2024中国热泵产业发展报告

中国节能协会热泵专业委员会报告编写单位中国节能协会热泵专业委员会产业在线(北京智信道科技股份有限公司)主编房庆宋忠奎赵恒谊高屹峰参与编写人员杨洁许海生王水杨润王跃1前言本报告是中国节能协会热泵专业委员会第十次编制热泵产业年度发展报告。报告编制的目的是在于梳理热泵产业发展现状及发展趋势,促进行业信息交流,更好地向国家主管部门汇报情况,争取产业发展的支持政策,并为行业同仁提供有益的参考。今年全国两会,"新质生产力"成为备受关注的热词之一。习近平总书记在不同场合多次就"发展新质生产力"作出重要论述、提出明确要求。概括地说,新质生产力是创新起主导作用,摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径,具有高科技、高效能、高质量特征。绿色发展是高质量发展的底色,新质生产力本身就是绿色生产力。热泵技术作为绿色低碳的热能供应方案,具有显著的节能、减碳特征,是替代化石能源中低温热能生产的最优技术方案。无论是建筑领域,还是工业、农业和其他民用领域,在有合适的低位热源的条件下,使用热泵替代锅炉或者电热炉来提供热能,都将大大减少整个国家化石燃料的消耗。发展热泵技术对于我国绿色低碳转型和发展新质生产力意义重大。在我国大力推进绿色低碳发展和高质量发展的时代背景下,热泵技术以其更低碳、更节能、更高效、更安全的特性,受到了前所未有的重视,在大气污染防治、资源能源节约、清洁生产、清洁取暖、可再生能源利用等多方面发挥了积极的重要作用。本报告主要涵盖以制热为主的热泵系列产品,包括空气源热泵热水器(机)、(低温)空气源热泵热水/热风供暖设备、工业生产用热及余热回收、农业环境控制及烘干等特种热泵设备、水地源热泵,以及相关的热泵系统等。本报告的数据年度是2023年自然年度,即2023年1月到12月的数据。报告的数据主要来源于中国节能协会热泵专委会的调研,并与产业在线联合编写。2023年,包括空气源热泵(含天氟地水)、水地源热泵、吸收式热泵在内的总体热泵行业全年总销售额达331.0亿元,同比增长了11.4%,整体仍保持了稳定的增长态势;空气源热泵行业(含天氟地水)的全年销售额达310.2亿元,同比增长11.9%。空气源热泵行业的内销市场规模为246.6亿元,同比增长了18.7%,增速重回两位数;出口以63.6亿元的销售规模,同比2022年下滑了8.5%。空气源热泵供暖销售额为167.1亿元,同比增长29.2%;空气源热泵热水销售额为57.7亿元,同比下滑5.7%;空气源热泵烘干为21.8亿元,同比增长了10.9%随着我国绿色低碳发展的进一步深入,热泵技术还将在更多领域得到推广使用,热泵产业在国际国内都将具有更大的发展前景。中国节能协会热泵专业委员会也将持续不忘初心,与行业各界携手推进热泵供热,助力创造绿色美好生活。本次报告编制过程中得到了国家发改委环资司、住建部、国家能源局等部门领导的关心和支持,多家高校和科研机构,以及产业中多家企业的帮助,在此深表感谢。2 1第一章热泵技术原理与应用前景· 41.1热泵的定义与基本原理· 41.2热泵的种类与特点· 1.2.1空气源热泵· 51.2.2地源热泵· 1.2.3废热源热泵· 1.3热泵技术的应用· 71.4热泵技术在我国绿色低碳发展中的应用前景· 9 1.4.2工业生产· 1.4.3农业环境调控· 161.4.4其他行业· 1.5热泵技术发展· 1.5.1热泵技术的低碳化· 1.5.2热泵关键技术发展· 第二章热泵供热产业发展现状· 2.1热泵供热产业总体规模· 2.2热泵供热产业内外销规模· 2.3热泵供热产业行业集中度· 2.4热泵供热产业区域规模结构· 2.5热泵供热产业上游供应链· 27 282.5.3换热器· 302.5.4变频控制器· 322.6热泵供热产业就业人数· 3第三章热泵供热产业细分应用市场· 3.1热泵供热产业应用市场结构· 3.2热泵供热产业热水应用· 3.2.1家用热水· 3.2.2商用热水· 3.3热泵供热产业供暖应用· 3.3.2天氟地水· 3.3.3热泵热风机· 3.3.4商用供暖· 3.4热泵供热产业农产品烘干应用· 3.5热泵供热产业工业应用· 3.6水地源热泵· 49第四章热泵供热产业发展展望和建议· 4.1热泵供热产业发展展望· 4.2热泵供热产业发展建议· 4第一章热泵技术原理与应用前景1.1热泵的定义与基本原理热泵(Heatpump)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,从而为住宅、商业和工农业供暖、供冷及提供热水等供热服务。热泵机组的组成部件主要有压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构和辅助设备等,吸收式热泵用发生器和吸收器等组合实现压缩机功能。热泵供热的基本原理是逆卡诺循环:压缩机排出的高温高压蒸汽,进入冷凝器,制冷剂蒸气向高温热源放热后被冷凝成液态制冷剂(液化),液态工质经节流装置降压膨胀后进入蒸发器,气液混合制冷剂在蒸发器中吸收低温热源(空气、水或土壤等)的热量而蒸发形成蒸气(汽化),制冷剂蒸气重新被压缩机吸入完成一个循环,周而复始制备热能。这样,将外界低温空气、水或土壤中的热量"泵"给温度较高的用户,故称为"热泵"。如用户使用冷凝器的热量则为制热工况,使用蒸发器的冷量则为制冷工况。特殊情况下,冷凝器的热量和蒸发器的冷量可同时使用。小型热泵通常采用四通换向阀来实现制热与制冷工况的转换,中大型热泵通常采用水路切换实现工况的转换。图1-1为热泵技术原理图。压缩机<压缩机<空气热能等热传输和储存系统可再生能源空气热能等热传输和储存系统可再生能源图1-1热泵技术原理图图1-2给出了电力驱动热泵系统的组成,热泵系统由热泵机组、电能输配系统、低位热源采集系统和热分配系统四部分组成。通过热泵系统能将热源中不可直接利用的热能变为热用户可直接利用的再生热能。现行国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021中第5章可再生能源建筑应用系统设计,对太阳能系统、地源热泵系统和空气源热泵系统做出了规定,明确了空气源热泵在建筑供热系统中的可再生能源定位。很多相关工农业文件中,也已将热泵在工农业中的应用,视为可再生能源利用。当热泵循环的驱动能源是可再生能源(水能、风能、太阳能等)时,热泵就是一个100%可再生、100%无排放的解决方案。5图1-2电力驱动热泵系统1.2热泵的种类与特点热泵的种类很多,分类方法各不相同,常用的是按低位热源种类分类,可分为空气源热泵、地源热泵和废热源热泵等。1.2.1空气源热泵以室外空气为热源(或热汇)的热泵机组,称为空气源热泵机组。空气源热泵是最具有普适性的热泵形式。根据冷却介质的不同,又可分为空气/空气热泵(如空气源热泵热风机等)和空气/水热泵(如空气源热泵热水器、空气源热泵热水供暖机组等)。图1-3是空气源热泵的原理示意图1-3空气源热泵6空气源热泵机组具有以下特点:(1)低位热源最为普遍。空气在空间上处处存在、在时间上时时可得、在数量上随需而取,使得空气源热泵机组的安装和使用都比较简单和方便,应用也最为普遍。(2)室外侧换热器冬季易结霜。空气源热泵机组冬季运行时,当室外空气侧换热器表面温度低于周围空气的露点温度时,换热器表面就容易结霜。机组结霜将会降低室外侧换热器的传热系数,增加空气侧的流动阻力,导致机组的COP及供热能力下降。因此,空气源热泵机组一般都具有必要的除霜系统或防霜措施。(3)机组运行有一定噪声。一方面,空气源热泵机组一般不需要围护结构,布置在室外;另一方面,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流量比水流量大很多,所选用的风机也较大,导致空气源热泵机组有一定的噪声。1.2.2地源热泵以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源(或热汇)的热泵机组,称为地源热泵机组。根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵、地下水地源热泵和地表水地源热泵,如图1-4所示。图1-4地源热泵地源热泵同其他型式热泵相比,具有以下特点:(1)地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。(2)相比空气源热泵,地源热泵机组运行稳定可靠,且不存在除霜问题。(3)地埋管地源热泵冬季从地下取热,夏季向地下排热,当冬夏取热和排热负荷不平衡或热量补充和消纳不充分时,长期使用易造成地温升高或降低,使得热泵的换热效果下降。所以设计时应进行热平衡计算,必要时可采用辅助冷却和加热的方法,控制土壤长期温度波动在允许范围7(4)地下水及地表水地源热泵取水构筑物复杂,较适用于中大规模工程,且应用前应先了解当地水源情况,确定用水方案。大型水地源热泵机组供热能力通常在10003000kw左右,供大型热泵站用的水地源热泵机组供热能力可达到15MW、20MW、25MW、30MW(5)若利用地下水,必须考虑回灌问题,且应结合当地的地质情况考虑回灌方式。回灌困难是目前大多数工程遇到的问题,地下水地源热泵的应用应慎重。以能源活动结束后所排放的不再利用的废热能为热源的热泵机组,称为废热源热泵机组。废热源热泵的热源主要来自生活废热和工业废热,生活废热主要来自于生活废水(洗衣房、浴池、旅馆等的废水)、城市污水等,工业废热主要来自于工业生产排放的废气、废水及其他余热等,如图1-5所示。图1-5废热源热泵废热源热泵同其他型式热泵相比,具有以下特点:(1)实现了废热能源的二次利用,提高了能源利用效率。(2)废(污)水成分复杂,且不稳定,含有多种悬浮物质,絮状物,油脂,固体颗粒,以及生活垃圾,因此污水换热器易出现堵塞、腐蚀等问题,定时清洗需要耗费人力和精力。(3)工业废气往往温度较高,除了用作低位热源外,还可以作为吸收式热泵的驱动热源,并梯级利用。此外,工业废气一般还含有大量的水蒸气,除了利用废气的显热外,还可以利用废气的潜热。(4)工业废烟气中往往含有二氧化硫等成分,遇到蒸汽或水分会形成亚硫酸物质对管板和焊缝产生腐蚀,且废热烟气通常温度较高,所以烟气换热器需要具备耐腐蚀、耐高温等技术要求。1.3热泵技术的应用热泵作为高效、节能、绿色、环保的生态系统,在建筑供暖、车用热泵、热水供应和工业生产过程、农业环境调控中都有着广阔的应用,如图1-6所示。8图1-6热泵技术在建筑业、工业、农业中的应用目前热泵主要用于住宅和商业建筑的供暖。为适应各地区的气候和环境,不同地区的热泵空调系统形式具有不同的特点。例如在寒冷和严寒地区,使用喷气或喷液增技术的空气源热泵以改善其运行特性;在水源充足或者地热源充足的地区,可以采用水源热泵或土壤源热泵供暖。热泵热水机可以为用户提供生活热水,一年四季工作。近年来,二氧化碳热泵热水机得到重视,一方面二氧化碳是环保制冷剂,且二氧化碳跨临界热泵循环放热为变温过程,适合把温度较低的自来水加热到较高温度(65C甚至90C)。对于高温高湿建筑(如泳池、浴室、室内温泉等),在控制室内温度的同时也需对空气进行除湿,以确保室内的舒适。热泵除湿机能把水蒸发的热损失加以回收利用,重新加热水或者室内空气,同时利用冷凝器热量和蒸发器冷量,夏季还可通过户外冷凝器将热量排出,从而实现制冷。我国是农业大国,农产品收获后常需再加工,干燥是一个关键的工艺过程。与传统的燃煤、燃油蒸汽烘干相比,热泵干燥热效率高、除湿快,所得到的干燥制品品质高,且能源消耗量也很大程度降低。稻谷收割时经常遭遇阴雨天,而稻谷热泵干燥机的干燥效率是普通燃油干燥机的1.1倍,但能耗费用却降低60%,用热泵干燥可彻底解决谷物霉变问题。热泵烘干在农业领域的广泛应用将改善农村经济结构,并对农民增收、食品安全等方面带来积极影响。高温热泵系统可以满足大多数工业生产工艺(如石油化工、纸浆加工、陶瓷工业、印刷业、纺织工业和设备生产等)中对高温热水、蒸汽的需求。此外,近年来我国的热泵海水淡化技术也取得了技术突破,采用机械压缩式热泵海水淡化,可直接将海水加热到80ec以上,与现有膜法海水淡化技术相比,可节约能源约40%,成本降低约50%,而且不会造成环境污染。91.4热泵技术在我国绿色低碳发展中的应用前景热泵技术的优势在于能整合可再生或废弃的热源,从而减少化石燃料的需求,同时有效和可控地利用电力或余热供热。热泵在建筑行业、工业生产、农业环境调控中都有巨大应用潜力。热泵技术的应用更在节能减排中扮演重要角色。热泵是供热领域未来发展的重点,是高效利用电能,实现供热设备电气化的关键路径。2014年至今,我国民用建筑每年竣工面积基本稳定在40亿m2以上,每年大量建筑的竣工使得我国建筑面积存量不断高速增长,如图1-7,2020年我国建筑面积总量约660亿m2。如此巨大的建筑规模导致我国目前建筑运行每年二氧化碳的排放在20亿吨以上。据中国建筑节能协会预测,中国建筑行业的碳排放将继续增加,达到峰值时间预计为2039年前后,比全国整体实现碳达峰的时间预计晚9年。图1-7中国总建筑面积增长趋势建筑供热可采用的热源多种多样,包括燃气锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉、电供暖、热泵等。根据目前的排放因子,计算各类建筑热源的二氧化碳排放情况,如图1-8,热泵供热系统在各类供热能源系统中每供1GJ的热量所排放的二氧化碳最少,这也说明热泵技术是实现碳中和的最有效方式。同时,热泵是高效利用电能,实现供热设备电气化的关键路径。因此,热泵技术拥有巨大的节能减排优势,建筑热泵技术应用将为建筑行业带来巨大减排量,建筑热泵应用可从"既有建筑改造"和"新建建筑热泵应用"两方面入手。图1-8不同供热系统的碳排放强度(当前)(1)既有建筑改造规模庞大的存量建筑的低碳改造难度较大,热泵可以在建筑物的深度改造中代替锅炉为建筑进行供暖。与燃煤锅炉相比,其二氧化碳排放量可降低30~50%,尤其是将热泵与其他可再生能源 (驱动能源是风能、太阳能、水能等)相结合,将进一步减少既有建筑的能源需求,充分发挥可再生能源替代一次能源的潜力。当热泵用于医院、发廊、学校、集体宿舍等既需要热水又需夏季空调的建筑时,经济效益非常显著。由于建筑部门的用热温度大多在100c以下,以现有热泵技术水平,可以直接采用生活中的常见低位热源对这个温区进行供热。此外,热泵替代锅炉,可直接对接供暖和热水供应系统,末端系统不需要额外改造。据国际能源署测算,2019年热泵在全球家庭用能中的占比仅为5%,预计2030年这一比例将提高到22%,这将降低供暖能耗,为建筑部门减少50%的碳排放。实现建筑部门的零碳转型,同样需要推进居民家庭生活热水的全面电气化。如图1-9所示,随着人们生活水平的提高,生活热水的普及率迅速增长,2013~2019年中国城镇居民家庭每百户淋浴热水器拥有台数从80.3台迅速增长至98.2台,基本实现了城镇家庭热水器普及。近年来,热泵热水器在我国家用热水器市场上逐渐兴起。图1-9中国城镇居民家庭平均沐浴热水器拥有量现有价格体系下,燃气热水器、蓄热式电热水器及热泵热水器的运行费用如表1-1所示,热泵热水器年运行费用最低。虽然目前热泵热水器的设备价格还高于普通燃气热水器与蓄热式电热水器,但随着市场规模扩大,其价格也会逐渐下降。从我国建筑领域零碳转型以及节能减排角度看,大力推广热泵热水器、实现生活热水电气化指日可待。表1-1各类热水器运行费用热泵用于建筑供暖、热水和除湿虽然具有较低的能源需求,但仍需要努力提升系统的集成水平,构建以热泵为核心,融合供暖、热水、新风系统等集成解决方案。(2)新建建筑应用实现碳中和需要继续推动超低能耗建筑发展,消除常规的化石能源供热方式,以被动式技术为基础,结合分布式可再生能源和先进热泵技术,有效降低建筑用能。热泵的特性使其成为超低能耗建筑的理想技术,包括近零能耗、被动式建筑设计等。中国2019年正式实施《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019,高性能围护结构、建筑能源系统、暖通空调系统及可再生能源建筑一体化设计是近零能耗建筑示范项目的核心。将可再生能源与热泵技术结合可以大幅度降低建筑能耗,将热泵与蓄热设备结合还可通过蓄热克服能源需求与供应之间的时间差,为电网削峰填谷。我国幅员辽阔,南北气候差异大,建筑的类型和特点不尽相同,在建筑低碳设计中也不能简单堆砌可再生能源技术与热泵系统,而应根据不同气候环境特点、建筑负荷需求,因地制宜的采用包括热泵系统在内的低碳技术。此外,还应当注意热泵系统的安装、调试、运维和监控等,最大化地实现节能,降低建筑部门的二氧化碳排放。1.4.2工业生产我国50%~70%的工业能耗都以热能形式消耗,并且45%为中低温热量(小于250ec),大多在80C~170ec之间。用热泵提供这部分热量将显著减少化石能源消耗和二氧化碳排放。根据2021中国统计年鉴,工业部门加热应用<80C的热量需求为21.1亿GJ,80ec~160OC的热量需求为21.0亿GJ。按照目前技术水平,热泵制备出<80ec的热量完全可行,80ec~160OC的热量已经有技术突破,出现了多个示范性应用。因此,这两个温度范围合计42.1GJ的用热需求,将是工业热泵近期拓展的重要领域。厘清工艺用热需求、识别应用场景、嵌入现有工艺链条、逐个行业整体突破有利于工业热泵推广应用。表1-2工业部门加热应用的温度水平及需求估计(亿GJ)热泵可用于各种工业部门的供热电气化,通过提供能源或利用余热作为能源,热泵技术可支持各种典型工业生产。通过提供能源或利用余热作为能源,热泵技术可支持的典型工业包括造纸、食品饮料、化学、汽车、金属、塑料、机械工程、纺织品、木材等。热泵在工业生产中的应用场景非常丰富,下面列举了热泵在工业中具有较大发展潜力的典型应用。(1)高温工业热泵热泵技术在工业应用中的可行性取决于生产需要的温度水平。常温热泵的冷凝温度小于60ec,中温热泵的冷凝温度在60C~90C,目前中低温热泵的技术相对较成熟,市场上也有大量的商业化产品。高温热泵能够提供高达150ec的热媒介质,我国现已开发成功多种方案和多款原型机,如热泵蒸汽发生系统,正在进行产业化,已投入商业使用。可以预见,在碳达峰、碳中和的大背景下中,高温热泵是未来热泵技术研究的重要方向之一,技术突破将导致的性能和可靠性的大幅提升,应用前景十分广阔,市场前景不可限量。日本神户制钢公司2011年在世界上首先制造出了直接采用压缩机,不需辅助加热设备就可以产生蒸汽的超高温热泵机组。目前按产生蒸汽的温度分为两种:SGH120和SGH165,分别可产生100C~120ec和135C~175C的蒸汽,可对工厂内的温排水实施热回收,适用于食品、药品、轻化工等工业的原料浓缩及干燥等多种工序。其原理如图1-10所示。图1-10SGH120蒸汽热泵系统流程图(2)余热回收目前,我国工业能源利用率低于世界平均水平,工业产品的平均单位能耗比发达国家高出约30%,工业消耗的能源有50%以上转变为废气和废水形式的余热,但仅有30%的废热得到回收再利用。大量的工业余热为热泵的使用提供了良好的条件,利用中高温热泵技术,结合具体工艺生产进行系统性的设计,不但可减少对环境的热污染,又可把低温余热提高到可直接利用的温度,提高能源的利用率,降低二氧化碳排放。如在原油产业中,原油在联合站的加热分离和集输都要消耗大量的热能,目前热能主要由燃油锅炉和天然气锅炉提供。利用高温热泵对石油开采过程中油水分离产生的30~50ec的余热水进行热回收,输出70ec90C的高温热水,取代原油加热炉对输油管道进行加热,可以降低原油的粘度,提高原油输送效率,同时节省外供热,从而获得节能效果。原油集输系统加热工艺原理如图1-11所示。另外,生产酸奶制品过程中,要对牛奶进行一级降温,须将37C冷却水降至3032C循环使用,同时车间每天需要用80ec85C的热水进行间歇式清洗,应用高温热泵+蓄热水箱系统回收冷却水中的热量制取高温热水供清洗生产线使用,充分利用低谷电价,省掉了冷却系统,同时节省外供热的能源消耗,节能和经济效果良好。酸奶厂的热泵工艺原理如图1-12所示。图1-11原油集输系统加热工艺流图1-12酸奶厂应用热泵流程利用热泵还可以回收电厂冷却水、工业废水和城市污水排放中所含的热量。工业废水的出水温度往往比较高,利用水源热泵回收其中的热量,可以用于冬季供暖或生产工艺,并逐渐应用于石油、化工、冶金、纺织、食品等各行业。据统计,直接利用加热泵技术回收电厂余热和工业余热可承担170亿平米的供热面积。利用城镇污水资源,发展污水源热泵具有显著的减排效益。现阶段,我国城市污水年排放量约750亿吨,所含热能按4"C温差回收和利用50%的水量估算,可实现约4.5亿m2建筑的清洁取暖。污水热能回收所具有的节能环保特征完全契合清洁取暖需要,在排除污水换热器阻塞引起的换热器频繁拆洗和传热性能低下等技术难题后,将使得工程应用迅速推广。(3)工业干燥技术工业干燥是一项高耗能操作,在各种工业部门总能耗中,干燥能耗大约为4%(化学工业)35%(造纸工业)之间。在中国,干燥能耗在528KJikgH2o,而美国的工业耗能中有12%用于干燥。利用热泵技术降低干燥能耗对于减缓能源紧张局面具有重要现实意义,目前已在锂电池生产工艺干燥环境控制等领域得到批量应用。如图1-13所示,热泵干燥系统工作时,热干空气进入干燥室内吸收物料水分,变成热湿空气,制冷剂在蒸发器吸收干燥室排出热湿空气中的全热,蒸发为气体,经压缩机压缩后被输送到冷凝器中放出冷凝热,加热蒸发器脱水后的干冷空气,由冷凝器出来的干热空气再进入干燥室,对湿物料进行干燥。干燥空气和制冷剂均实现闭式循环。热泵干燥系统相对传统干燥技术虽维护要求较高,但有着高效节能(例如热泵低温干燥木材时可节约能耗40%~70%,干燥污泥的节能率达20%~50%)、干燥过程参数易控制、干燥时间短(相较于传统的干燥方式时间可缩短1/3)、无废气排放、环境友好等特点。图1-13热泵干燥流程图(4)冷热联供系统针对既需要制备热水,又需要制冷冷藏的工业场景,可采用冷热联供技术,避免能量的浪费。设计高温热泵与制冷机组串联式冷热联供系统,在自适应控制下能满足冷热负荷需求,使热泵工作在高效段,压缩机达到节能稳定运行。将冷凝蒸发器与热回收换热器结合组成冷热联供系统,采用两组换向装置控制供能的最佳匹配。在热负荷大时,由冷凝器吸热补偿;在冷负荷大时,由冷凝器分流散热;在不同工作负荷时,由冷库压缩机和高温热泵联合满足制冷和供热需求。图1-14高温热泵冷热联供系统总体而言,工业生产过程上下游联系紧密,碳中和目标必将改变现有生产流程,势必也带来整体产业链的变革,促进工业生产用热的技术革命和工业热泵的应用。1.4.3农业环境调控受经济发展水平、气候环境、技术、政策等多重因素的影响,不同国家和地区农业碳排放总量与结构占比存在较大差异。自20世纪90年代以来,全球的农业碳排放增加了14%。中国作为第一农业大国,农业碳排放占总排放的比例出现明显下降,但农业碳排量始终高于欧盟和美国(见图1-15)。目前,农业碳排放保持在7%~8%的水平,虽然从总体上看占比不高,但随着碳中和目标的推进,农业部门必须在减排上发挥更大作用。热泵在当前农业环境调控领域主要应用于农业生长环境调控与农产品加工,开发应用潜力巨大。一方面工农业节能和环保要求越来越高,各个行业都在制定具体的能耗限额指标;另一方面,在农业生产中,农产品深加工的比例也在逐年提高,这为热泵的应用创造了良好的条件。图1-15农业部门碳排放绝对值及其占本国总排放量的比重(1)农业生长环境调控农业生产需要提供与作物、畜禽生长相适应的环境条件。由于热泵具有供热和除湿等功能,且能耗远低于传统的热风炉、暖风机等,是节能环保的应选替代技术,可应用于农业生长环境调控。在农业设施调温方面,主要针对农业温室大棚和农业畜禽猪舍,目前大多应用空气源热泵和地源热泵。目前已有大量实例证明在农业温室环境中采用热泵相比燃煤加热可节约20~60%的能源消耗。由于单一种类热泵具有一定局限性,可通过复合型热泵发展多能互补技术。复合型热泵可充分利用各种能源,多种能源互为备用,根据环境和时间的不同切换工况,打破地域和环境的局限性,提高能源利用率。因此未来热泵在农业设施上的广泛应用,复合型热泵将会成为今后的重点发展方向。在我国农村,有丰富的环境热源,热泵技术具有高效、容易控制、节能环保的特点,在设施农业环境调节中,具有较好的应用前景。(2)农产品加工农副产品富含糖、蛋白质、维生素等营养物质,同时又富含水分,为便于运输、贮藏及加工,常需要进行干燥等加工作业。与常规干燥方式相比,热泵农产品干燥具有以下特点:1)能源利用率高,运行费用低,表1-3是热泵与不同形式系统干燥农产品的比较;2)低温干燥可有效减少氧化和化学分解等现象,特别适应热敏性农副产品的干燥,干燥产品质量高;3)干燥条件可调,表1-4给出了部分农产品的干燥参数,可见热泵适合多种农产品的干燥;4)热泵系统中蒸发器的除湿效率高,相比传统的干燥方式时间可缩短1/3;5)采用闭路循环的热泵干燥系统时,干燥工艺不受外界环境气候的影响,干燥过程稳定,也无环境污染问题。表1-3热泵与不同形式干燥系统的比较表1-4部分农产品干燥参数目前热泵已用于木材、食品、粮食、种子、果蔬、烟草等行业中,农产品的热泵干燥工程实例已可见经济效益,是热泵农业工程应用的一个重点方向。农业的全面脱碳需要创新农业生产技术与方式,提高农业生产效率。但由于传统农业惯性强,新技术难以快速渗透,而目前热泵设备的投资仍较高,农业新技术的普及需要政策的鼓励和支持,吸引资本及优秀人才加入。1.4.4其他行业交通运输是全球减排的重点领域之一,目前交通运输部门的温室气体排放量占全球总温室气体排放量的23%,是排在工业和建筑之后的第三大温室气体排放源。在能源、工业等部门碳排放增速趋缓甚至下降时,中国交通部门的碳排放却在继续增加。2021年交通运输排放约占我国碳排放总量的10.4%,特别是公路运输,占全国交通运输碳排放总量的85%以上,是交通碳排放绝对的主体和减排重点。据统计,美国、欧盟和日本交通部门排放达峰时千人乘用车保有量分别为845、423和575辆,而中国目前仅有173辆,远低于其饱和值水平,中国汽车保有量仍然呈持续增长态势。随着新能源汽车行业技术的快速发展,汽车从传统燃油汽车朝新能源方向发展是大势所趋,并且也是我国汽车行业的重点政策。冬季燃油车可利用发动机余热提供足够的热量,而电动新能源汽车面临着电机余热不足以维持冬季尤其极寒天气下乘员舱的热环境。采用PTC材料电加热的热电效率不可能大于1,这将大幅降低整车电池的剩余电量,满负荷制热时电动汽车续航里程降低近50%。热泵利用电能可以实现2~3倍的热量输出,热泵汽车空调是目前效率最高的解决方案。1.5热泵技术发展1.5.1热泵技术的低碳化热泵技术的推广应用能有效降低用户的二氧化碳排放,但热泵设备生产、安装、维护、拆除等也会产生二氧化碳等温室气体的排放,应注重热泵技术自身低碳化研发和应用。热泵常采用制冷剂,制冷剂在热泵系统中不断循环,并通过自身的相态或状态变化实现制热功能。制冷剂是非二氧化碳温室气体排放关注的重点。制冷剂温室效应一般采用全球变暖潜能 (Globalwarmingpotential,GWP)指标衡量,表示非二氧化碳气体中一个碳原子与二氧化碳气体中一个碳原子所产生的温室效应之比。另一个表示制冷剂环境影响的指标是臭氧破坏潜能(ozoneDepletionpotential,ODP),指制冷剂对臭氧层的破坏能力大小,以R12的破坏能力为基准1。表1-5给出了几种常见制冷剂的GWP和ODP值。表1-5常见制冷剂的GWP和ODP值因此,如现在正大量应用的HFC类制冷剂,尽管从质量上来说排放量远小于二氧化碳,但其GWP值相对较高,对气候变化的影响不容轻视。诚然,HCFC、HFC类制冷剂只有排放到大气中才会产生温室效应,形成碳排放,理论上通过改进密封工艺,实现热泵运行过程中的无泄漏,可实现运行过程中的制冷剂零碳排放。但实际冷媒的回收和处理等,都存在很大的困难。应该发展新型的低GWP热泵制冷方式,如采用二氧化碳等自然工质,是发展的方向。目前制冷剂实际排放出现在维修和拆除过程中,需通过严格的政策机制,形成制冷剂回收制度,禁止各种场合下的制冷剂直接排放,可有效消除这部分非二氧化碳温室气体排放。近年来,制冷剂的回收和再利用技术开始研发,但成本较高。若从避免排放的角度,当回收制冷剂难以处理和再利用时,可以采用燃烧方式,使其转变为二氧化碳排放,GWP降为1。《蒙特利尔议定书基加利修正案》规定,发达国家从2019年开始冻结,发展中国家从2024(中国)或2029(印度)开始冻结并削减高GWP制冷剂,分别到2035年和2045年达到冻结年度产量的15%(发达国家)或20%(中国)。我国目前正处在淘汰HCFC类(如R22)制冷剂的阶段,将在2030年完成;2024年开始淘汰HFC类(如R134a、R410A、R407C等)制冷剂,未来我国制冷剂的发展趋势如图1-16所示。制冷剂替代一方面是积极研发零ODP、低GWP的合成化合物,另一方面是采用自然工质,如二氧化碳、水、CH类化合物等,并重新评估其在热泵领域中的应用前景。HFO类制冷剂的前景,在欧洲等市场受到PFAS问题等挑战,具有不确定性,需密切关注。图1-16制冷剂的发展趋势除此之外,还应关注热泵设备生产、运输、安装、维护、改造及拆除等环节、热泵技术相关企业和上下游企业中的二氧化碳和非二氧化碳类温室气体排放,在加大热泵技术应用的同时,降低其自身的碳排放。1.5.2热泵关键技术发展热泵技术不仅具有显著的节能减排优势,其应用场景也非常丰富,几乎深入了社会发展、人民生活的方方面面。热泵技术经过长时间的发展,已经取得了突出的技术进步,但是仍有多技术亟待突破。(1)压缩机技术。压缩机是热泵机组的核心部件,其性能直接影响着热泵机组性能和能效。1)压缩机自身技术包括:磁悬浮或无油轴承技术、高频矢量变频技术、高速永磁电机技术、仿真技术、变压比技术、多级压缩技术等新技术的发展。2)压缩机与热泵整机匹配,实现整机能效提升;3)压缩机国产化,加大研发力度,扩大自主研发生产压缩机范围,巩固热泵制造技术安全。(2)热泵多场景应用设备研发。热泵技术应用场景十分丰富,除了建筑外,工业、农业、交通等各领域都有应用,不同应用场景对于热泵供热温度、运行方式、压缩机容量等各种特性都有自身要求,针对不同的应用场景开发更具有针对性的热泵机组,拓展热泵应用范围是发展方向之一,包括:1)高温热泵,工业很多用热需求高于100ec,未来高温热泵技术生产蒸汽和高温热水,将满足一大部分的工业应用;2)超低环境温度热泵,近年超低环温热泵技术发展较快,成为我国特色,未来应进一步研发,满足严寒地区空气源热泵的应用;3)交通热泵,近年来电动汽车迅猛发展,而热泵作为汽车热管理的重要技术,电动汽车热泵需求将会更加巨大,需要开发更高效的适用于汽车应用场景的热泵。在热泵多场景应用设备研发方面,不少企业取得突破。比如2024年美的楼宇科技携绿色供热产品矩阵及工业园区、农林牧渔、城乡集中供暖、户式采暖等多场景解决方案亮相行业,并重磅发布了美的雪焰空气源采暖热泵、美的暖家III空气源采暖热泵、美的ArcticHT空气源采暖三联供热泵三款户式热泵产品及美的禹10MW大温升高温离心热泵机组、美的·烈焰R32全直流变频风冷大涡旋热泵机组两款工商用热泵产品,助力各行各业应对低碳供热转型挑战。图1-16美的多场景解决方案(3)低GWP工质及相关技术研发。上节已经指出,HFC类制冷剂工质泄漏会造成温室气体排放。随着热泵普及,如何减少工质对环境的影响也成为了重点发展方向。未来制冷工质主要有三大发展方向:工质替代、减少泄露、特殊应用场景工质研发。1)工质替代,一方面是采用自然工质,如二氧化碳、水、CH类化合物等;另一方面是研发零ODP、低GWP的合成化合物及热泵系统;2)减少泄露,除技术层面改进,重要的是政策法规的完善和严格执行,通过严格管理机制减少制冷剂泄漏,推进制冷剂的使用、回收与再生规范化;3)特殊应用场景工质研发,一方面满足工质环保性能,另一方面适应高温、低温等特殊应用场景,并研发配套的载热载冷和润滑剂。在工质替代方面,比如海立热泵热水器,采用了直流变频滚动转子式co2压缩机,以天然工质co2为制冷剂,适用于co2热泵热水器跨临界循环系统。Co2跨临界循环时,压缩机吸气压力低于临界压力,蒸发温度低于临界温度,循环的吸热过程在亚临界条件下进行,换热过程主要依靠潜热来完成。其高压侧处于超临界区,且高压侧存在温度滑移,与水路的换热温差更小,热泵热水器出水温度可达90ec以上。图1-17海立热泵热水器用直流变频滚动转子式co2压缩机(4)热泵与蓄热技术结合。随着碳中和的进行,可再生电力规模逐渐增大,但是可再生电力波动性明显,电力峰谷差价较大。热泵与蓄热技术结合可利用谷电产生热量并蓄存,帮助电力系统进行调峰,同时降低供热运行费用。热泵与蓄热技术的结合可以采用主动式蓄热技术,如设置各类蓄热装置;也可以采用被动式蓄热方式,如供暖时用建筑围护结构、家具等蓄热。另外,各类余热或自然热源均具有波动性或季节差异性,将热泵与跨季节蓄能技术结合,也能改善跨季节蓄能的稳定性和经济性。热泵与蓄热技术结合的方式、运行调控、可靠性和经济性等均是发展关键技术。(5)热泵供热系统能效提升。根据应用场景自身属性,应用适宜的热泵系统;匹配热泵系统源网荷储各环节,实现系统整体能效提升;热泵系统与大数据、人工智能、数字孪生等相结合,实现热泵供热系统的智能化。比如,2023年9月份四季沐歌发布清洁能源耦合操作系统CAS2.5,实现了分布式能源站从1.0基础(半自动化控制)到2.0升级(供暖系统实现算法节能设计控制一体化)到2.5迭代(全热能系统设计控制一体化),实现清洁能源多能耦合智慧化管理,自动化操作,解决了空气能能源站运行手动调节、集中化霜、固定水温等行业难题,提升系统运行效率,降低系统运行费用和减少运维人员及运维工作量,同时实现了维修故障主动排查及信息传递,有效保障能源站稳定长期运行。图1-18四季沐歌空气源热泵能源站智控技术发布(6)其他方向。热泵生产过程也会产生碳排放,因此未来需要进一步优化生产工艺,减少生产过程碳排放,将减碳进行得更加彻底;另外,研发更长寿命的热泵系统,降低热泵生产、拆除碳排放。第二章热泵供热产业发展现状2.1热泵供热产业总体规模2023年,包括空气源热泵(含天氟地水)、水地源热泵、吸收式热泵在内的总体热泵行业全年总销售额达331.0亿元,同比增长了11.4%,增幅虽然创近三年新低,但整体仍保持了稳定的增长态势(如图2-1所示)。图2-12019-2023年热泵行业市场规模(亿元,%)2023年,我国空气源热泵产业(含天氟地水)全年销售额达310.2亿元,同比增长11.9%,增速较前两年略有下滑(如图2-2所示)。出口市场遇冷在一定程度上拉低了整体空气源热泵市场的增速。在经济下行的背景下,内销市场逆势增长引领了整体行业的发展。图2-22021-2023年空气源热泵供热产业市场规模(亿元,%)2023年作为疫情结束之后的第一年,整体空气源热泵市场在上半年焕发出新兴活力。线上、线下的活动增多,企业对于全年的市场预期积极乐观。但是下半年,整体市场受到经济下行、消费低迷以及工程市场投资谨慎的影响,增速有所放缓。综合全年的市场表现看,空气源热泵产业抗住了宏观环境所带来的不利影响,呈现出稳健的增长态势。细分产品方面,供暖再次成为拉动整个空气源热泵产业的核心动力。2023年,在户水煤改电和户风煤改电两大政策类产品仍保持较高增长的前提下,整体供暖市场迎来了全面增长。企业层面,综合来看竞争日趋激烈。综合实力强劲的企业竞争力逐渐增强。对比来看,热泵企业依托北方供暖市场的发展,整体市场表现优于空调企业。2.2热泵供热产业内外销规模2023年,我国空气源热泵产业内销市场规模为246.6亿元,增速重回两位数,同比增长了18.7%;出口市场一改近五年以来的增长态势,以63.6亿元的销售规模,同比2022年下滑了8.5%就当前的空气源热泵市场来看,内销仍然是整体市场的核心驱动根基(如图2-3、2-4所示)。图2-32021-2023年空气源热泵内销市场规模(亿元,%)图2-42021-2023年空气源热泵出口市场规模(亿元,%)2023年空气源热泵国内市场受到房配市场低迷、消费不振,需求萎缩以及项目回款周期长,行业内卷加剧等诸多不利的影响,但仍然交出完美的答卷。这一方面来源于有利的政策导向,空气源热泵凭借其绿色节能低碳的优势在多年的市场环境验证和实战中收获了认可;而另一方面正是在这样不利的宏观背景下,企业加大了对于空气源热泵市场的推进力度,通过品牌、渠道和产品的深度建设抢占市场份额,开创更多市场发展空间。内销方面内销方面,无论是煤改电还是渠道市场,均迎来了较好的增长。具体到产品方面,家用采暖的整体表现更为突出,而商用采暖也在投资谨慎、商业项目萎缩的大环境下呈现了较好的发展;与采暖产品对比来看,热水产品2023年增长相对乏力。中国空气源热泵主要出口到欧洲、大洋洲等地,其中欧洲是中国空气源热泵的主要出口市场,约占整体市场的62.0%。大洋洲、亚洲、北美洲以及其他地区分别占15.9%、10.3%、6.9%和4.9%(如图2-5所示)。从2023年整体空气源热泵出口市场表现来看,欧洲仍然是全球最具增长潜力和发展空间的市场。中国空气源热泵出口市场下滑与外销主要国别意大利和波兰市场呈现大幅下滑有关。与此同时也要关注到西班牙、德国、比利时等欧洲其他国家的需求增长。2023年,大洋洲和北美洲需求也有所增长也有所增长,中国空气源热泵对澳大利亚和美国等国家的出口均有较好表现。图2-52023年中国空气源热泵主要出口洲别结构(按销售量,%)2.3热泵供热产业行业集中度从近三年空气源热泵品牌集中度变化趋势来看2.3热泵供热产业行业集中度从近三年空气源热泵品牌集中度变化趋势来看,行业前三(TP3)、前五(TP5)和前十 (TOP10)企业的市场占有率均呈现下滑趋势。2023年前三企业所占比例下滑幅度最小,比2022年下降了0.9%,前五和前十企业的市场份额均下滑了1.6个百分点(如图2-6所示)。图2-62021-2023年空气源热泵(不含烘干)行业集中度变化趋势(按内销额)从2023年企业的总体市场表现来看,受到出口下滑的影响,出口占比较大的企业销售受到影响较大。而整体市场出口占比较小,以内销为主,且出口仍在大力发展中的企业在2023年的综合表现则更为理想。综合企业在2023年的整体表现,空气源热泵企业的表现比空调企业更为出色。2023年,可以明显看到热泵企业在有所为与有所不为中相比以往有着明确的改善,不少企业会果断拒绝回款较差的房地产配套以及政府招投标项目,把费用更多地投入到产品研发、市场营销、渠道拓展与支持等方面。这些费用的投入在品牌建设中体现出了应有的价值。因此整个行业的品牌竞争朝着有序良性的方向发展。2.4热泵供热产业区域规模结构从区域结构来看,2023年区域受益最大的还是北方。其中华北、西北以及东北市场均呈现较快的增长速度。北方市场无论是煤改电还是零售市场,在多年市场积累下已经形成了稳定成熟的应用渠道和体系。在南方市场,伴随着消费升级,包含天水地水以及相应配套的舒适家居需求逐渐增多,市场应用也越来越广泛,但是在经济下行、整个消费环境低迷的大背景下,其市场增速较往年有所放缓。图2-72022-2023年空气源热泵(不含烘干)各区域市场占比(按内销额)就整体市场的潜力区域来看,北方市场中西北和东北仍有较大的增长潜力。特别是借助煤改市场的推进,当地区域市场对于空气源热泵产品的认知度逐步提升,样板工程的建立也让更多的渠道商认可空气能产品,并且以此带动零售市场的销售。南方市场中除了华东市场外,华中以及西南市场仍有更进一步的拓展空间。其中华中市场除了空调企业外,热泵企业也在逐步试探其冷暖产品的应用,以期获得更多的市场空间。2.5热泵供热产业上游供应链2023年,热泵压缩机行业保持稳步增长,总销售规模达到667.35万台,同比增长3.0%。从产品的上下游联动来看,行业销售市场的增长基本同下游空气源热泵的发展态势趋同(如图2-8所示)。整体来看,在热水、采暖、烘干等终端需求释放的前提下,压缩机整体节奏呈现稳中有进态势。2023年空气源热泵行业表现稳定,细分产品方面,空气源热泵热水受整体消费预期不足、房产市场以及整体的经济环境影响较大,采暖和烘干市场表现相对稳健,尤其是煤改电市场的再次兴起,为户式热泵热风机采暖提供了更大的增长空间。注:图中统计数据为热泵整体行业用压缩机,含供暖、热水及烘干等用途图2-82021-2023年我国热泵压缩机销售情况(万台,%)能源危机与碳中和目标的双重作用,整体推动热泵领域高质量发展,而作为重要引擎效能的压缩机产品发展同样值得关注。依托产品技术的不断提高以及多场景终端需求的适配化应用,空气源热泵压缩机出货量也在持续扩容。在2021年和2022年连续两年的高增长之后,2023年上游热泵压缩机行业以3.0%的速度小幅上升,转子压缩机凭借制冷量的扩大优势增长2.4%,螺杆压缩机基数较小实现15.6%的增长,涡旋压缩机上升8.0%(如图2-9所示)。随着空调能效新国标《房间空气调节器能效限定值及能效等级》(GB21455-2019)于2020年7月1日正式实施,将低环境温度空气源热泵热风机等新型空调类产品纳入了能效评定的要求,空气源热泵行业的发展正在沿着有序化、合理化、正轨化方向不断迈进。图2-92022-2023年我国热泵压缩机行业细分应用销售情况(按总销量,万台)从细分应用来看,热泵压缩机主要分为三个应用领域:热泵热水、热泵采暖及热泵烘干。细分产品来看,目前转子式压缩机大部分应用于热泵热水和热泵采暖,二者占比加起来达到近99%;涡旋式压缩机在热泵热水领域的应用比例相对较高,占到了52.7%的市场份额,其次是热泵采暖应用,占比达到35.1%,近几年用于烘干应用的机型占比提升较快,2023年已经达到12.2%;螺杆式压缩机目前则主要以热泵采暖应用为主(如图2-10所示)。图2-102023年我国热泵压缩机行业细分应用占比(按总销量)2.5.2阀件2023年,我国暖通空调阀件市场在上一年度低基数的基础上规模再创新高,全年国内销售量约为60278.7万只,同比增长16.5%。从下游四大应用领域来看,2023年家用空调、商用空调、冷冻冷藏及空气源热泵市场用阀件均有不同幅度增长,其中除家用空调市场受全球厄尔尼诺及基数影响,2023年呈现双位数增长,其余三大应用领域增幅在5%左右。2023年,空气源热泵整机出口市场受欧洲政策方面影响不及去年,但国内市场呈现良好走势。整体来看,空气源热泵市场延续了上一年的增长走势,2021-2023年呈现连续三年的增长。2023年,空气源热泵用阀件国内销量约为1384.2万只,同比2022年增长6.5%(如图2-11所示)。从增速上来看,相比2022年市场增速有所放缓。从市场体量来看,虽然热泵用阀件市场近年来呈连续增长之势,但体量仍相对较小。图2-112021-2023年我国空气源热泵用阀件销售情况(万只,%)热泵用阀件的产品结构与商用空调用阀件基本一致,包括截止阀、四通换向阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、电磁阀与球阀。其中截止阀、四通换向阀、电子膨胀阀三大类产品需求量最大,产品结构占比分别为42.0%、26.7%、27.4%,合计比例超过96%,相较2022年总份额有小幅提升(如图2-12所示)。图2-122023年我国空气源热泵用阀件产品结构(按内销量)从热泵市场用阀件的品牌特征来看,近年来格局基本保持稳定态势。其中以三花、盾安为首的国产品牌,产品线覆盖较广,品类较全,并占据市场主要份额;而以丹佛斯、鹭宫等为首的外资品牌,则更多的侧重于像电子膨胀阀等更加高附加值的产品(如表2-1所示)。表2-1我国空气源热泵用阀件重点企业产品分布热泵用阀件的产品结构与商用空调用阀件基本一致,包括截止阀、四通换向阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、电磁阀与球阀。其中截止阀、四通换向阀、电子膨胀阀三大类产品需求量最大,产品结构占比分别为42.0%、26.7%、27.4%,合计比例超过96%,相较2022年总份额有小幅提升(如图2-12所示)。图2-122023年我国空气源热泵用阀件产品结构(按内销量)2.5.3换热器2023年,我国空气源热泵用换热器市场规模约32.0亿元,同比2022年增长9.8%(如图2-13所示)。其中,翅片换热器约18.8亿元,微通道换热器约0.8亿元,壳管换热器约3.0亿元,同轴套管换热器约7.7亿元,钎焊板式换热器约1.7亿元。细分产品来看,热泵产品外机换热器全部采用翅片换热器,因此,翅片换热器占比较高;与此同时,空气源热泵内机换热器种类较多,如微通道换热器在空气源热泵热水器中使用率较高,且发展趋势较快。图2-132021-2023年我国空气源热泵用换热器市场规模(亿元,%)不同种类的换热器,具有不同的特点,因此,换热器具体应用特征以及发展趋势也各不相1)翅片换热器翅片换热器具有技术成熟、应用广泛、性能稳定,耐腐蚀等特点。我国暖通制冷行业中,家用空调因体量较大,用翅片换热器需求规模最大;其次为商用空调领域;商用制冷和热泵领域规模相对有限。2023年,我国暖通制冷用翅片式换热器实际使用规模约718.8亿元,同比增长11.5%;其中,空气源热泵领域翅片换热器规模18.8亿元,同比增长7.0%2)微通道换热器微通道换热器是一种高度紧凑的热交换器,与传统翅片管换热器相比,具有体积小、重量轻、换热效率高、制冷剂充注量少、价格低、耐腐蚀性差等特点。2023年,我国暖通制冷用微通道换热器实际使用规模约7.48亿元,同比增长8.0%,其中热泵用微通道换热器规模0.8亿元,同比下滑1.4%,主要应用于热泵热水器。3)同轴套管换热器同轴套管换热器内管采用多头螺纹管结构,换热性能好,水流通道大,抗冻性好,耐脏、耐堵,特别适合于北方采暖用冷凝器、热泵热水机和水地源热泵。2023年,我国同轴套管换热器国内销售额为7.7亿元,同比增长18.0%。从应用细分来看,同轴套管换热器主要应用于热泵领域,套管换热器制冷性能受限,但用于制热技术成熟、性能稳定,北方采暖以套管换热器使用为主流。4)壳管换热器壳管换热器具备换热性能好,耐压强度高,耐脏、耐堵、抗冻性能好等优点,在北方商用(工程)采暖市场得以广泛应用,包括模块机、低温商用模块机、户式水机等。得益于下游应用市场规模的增长,2023年壳管换热器国内销售额约14.94亿元,同比增长11.4%,其中空气源热泵领域用壳管换热器规模3.0亿元,同比增长11.0%。5)钎焊板式换热器与同轴套管换热器相比,钎焊板式换热器应用更为广泛,可同时实现冷暖功能,广泛用于南方采暖、商用空调、商用制冷等领域,市场前景广阔。其对水质的要求较高。随着欧洲热泵市场的火爆、两联供市场的快速增长,钎焊板式换热器规模增长较快,2023年国内销售额约13.8亿元,同比增长10.5%,其中热泵领域需求规模约1.7亿元,同比增长9.8%。图2-142023年我国空气源热泵用换热器产品结构(按内销额)整体来看,空气源热泵用换热器行业品牌集中度不高,且不同产品有差异化的品牌格局与特征:翅片换热器大多数以整机自配套为主,外购需求相对薄弱,外供品牌以盾安、常发、诺而达等为代表;微通道换热器的生产企业较多,如三花、丹佛斯、盾安、康盛等品牌;同轴套管换热器的生产企业较多,代表性企业有沈氏、英特、奥太华等;钎焊式板式换热器生产企业有阿法拉伐、丹佛斯、舒瑞普等,近几年国内板式换热器生产企业规模也逐渐上量,如唯益、宝得、三花等;壳管换热器代表性企业有盾安、英特、南京冷德、世林博尔等。2.5.4变频控制器2023年,我国空气源热泵采暖机组用商用变频控制器需求为48.0万只,较2022年同期增长30.8%(如图2-15所示)。商用变频控制器的需求和下游市场有着强关联性,随着下游规模及变频率的逐步提升,带动了商用变频控制器市场的需求增长。图2-152021-2023年我国商用供暖机组用变频控制器需求情况(万只,%)2023年,天水地水、天氟地水持续稳定增长,户水煤改电增长较明显,促使整体空气源热泵商用采暖市场持续稳定增长,而且变频比例也在逐渐增长,这些均促进了商用变频控制器市场规模的增长。商用变频控制器在品牌方面,分为整机或压缩机企业自配套与专业变频控制器外供两大类,其中自配套为主。据不完全统计,商用变频控制器2023年整机或压缩机自配套比例近90%,专业生产变频器的外供配套比例约10%,专业变频控制器厂家主要有三花、儒竞、班科、爱知、麦格米特等。2.6热泵供热产业就业人数热泵产业提供了大量的就业机会。图2-16为2023年热泵行业就业人数。根据中国节能协会热泵专委会的初步统计,我国2023年热泵行业含零部件、主机、经销商及安装售后等,为13.3万人提供了就业机会(如图2-16所示)。其中热泵主机生产3.1万人,热泵零部件生产2.2万人,占总热泵就业人员的39.8%。热泵销售服务商,包括销售、物流、安装、售后等提供了8万人的就业机会,占比为60.2%。根据测算,热泵产业有望在2030年为40万人提供就业机会。图2-162023年热泵行业就业人数第三章热泵供热产业细分应用市场3.1热泵供热产业应用市场结构2023年,我国空气源热泵供暖销售额为167.1亿元,空气源热泵热水销售额为57.7亿元,空气源热泵烘干为21.8亿元,空气源热泵供暖依然占据着行业的主导位置(如图3-1所示)。图3-12021-2023年空气源热泵供热产业国内细分应用结构特征(亿元)从整体供暖市场来看,2023年是历经多年煤改电市场下滑,重打翻身仗的一年。户水煤改电和户式风机两个煤改产品均实现了增长,加上天水地水和低温模块机产品一如既往的稳健增长,空气源热泵供暖内销市场销售额迎来了29.2%的高增长。整体供暖市场快速发展的同时,价格走低,利润下滑,竞争日渐激烈。空气源热泵热水受房地产市场以及消费环境影响,内销额呈现1.7%的下滑。空气源热泵烘干保持了相对不错的发展趋势,发展前景也相对乐观,偏低的应用率以及政策长期的拉动,是该细分市场未来数年乃至更长时间正向发展的有力保障。从内销市场产品结构特征表现来看,空气源热泵供暖作为核心应用产品比例再次提升,空气源热泵热水和空气源热泵烘干占比均有一定幅度的下滑。2023年从内销额的角度看,空气源热泵供暖占据了67.8%的份额,比例提升超过5.5个百分点,空气源热泵热水占比为23.4%,空气源热泵烘干占比为8.8%(如图3-2所示)。图3-22021-2023年空气源热泵供热产业国内细分应用占比(按内销额)从近三年的发展来看,空气源热泵供暖的市场占比均达到60%左右,所占比例也都呈现稳定增长。由此可以看出,供暖已经是热泵产品发展的主要核心动力。一方面供暖产品在国家节能低碳大背景下,无论是煤改还是渠道市场实现双轮动,而另一方面则是由于热水产品受到房地产市场低迷以及零售市场消费不振等多重影响增势疲软。两方面结合促使供暖产品市场份额稳步增长。从销售额的增速来看,2023年空气源热泵行业国内总体销售额比2022年增长了11.9%,其中空气源热泵供暖和烘干应用都呈现一定比例的增长,空气源热泵供暖应用增幅较大,实现了30%左右的增长,空气源热泵烘干增长了10.9%。空气源热泵热水含家用和商用,2023年呈现微幅下滑,同比2022年下降近1.7个百分点。表3-12023年中国空气源热泵供热产业国内整体与细分应用内销额增长率3.2热泵供热产业热水应用2023年,空气源热泵热水受房产市场以及消费环境影响,以57.7亿元的销售规模比2022年下滑1.7%(如图3-3所示)。采暖市场逐年升温使得众多企业把更多的关注度投放在了更有产出比的采暖产品,因此对于热水产品有所忽视,甚至选择性放弃。图3-32021-2023年空气源热泵热水器国内市场规模对比(亿元,%)3.2.1家用热水2023年,空气源热泵家用热水国内市场销售额达32.8亿元,同比下滑5.7%。受宏观发展不及预期、地产市场低迷等多重因素掣肘,热泵家用热水器整体规模收缩,品牌之间的竞争更加激烈,市场发展进入调整期如图3-4所示。图3-42021-2023年家用热泵热水器国内市场规模(亿元,%)整体来看,近三年热泵家用热水产品的品牌集中度在不断提升。2023年,前三(TOP3)、前五(TOP5)和前十(TOP10)品牌所占市场份额分别由2022年的76.0%、89.2%和96.1%提升至76.9%、89.7%和96.3%(如图3-5所示)。图3-52021-2023年家用热泵热水器行业集中度变化趋势(按内销额)随着产品技术的成熟度逐步提升以及入局品牌的稳定,不同区间的品牌集中度变化相对较小。从品牌格局细分来看,头部空调企业凭借强势的品牌力和渠道蓄水能力,依然是热泵热水家用零售市场的主力军。而热泵专业品牌也在持续强化渠道布局,通过在区域市场建设综合旗舰展示店等形式,积蓄破局底气。当前市场中亦有部分品牌将重心放在北方采暖市场,对南方市场重视程度不够,导致部分区域市场对渠道维护不力而造成损失,在热泵家用热水市场的份额逐步缩水。3.2.2商用热水相较于热泵家用热水的需求低迷,商用热水产品则具备更稳定的市场发展基础和更广泛的可延展空间。尤其是在疫情恢复之后,餐饮、娱乐、旅游行业回暖,对商用热泵热水需求回升,再加上多地绿色建筑政策推进,商用热水凭借广泛的应用以及多年沉淀的市场基础实现稳步增长,2023年整体内销规模24.9亿元,同比增长4.2%(如图3-6所示)。图3-62021-2023年商用热泵热水器国内市场规模(亿元,%)从品牌集中度来看,2023年商用热泵热水的整体格局相对稳定,品牌竞争格局已经逐步确立。头部企业依托品牌效应和完善的终端渠道优势巩固竞争优势,2023年商用热泵热水TOP3、TOP5、TOP10品牌集中度变化相对较小,分别达到45.1%、69.3%、88.4%(如图3-7所示)。图3-72021-2023年商用热泵热水器行业集中度变化趋势(按内销额)商用热水由于适用于多场景下的应用,品牌格局仍处于相对分散的状态。除了酒店、餐饮、学校、医院等传统的应用市场外,专业化场所对于商用热水的需求也逐渐增加。部分中小专业热泵品牌对所在城市的商用热水市场开发力度加大,持续深耕当地市场,在热水领域起到立竿见影的效果,并带动其他热泵产品在当地市场的应用。不仅如此,部分热泵企业加大对暖通渠道的开拓,也为商用热水带来增量。3.3热泵供热产业供暖应用2023年,我国空气源热泵供暖市场销售额达167.1亿元,同比大幅增长近30个百分点(如图3-8所示)。在户水煤改电和户风煤改电两大政策类产品保持较高增长的前提下,整体供暖市场迎来了全面增长。图3-82021-2023年空气源热泵供暖国内市场规模(亿元,%)3.3.1热泵户式水机2023年,户式水机国内市场销售额达76.2亿元,同比大幅增长了50.3%,销售额再次创造了近五年的最高记录,户水煤改电的高速增长对整体户式水机市场的发展起到了强有力的拉动作用 (如图3-9所示)。2023年,户水煤改电市场实现了爆发性增长,一方面由于2022年疫情影响了煤改电进程,项目工期有所延误,另一方面除了北京等重点省市外,内蒙、宁夏、甘肃以及新疆煤改招标项目增多。结合以上两方面原因,2023年的户式采暖市场呈现了煤改和渠道市场的双丰收。图3-92021-2023年户式水机国内市场规模(亿元,%)2023年,户式水机行业的品牌集中度出现了下滑态势,前三(TOP3)、前五(TOP5)和前十(TOP10)品牌所占市场份额分别由2022年的33.9%、50.9%和73.7%下降至32.9%、48.9%和68.4%。尤其是前十品牌的市场占有率下滑幅度最大,同比2022年下滑了5.3个百分点(如图3-10所示)。户水煤改电水机企业的竞争主要集中在热泵企业之间,其中表现较好的企业也多为之前在煤改电招投标项目中参与较多,并且有典型应用案例的企业。2023年煤改电市场升温,关注度增强,参与煤改招标项目的企业逐渐增多。更多的企业借煤改电市场的东风参与其中,并以此打开北方市场,从而拓展零售渠道,提升其在整体热泵市场的份额。图3-