2022年6月23日，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、国务院国资委、市场监管总局近日联合印发《工业能效提升行动计划》，提出到2025年，重点工业行业能效全面提升，数据中心等重点领域能效明显提升，绿色低碳能源利用比例显著提高，节能提效工艺技术装备广泛应用，标准、服务和监管体系逐步完善，钢铁、石化化工、有色金属、建材等行业重点产品能效达到国际先进水平，规模以上工业单位增加值能耗比2020年下降13.5%。能尽其用、效率至上成为市场主体和公众的共同理念和普遍要求，节能提效进一步成为绿色低碳的“第一能源”和降耗减碳的首要举措。
推进工业能效提升，是产业提质升级、实现高质量发展的内在要求，是降低工业领域碳排放、实现碳达峰碳中和目标的重要途径，是培育形成绿色低碳发展新动能、促进工业经济增长的有效举措。
工业革命以后，工业领域的能源消耗一直是各个国家地区重要的部分。特别是工业大国，能源消耗占国家总能源消耗更高。
图1 按应用(左)和过程加热分类的欧洲工业总能源需求，按温度水平(中)和能源来源(右)划分的需求(RES =可再生能源)
*引用自：《Strengthening Industrial Heat Pump Innovation Decarbonizing Industrial Heat》
图1概述了欧盟各种工业能源需求的概况。大部分能源消耗是由热能需求驱动的，占总能源需求的81%，即2390TWh/a。热能利用大致可分为四类最终用途:过程加热、过程冷却、空间加热和空间冷却。过程加热需求占主导地位，占总能源需求的66%。图1还按温度水平概述了这一工业过程的热需求。低温(<200°C)和高温(>200°C)工艺热分别占总工艺加热需求的37%和63%进行了区分。
根据上海交大王如竹教授等在《The role ofheat pump in heating decarbonization for China carbon neutrality》的研究，在中国情况相当。热能约占工业能耗的50%-70%，其中30%-50%在80℃- 160℃范围内。如图2所示，与建筑热需求相比，工业热需求往往温度较高。
图2在建筑和不同的工业过程中加热需求的温度范围
*引用自：《The role of heat pump in heating decarbonization for China carbon neutrality》,Hongzhi YAN1, Ruzhu WANG1* etc.
工农业庞大热量需求的同时，中国每年也有大量的余热被浪费掉。由于工业对温度的要求较高，工业热泵往往采用工业余热作为热源。余热产生介质有有固体，液体和气体等形式，容易被热泵利用的高温烟气以及冷却液余热，占比达到70%。各行业余热总资源约占其燃料消耗总量：17%-67%，可回收余热资源约为燃料消耗总量：10%-40%，可回收利用的余热资源可回收率达60%。但目前工业余热平均回收利用率只有30%，提升潜力巨大。
热泵可以通过对工艺过程中的废热进行再利用，从而大大节省能源消耗和相关的二氧化碳排放。随着可再生能源发电所占份额的不断增加，利用电力驱动的工业热泵是实现更可持续产业的有力选择。将各种余热通过热泵提升成更高品位的热能，是实现工业节能、降耗提效的最佳选择。
图3蒸汽压缩热泵的工艺流程
*引用自：《Strengthening Industrial Heat Pump Innovation Decarbonizing Industrial Heat》
根据Cordin Arpagaus等人的《High Temperature Heat Pumps: Market Overview,State of the Art, Research Status, Refrigerants, and Application Potentials》分享信息显示，热汇温度超过90℃的国外热泵产品情况如下：
图4热汇温度超过90℃的部分厂家情况
*引用自：《High Temperature Heat Pumps: Market Overview,State of the Art, Research Status, Refrigerants, and Application Potentials》，Cordin Arpagaus etc.
国内各大空调、专业热泵厂家也都可以看到超过80℃的热泵产品。各大压缩机厂也推出了R515B、R245fa等制冷剂的压缩机，纷纷表示最高冷凝温度可以超过100℃。国内涡旋压缩机龙头企业英华特针对高温热泵应用开发了15-25HP的涡旋热泵压缩机，最高冷凝温度可满足80-100°C应用区间需求，给国内热泵企业构建高温热泵提供了更多选择。助力中国热泵应用领域的拓展和革新。
经过验证的实例表明，120℃热泵COP大于4.0，温度提升值大于40℃。新开发的制冷剂可以使加热温度达到168℃，结合吸收式热泵可以进一步达到180℃的加热温度。对于加热温度高达100℃的制冷剂，对应的制冷剂可以是碳氢化合物(例如R290和R600，但有加热能力限制)，二氧化碳和合成制冷剂(例如R1234ze(E)和R1233zd(E))，相应的压缩机和其他设备也有广泛的选择。
高温热泵已被全球广泛认为是工业实现碳中和最重要的技术路线之一。各国政府、科研单位、高校、企业等纷纷投入大量资源研究高温热泵的技术，往着更高温更低温（更高的蒸发温度、冷凝温度；更低的蒸发温度）发展。压缩机企业、制冷剂、阀门等企业，也都陆续推出自己相关产品。
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