德国：热泵在建筑碳中和进程中的重要作用-英

热泵是建筑物气候中性的关键 。 来自德国的见解。 2023年7月，柏林 ErgebnisseaufeinenBlick 突出显示结果 1 德国旨在于2045年达到气候中立状态。这要求各行业付出巨大努力。为了完全实现建 筑领域的脱碳，情景分析显示，到2030年大约需要安装600万台热泵。这需要一个既 平衡又雄心勃勃的政策组合。 3 热泵非常适合现有建筑。它们能够满足所需的供暖需求，即使是在寒冷的冬季，其运 行成本也低于燃气锅炉（以2022年价格范围为例）。混合热泵通常不是一个明智的选 择。 2 明确的目标设定为德国和欧洲的热泵制造商提供了规划的确定性，并使他们能够投资 新的生产能力和商业模式。这也有助于确保这一战略转型技术的欧洲供应链。 4 为了应对安装过程中的瓶颈问题，需要采取额外的政策措施。这包括加强和扩大培 训项目，以及向关键参与者（如安装人员、房屋业主和能源供应商）传播相关信息 。 现状：供热技术市场以油气锅炉为主 到2024年必须每年安装热泵。 有三个关键杠杆用于德国建筑行业的脱碳：大规模推出热泵 提高建筑改造的速度和深度气候友好型热网。 达到2030年建筑气候目标所需的热泵数量 “五大”气候中立情景*介于 3.2和650万。Agora情景预见了600万2030年热泵 。 从2024年起，每年至少需要安装50万个热泵。以作对比：在2022年，热泵市场销售量约为23.6万台。 德国空间加热技术的市场份额 Prognos，厄科研究所，伍珀塔尔研究所(2021)：德国Kliroutrales2045 *)“大5”：AgoraKND2045，Ariadne，DenaKN100，BMWKLangfristszenarien，BDIKlimappfade4 过去几年的趋势正在朝着正确的方向发展。 德国新建和现有建筑热泵的市场销售 基于BWP和Destatis（2022）的AgoraEnergiewende（2022） 为能源安全做出贡献。 鉴于大多数热泵由日益增多的可再生能源和本地生成的电力驱动，热泵在推动能源独立方面也发挥了重要作用 。 在2020年，约三分之二的天然气进口量至德国来自俄罗斯。这些进口量逐渐被其他来源替代，但高价格和供应安全仍然是问题。 建筑领域的天然气供暖消耗约为360太瓦时（TWh） ，这使得建筑成为天然气的主要消费者之一，因此是政策行动的关键领域。 2020年德国天然气进口来源国 AgoraEnergiewende，基于Bundesnetzagentur的数据（Monitoringbericht2021） 气候目标，并制定必要的逐步淘汰法规。 2014年起在德国销售分散加热技术 AgoraEnergiewende（2023），基于BWP（2022，2023）和BDH（2022） 德国和欧洲的逐步淘汰法规 德国的执政党承诺实施一项雄心勃勃的针对基于化石燃料的锅炉的淘汰规定 ，但这一规定在2023年6月被大幅削弱。 当社会民主党（SPD）、绿党（DieGrünen）和自由民主党（FDP）于2021年达成联合协议时，他们承诺实施一项规定 ，逐步淘汰基于化石燃料的锅炉，从而对减缓气候变化做出重大贡献。 初始提案：所有新的供暖系统必须至少基于65%的可再生能源。这实际上禁止了新的独立式石油和燃气锅炉的使用。 修订提案：仅在新建筑（某些区域）中，必须基于至少65%的可再生能源的新供暖系统。该65%规则仅在市政供热计划到位后（预计于2026年/2028年出台）适用于现有建筑。对于氢气和生物质存在显著例外。仍存在不确定性。 修订后的65%规则意味着建筑部门的气候目标几乎肯定无法达成。家庭业主的投资决策面临显著的成本风险，尤其是在未来二氧化碳和氢气价格方面。此外，市场参与者（如热泵制造商、贸易商、能源供应商和建筑业）缺乏进行转型投资所需的稳定框架条件。 逐步淘汰法规。 其他国家的淘汰法规概述 AgoraEnergiewende基于厄科研究所（2021）* 邻近国家已计划或实施了类似规定，限制使用化石燃料进行取暖。 各国选择了不同的政策设计。 示例：禁止安装或使用基于化石燃料的锅炉、资产相关的二氧化碳限制或可再生能源供热义务。 强制或促进逐步淘汰石油和燃气锅炉。 TheRePowerEU计划2022年5月发布的报告为欧盟加热技术市场的转型提供了重要的推动力。 事实上，通过以下方式逐步淘汰单价化石锅炉生态设计供暖系统法规已经公布，预计从2029年开始适用。 欧盟明确支持国家法规的实施，例如在EPBD：成员国可能会在自己的法规中超越欧盟的最低标准。 通过迅速而雄心勃勃地实施逐步淘汰法规，各国可以采取先锋作用. 欧盟层面市场转型的动力 基于厄科研究所的AgoraEnergiewende(2021) 热泵在现有建筑物中也能有效运行 热泵非常适合现有的建筑物库存。 热泵不仅在新建筑中高效运行，但在现有的。 从技术角度来看，现有建筑存量中使用热泵几乎没有任何理由可言。 热泵市场提供了大量的产品 已经可以满足几乎所有可能的要求。 ©HenryCzauderna|AdobeStock 技术状态下的热泵市场分析表明，从客户的角度来看，没有理由等待进一步的发展，并推迟安装热泵。 旧建筑热泵系统的平均效率 450 410% 400 350 310% 300 250 200 150 100% 100% 100 50 0 AgoraEnergiewende，基于FraunhoferISE（2022）* [%] 地源热泵是最有效的。 Luft/WasserWärmepumpe Strom 鞋底/瓦瑟 Wärmepumpe Wä 现场测试结果表明：热泵在现有建筑物中也实现了良好的效率值。 在大多数情况下，即使使用“普通”散热器，热泵也可以成功有效地工作。 即使在非常寒冷的冬天，它们也能够提供必要的热量。 年平均效率 最新的空气对水热泵 FraunhoferISE的监控项目是 3.1。对于盐水到水（地源热泵），则为 4.1。 通常热泵没有问题。 所有建筑物中有一半是合适的对于不采取翻修措施的情况下使用热泵。另外，约有20-30%的建筑只需进行小规模的翻修措施就能使热泵高效运行。 在许多老旧建筑中，至少窗户在初次建造后已被更换。因此，通常情况下，加热系统已经可以在较低的系统温度下运行：普遍的情况是如此。散热器足够了为此。 有了今天的热泵技术，最高流量温度可达75°C是可能的。这使得它在技术上可以用热泵加热建筑物，但仍需要较高的系统温度。 如果一栋建筑内尚未实施或仅实施了少量的翻修措施，通常有理由提高建筑的隔热性能以降低总体能源消耗和支出。然而，在进行热绝缘措施之前也可以安装热泵。通过变频技术，热泵可以在广泛的性能范围内高效运行。在翻修之后，热泵在最冷的日子里不再全负荷运行。 挑战：热泵的位置 地热探头必须与其他钻孔保持足够的距离。 对于空气源热泵而言，应避免过大的噪音排放。空气热泵的安装位置有多种选择（如在建筑前方或后方、平屋顶上、在山墙屋顶上的蒸发器代替烟囱...）。 示例解决方案1：中央空气-水热泵，功率范围为7至10千瓦，直接安装在房屋前方，配备有隔音罩；可选配结合光伏热太阳能系统。 示例解决方案2：带有多个地热钻孔系统的系统，并与约10栋联排别墅相连的（冷）当地供暖网格，每栋房屋通过盐水热泵与网络连接（6-8kW） 数量估算:大约。500万栋排屋， 有非常不同的施工方法和密度。 公寓建筑的选项分类 整个建筑的集中热泵系统 中央组合-分散式组合 几套公寓的热泵 个别公寓的热泵 用于单个房间的热泵 在公寓楼中使用热泵是可行的，并且已经在德国和欧洲的多个项目中得到了证明。 公寓楼的多样性及其特性使得安装热泵时可以应用不同的技术解决方案。 在未来，重要的是要实现更多的标准化。 用于公寓楼的热泵解决方案的一般分类可以概述可能性。 建筑 Room AgoraEnergiewende，基于FraunhoferISE（2022）* 解决方案1:中央空气热泵，约80-90kW，安装在平屋顶或相应的带地面探头的盐水热泵在庭院或废水热交换器。 可以假定，建筑物业主将坚持使用中央供暖。空气源热泵安装在屋顶上。家用热水要么通过超滤集中加热，要么通过即时热水器或家用热水热泵分散加热。 解决方案2：公寓供暖转换。优势包括：运营成本计费简化，管道损失减少，且能启用更高效的分散式家用热水加热。分散式的热泵可以在空置期间的几天内安装完成。 示例：IEA技术合作计划 (https://headpumpingtechnologies.org) 数量估算:60万栋建筑。 约300万栋至12户住宅的公寓楼中，大约60%配备了中央供暖系统，20%配备了分户供暖（通常为燃气锅炉）。估计三分之一的多户住房（Multi-FamilyHousing，MFH）位于市中心开发项目中。 解决方案1:中央热源，例如屋顶上的3x50kW空气-水热泵，连接公寓通过冷热网和盐水热泵（约5-7千瓦）。 或者，商业废热源或附近水域可以作为热源考虑。当地热网为公寓供应约10-40°C的水。在公寓内，通过盐水热泵 （约5-7kW）产生空间加热和热水。 解决方案2：每个公寓或楼层的独立空气-水热泵 在非供暖区域通过将空气-水热泵作为单体放置在设备室（每层或公寓）中，可以利用外部空气。风扇的供气和排气通过通风格栅提供。 示例：IEA技术合作计划，附件50 (https://heatpumingtechnologies.org/annex50/) 数量估算:60万栋建筑。 在大约300万套多户住宅中，最多有12个住宅单元，约60 ％配备了中央住宅 供暖，20%与公寓供暖（通常是燃气锅炉）。 在选择转换为基于水或空气的加热分配系统之间存在抉择。采用水基系统时，可以安装地板下加热；然而，转换过程较为复杂。特别是对于单间公寓，可以实现逐房间安装与空气源热泵相配合的解决方案。 解决方案1:中央或逐个公寓转换为通风系统和空气热泵 解决方案2：作为中心源的水基热泵，与空气引导式公寓系统相结合 解决方案3:转换为水基管道系统，地板采暖和热泵 示例: •https://wwww.ehpa.org/fileadmin/user_upload/Renovation_Booklet_Vol_1_2020_online4.pdf •https://collectivehousing.daikin.eu/en-GB/high-rise 数量估算:约有100万栋建筑配备了夜间存储加热器。尽管这些系统主要安装在独立式和半独立式房屋中，但此处描述的是更为复杂的情况——公寓楼的安装程序。 消费者视角：成本和技术选择 目前，地热泵的投资成本（不包括补贴）大约是燃气锅炉的两到三倍。这些高昂的成本主要由两个因素引起：生产和安装成本。 安装费用由于商人短缺，已经大幅上升。 成本降低的潜力：主要通过缩短安装时间。根据制造商的陈述，将当前的安装时间减半（大约3天，使用2名安装人员）是可行的。实现这一目标的方式：提高组件集成度、更多预装配以及支持数字化方法。 其他国家的例子（如英国公司Octopus的新培训模型）表明：新的商业模式能够实现显著的成本降低。 生产成本：热泵行业的代表认为，到2030年，实际的成本降低潜力将达到40％。 强大的单数增加使得新的生产流程以及通过增加模块化、集成和自动化实现规模经济成为可能。 更经济的选择。 FraunhoferISE(2022) 什么是混合热泵？ 所谓的混合热泵经常被讨论为在现有建筑物中使用的选项。 与“单价”系统（仅限热泵）和“单能量”系统（热泵加加热杆），“混合动力系统”是使用不同能源