泵(Heat Pump)是一种在高位能(一般为电能、热能)的驱动下，将低位热源(通常是空气、水或土壤)的热能转移到高位热源的节能装置，从而为生产和生活供暖、供冷及提供热水等服务。
热泵的本质是热量的输送装置，其热效率通常可达300%-400%以上，即1度电至少搬运3-4度电，其热效率比直接制热的电热水器、燃气锅炉采暖等高出几倍，且几乎无污染。根据中国节能协会数据，若向室内供应10kW热量维持室温20℃，采用燃煤供暖需要消耗14kW的化学能，电阻加热器直接加热空气需要电能10kW，电动热泵仅消耗2.86kW电能。因此，推广热泵是大力推动节能减排、助力全球“碳达峰、碳中和”的最重要路径之一。
目前市面上常用的热泵可以主要分为三类——空气源热泵、地源热泵、水源热泵。
地源热泵又称土壤源热泵，是以地下常温土壤或增温岩土体为热源(或热汇)的热泵装置。其优点是运行高效、稳定，相比空气、水，土壤温度全年波动较小，同时有较好隔音和降噪措施，缺点为需打孔深入地下埋管，工程复杂，占地面积较大，成本较高。
水源热泵是利用地球表面浅层水源吸收的太阳能和地热能为热源(或热汇)的热泵装置。优点：适用于河流资源丰富的地区，运行稳定，不存在冬季除霜问题；缺点：受环境限制，取水构筑物复杂。
空气源热泵则是以室外空气为热源(或热汇)的热泵装置，其按照“逆卡诺”循环原理工作。通过压缩机系统运转工作，吸收空气中热量制造热水。具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高的冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水，热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环，在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入冷媒中，冷媒再导入水中，产生热水。通过压缩机空气制热的新一代热水器，即空气源热泵热水器。
空气源热泵具备能效比高、运行费用低、用途广、安全舒适等优点：
1/能效比高
在标准工况下，空气源热泵消耗1份电能，能输出4.6份热量，即能效比能达到4.6。根据我国2012年出台的空气源热泵热水器标准，其能效比要求达到3.7以上，而我国一级能效空调能效比标准为在3.4以上。
2/ 运行费用低
根据芬尼科技的测算，以热水器产品作为比较来看，我国3口之家每年使用空气源热泵年费用383元，而燃气热水器和电热水器分别高达821元和1525元，空气源热泵每年的运行费用较低。
3/ 用途广
空气源热泵可用于制冷、供暖、供热水、烘干等多项功能，应用领域较多。
4/ 安全舒适
空调是将热媒与室内进行热交换，而空气源热泵是将冷媒与水进行热交换之后，在将水输入室内，杜绝冷媒泄露等风险，同时多采用地暖等形式，从地面放热，而且水循环不存在氟循环干燥的问题。
不过值得注意的是，空气源热泵也存在以下缺点：1）室外换热器冬季易结霜，需有除霜系统或防霜设施；2）空气的热容量比水小，在同样的换热量要求下，空气源热泵机组所需要空气量比水大很多，因此风机较大，导致其运行存在一定噪音，需安装在室外。
02 空气能热泵发展及产业链
空气源热泵的发展距今已有接近200 年的历史，在我国发展也有接近五十年，技术迭代与应用已经非常成熟。相比较而言，我国水源、地源热泵在进入21 世纪后才逐渐引起学术界和企业界的关注。
由于空气源热泵的技术特点和应用场景，约70%的空气源热泵企业都是来自传统的能源、制造、家电相关行业，而30%左右是新建的专门研发制造空气源热泵的企业。空气源热泵产业链中，上游为包括压缩机、阀件、换热器、控制器、水泵及水箱等部件，其中占比最大的原材料为换热器、压缩机、电路板和钣金，合计占据原材料成本的69%；中游为热泵整机制造，下游则为具体的应用市场。
除家用场景以外，空气源热泵尚有较大的应用潜力未被挖掘。分场景看，建筑领域的供暖、热水、烘干是热泵当前最主要的应用场景；在工业领域，中高温热泵技术可用于回收工业余热及其他低品位能源，替代部分化石锅炉，满足工业生产对蒸汽及热水的需求；此外，在农业领域和车载领域空气源热泵也有较大的应用潜力。
03 空气能热泵市场潜力
全球碳中和目标下，未来十年热泵市场有望迎来高速发展。过去十年间全球热泵市场发展平稳但较为缓慢，根据IEA（国际能源署）数据，2020 年全球热泵存量近1.8 亿台，2010 年至2020 年间CAGR 为6.4%，其中以中国、北美地区为主要市场。近年来，在全球气候变暖的背景下，各主要发达国家均提出碳中和目标，热泵作为节能减排最有效的方式之一，行业预计迎来长达十年的高速发展期。据IEA 预测，全球热泵安装量在2025年有望达到2.8 亿台，到2030 年预计达到近6 亿台，达到2020 年装机量的3 倍以上。而空气源热泵作为热泵消费的主力，也将迎来产业爆发期。
1/ 海外市场：方兴未艾
全球范围内来看，2021年中美欧日合计的热泵产品销量近1000万台，其中美国体量最大（泳池应用较多），欧洲增速最快。2021年美国空气源热泵出货量为392万台，同比+15%；欧洲热泵销量为218万台，同比+34%；日本家用热泵出货量为59万台，同比+12%。
从产品类型上来看，根据EHPA（欧洲热泵协会）的数据，空气源热泵一直是欧洲热泵主要的品类，主要用于供暖和供热水，2015年后占比均超过90%，2021年为94%。但是目前2021年欧洲热泵销量占壁挂炉等制热设备销量的24%，累计安装1698万台，约占供暖市场的14%，渗透率依然较低。
EHPA预计，随着欧洲各国先后制定和颁布清洁能源政策，热泵正迅速成为新建筑的标准解决方案。欧盟计划在5年内将热泵的渗透率翻倍，预计累计安装量1000万台；到2030年，按照“REPowerEU”规划，居民和服务业热泵存量达到4150万台。
据EHPA数据，要实现热泵在存量建筑中超过30%的渗透率目标，在未来五年内（到2026年）欧盟需要安装2000万台热泵，到2030年需要安装6000万台热泵。若据此推算，到2030年欧洲热泵销量CAGR约为21%，近两年“政策+疫情+地缘冲突”进一步加快了产品普及节奏，欧洲已成为当之无愧的热泵热区。
中国出口至欧洲的空气源热泵占总销量比重高达48.7%，是欧洲的主要供应商，伴随着欧洲市场高景气延续，国内出口企业有望持续受益。
按AHRI的数据，美国热泵年出货规模近400万台，全球最大，虽然成长性不及欧洲，但过去9年的CAGR也接近10%，出货量占美国整体供暖和制冷设备的16%，也是该领域近20年唯一占比呈现趋势提升的子品类。随着《2022年通胀削减法案》的立法通过，在税收抵免和直接补贴等措施激励下，必将会对美国的热泵需求带来新一轮的拉动。
2/ 国内市场：乘风而起
我国空气源热泵规模与政策刺激等密切相关。2016年起，以北京为首的北方地区多省份推出煤改清洁能源政策，并给予空气源热泵大力度补贴，随着各级政府持续推进，“煤改电”项目于2017年达到高位，后续规模基本稳定。2021年国内空气源热泵内销额158.4亿元，同比增长17.2%。与此同时，受益于海外尤其是欧洲市场需求快速上升，特别是在当前欧洲能源危机背景下，2021年以来我国空气源热泵出口快速增长，根据产业在线的数据，2021年我国空气源热泵出口额为45亿元，同比上涨100.7%；2022年上半年预计增长超60%。
2021年“碳达峰”相关行动方案出台，2022年各地“十四五”能源规划陆续落地。随相关建筑减碳要求的加速实施，未来中国热泵市场规模有望持续上升。于此同时，财政部预算报告显示2022年大气污染防治方面拨出300亿元，比去年增加25亿元，将进一步增加北方地区清洁取暖补助支持，也将推动国内空气源热泵产业的发展。在相关政策的支持下，国内市场在煤改电逐步趋弱的背景下，将迎来新的发展机遇。
根据IEA数据，2020年有8.6%的二氧化碳源于建筑物，其中58%用于与供热相关用途。因此对于全球而言，使用低碳的家用供热和制冷设备对实现净零排放有积极意义。作为加热器和空调的高效、节能、环保替代方案，空气源热泵在全球能源升级转型的大背景下将会迎来黄金发展期，助力全球实现碳中和。
