建筑是全球碳排放的重要来源。
热泵有助于减少建筑排放，并推动房地产资产脱碳。
麦肯锡关于净零转型的研究估计，建筑业脱碳需要在2020年至2050年间每年平均增加1.7万亿美元支出。
建筑是重要的碳排放来源。随着更广泛的经济体系向净零转型，各方利益相关者都在推动建筑脱碳，包括房地产投资者（他们已作出净零承诺）、制定排放限值的政策制定者，以及寻求更绿色空间的租户。对空间供暖和热水系统进行电气化，是减少建筑排放的一种方式。电动热泵技术不断改进，并在某些市场具备了成本竞争力，因此已成为日益可行的解决方案。
根据我们近期关于净零转型的报告，商用和住宅建筑的供暖与烹饪占全球二氧化碳排放量的6%。（若计入所消耗电力产生的排放，建筑能源使用约占全球二氧化碳排放量的27%。）这些排放主要源于现场使用石油、天然气等化石燃料。
建筑供暖长期以来难以大规模实现电气化，原因包括改造种类繁多的现有供暖系统（如蒸汽、热水和强制送风系统）成本高、复杂度大，以及在大多数寒冷气候人口聚居区，化石燃料能源相对更具成本效益。然而，随着某些市场的运行、设备和安装成本更具竞争力，加之热泵技术不断发展，电动热泵已成为建筑脱碳日益有效的方式。（热泵利用制冷剂和电力，将室外空气或地面的热量传入建筑内部，即使在较冷气温下也能运行。）如今的热泵机型效率是燃气炉的2.2至4.5倍。如果在全球范围内推广，以热泵取代传统锅炉和炉具，每年可减少30亿吨二氧化碳排放。根据麦肯锡分析，到2050年，热泵在新售供暖设备中的占比可能达到约90%，而目前为35%。
我们的研究表明，需求变化、政策环境演变、某些市场成本下降以及技术进步，都推动热泵成为脱碳的重要手段。然而，热泵并非适用于所有情况的解决方案（见侧栏“热泵是否适合？”）。建筑能源使用还可通过其他方式脱碳，包括以可再生能源“绿化”电力生产（无论是公用事业规模还是现场发电）、烹饪设备电气化、提升建筑围护结构的能效，以及安装智能建筑控制系统（如恒温器）。
本文将聚焦热泵减少建筑排放、推动房地产资产脱碳的潜力，以及利益相关者可考虑采取的行动。这些行动建议基于业主调查，以及我们对公用事业高管、承包商、制造商、房地产开发商和物业经理开展的50多次访谈。
建筑供暖电气化为何势头渐强
随着许多市场的投资者、租户和监管机构推动脱碳，建筑供暖电气化势头日益增强。对此，建筑业主正越来越多地探索将热泵作为一种节能且经济高效的解决方案。四大趋势推动了人们对热泵的兴趣。
需求变化
大型房地产投资者、贷款机构、物业经理和租户已作出脱碳承诺，现在需要通过减少建筑运营排放来兑现这些承诺。鉴于空间供暖和热水是建筑排放的主要来源，电气化是实现脱碳目标的重要一步。假设电力来自清洁能源，在可行的情况下，对住宅和商业建筑的空间供暖与热水进行电气化，可能使这些建筑的供暖排放量较2016年减少20%。
监管环境演变
政策制定者，尤其是在欧洲和美国，正开始出台支持建筑脱碳的法规，包括调整建筑规范要求、禁止新建筑接入燃气管网、设定排放限值（并对违规行为处以罚款）以及提供激励措施。近期监管变化的例子包括：
德国执政联盟协议规定，到2025年，所有新安装的供暖系统都必须至少使用65%的可再生能源。
包括丹佛和波士顿在内的多座美国城市，以及加利福尼亚州湾区的若干市镇，已修改建筑规范，对能效和排放提出更严格的要求。
多个地区正在实施禁止新建筑接入燃气管网的规定。荷兰于2018年通过法律，规定新住宅默认不接入燃气管网。美国多个城市也已禁止新建筑接入燃气管网，包括加利福尼亚州伯克利市（2019年）和纽约市（2021年）。近期，纽约州州长凯西·霍楚尔表示支持在全州范围内禁止新建筑使用燃气。
此外，纽约市《地方第97号法案》要求大型多户住宅和商业建筑在未来30年内将排放强度降低80%；自2024年起，超出排放上限将面临年度罚款，且罚款金额将在2030年提高。
在包括马萨诸塞州和纽约州在内的多个美国州，地方公用事业公司或政府资助项目正陆续提供激励措施，鼓励以热泵替换化石燃料供暖系统。例如，由当地电力和燃气公用事业公司资助的马萨诸塞州Mass Save项目，向住宅建筑业主提供返利，以帮助抵消热泵安装成本。
经济性改善
在多个市场，热泵的成本正接近与化石燃料供暖持平。某些地区（尤其是欧洲）天然气价格上涨，加上能效持续提升，使热泵在一些情况下具备运行成本优势。
设备和安装成本一直是采用热泵的主要经济障碍，如今开始下降。原始设备制造商之间竞争加剧，包括如今已大规模生产空气源热泵的亚洲空调系统制造商，这带动设备价格降低。在热泵普及率较高的市场，随着技术专长提升，安装人工成本也有所下降。例如，根据我们的分析，在几个北欧国家，安装一台典型的空气源热泵平均需要两个人工作日，而欧洲其他地区则需要四至八个人工作日。
技术进步
包括制冷剂成分和压缩机转速优化在内的技术进展，提升了热泵的效能。我们的研究发现，热泵效率平均每年提高约2%。衡量能效的低温性能系数不断提升，使热泵在一些北欧气候条件下也能有效运行。例如，根据一项2014年的研究，挪威约四分之一的家庭当时已使用热泵供暖。
并非一种方案适合所有情况
热泵虽可作为一种潜在的脱碳解决方案，但目前还无法满足每栋建筑及其业主的需求。由于建筑年代、规模和现有热量分配方式等因素，不同类型建筑的运行可行性和安装成本差异很大。即使时间紧迫（例如需要达到新的减排目标），建筑业主和其他相关利益方也应灵活考虑不同的脱碳路径。
建筑业主和其他领导者如何为电气化未来做好准备
多方利益相关者共同或各自采取行动，都有助于大规模推广热泵。除已开始采取行动的许多政策制定者外，建筑业主、热泵制造商、电力公用事业公司和投资者等利益相关者，都有望在近期和中期加快建筑供暖脱碳。
建筑业主
在供暖方面，建筑业主可能面临新的监管指南或不断变化的租户需求。在某些市场，热泵系统可能已具备成本竞争力。建筑业主可主动了解可选方案并规划升级，考虑采取以下行动：
在供暖系统故障或设备寿命结束之前更换系统。一些建筑业主可能选择等到供暖系统故障或性能衰退后再更换。这种做法可能导致仓促作出更换决定，而未充分评估热泵是否可行。建筑业主可以主动调查并评估热泵替代方案。
在建筑空置期间探索改造机会。尤其对于大型多户住宅或商业建筑，可通过改造为安装热泵（例如铺设管道或布线）创造条件，或提升能效（改造建筑围护结构），为未来升级供暖、通风和空调（HVAC）系统奠定基础。空置建筑或正在进行大规模翻修的建筑都值得考虑。
将热泵系统安装（或前期准备）与其他措施结合起来。在建筑改造期间，也可考虑升级围护结构、安装电动汽车（EV）充电设备及采取其他能效措施，以增强单个项目的脱碳效果。
为新建筑设计面向未来的电气基础设施。建筑业主可在项目早期与建筑师和设计师协调，确保建筑设计适配热泵。业主和工程师还可规划其他用途可能增加的电力容量需求，例如烹饪设备、衣物烘干机和电动汽车充电。
为电网需求增长做好准备。随着能源系统转向电气化，电网用电需求可能会增加。根据麦肯锡的研究，到2050年，电力需求可能增至目前的三倍。在一些地区，如果电网基础设施没有升级以应对更高的用电峰值，电力需求可能超过供电能力。例如，在较寒冷地区考虑安装热泵的建筑业主——当地冬季用电需求可能增加——可以考虑在现场配置混合供暖系统，在电价飙升时启用化石燃料备用设备。
制造商
热泵制造商可通过多种方式推动市场发展和广泛采用，包括：
为客户和暖通空调专业人员提供培训。一些热泵早期采用者曾遇到系统性能不佳的问题，通常是因为设备安装不当。因此，一些潜在买家对热泵的效果心存疑虑。制造商和安装专业人员可以合作消除这种顾虑。例如，一些制造商正开设线上和线下培训课程，教授热泵安装与维护。他们还通过在线客户线索平台，为承包商对接有意向的客户。
创新热泵设计，以提升性能、降低设备成本并简化安装。制造商可以通过改进设计来应对采用热泵的主要障碍，例如推出更具模块化或更紧凑的解决方案，或设计能够缓解电气面板或电网限制的系统。更精简高效的设备也有助于简化安装，从而可能降低安装成本。
提供多种产品，尤其要适配不同建筑类型和较寒冷的气候。提供更多设备选项，就能为建筑电气化开辟更多路径。针对一些极寒气候，制造商可进一步开发混合方案，将热泵技术与化石燃料备用加热器结合起来。
将热泵安装与先进的建筑控制系统捆绑提供。智能恒温器等技术可以帮助客户节省成本并提高能效。制造商可以在客户购买热泵时一并提供此类技术。
考虑与资本提供方合作。制造商可通过与资本提供方合作提供改造服务，让建筑业主更容易承担安装成本。
电力公用事业公司
电力公用事业公司处于多个利益相关方的交汇点；要大规模推广热泵，这些利益相关方都将参与其中，因此公用事业公司有望发挥召集或协调作用。更绿色的电力对于充分发挥热泵的脱碳潜力至关重要。传统电力公用事业公司可采取的行动包括：
针对用电峰值时段变化推进缓解措施。随着供暖电气化，在较寒冷地区，电力峰值负荷可能从夏季转移到冬季（图表1），一天中的峰值时段也可能发生变化。公用事业公司可着手识别并缓解电网约束。例如，电力公用事业公司可以重新考虑系统维护计划：非夏季月份原本八至九个月的维护窗口，未来可能调整为在气候较温和（且可能较少形成峰值负荷）的春秋两季各两至三个月。公用事业公司还可考虑智能恒温器等负荷控制机制。
协调燃气与电力规划。 在更广泛的能源转型过程中，可能需要结合燃气和电力基础设施为许多客户提供服务。随着越来越多客户实现电气化，协调基础设施决策或有助于确保两类网络持续安全可靠地运行。例如，一些市场可以将燃气网络保留为电网的“混合备用系统”，以应对最寒冷的天气。
将能效项目转向支持电气化。公用事业公司可与地方和州级政策制定者合作，考虑为建筑业主升级改造提供激励措施。有些地方已开始采取行动。例如，科罗拉多州近期通过了一项由工会支持的法律，要求公用事业公司为希望将供暖系统电气化的建筑业主提供资金支持。在纽约州，联合爱迪生公司计划投入数十亿美元，通过能效升级以及空间供暖和热水电气化来减少建筑排放，目标是到2030年实现超过15万栋建筑电气化。
投资可再生能源和储能方式。 减少电力行业排放是大多数脱碳路径的关键。在主要依靠化石燃料发电的电网中，用电峰值时段的碳排放可能最高，因为此时需要启动化石燃料辅助电站（也称调峰电厂）来满足需求的急剧增长。我们的分析显示，对于典型的北美电网，使用可再生能源供电的热泵所产生的排放，可能显著低于其他常见供暖方式（图表2）。长时储能技术虽然仍处于发展初期，也可能有助于减少热泵产生的排放。公用事业公司可通过氢能或电池储存可再生电力，减少对高排放能源的依赖，即使在最寒冷的天气也是如此。
投资者
私募股权投资者和房地产投资者可以考虑将建筑脱碳列为投资优先事项。正如我们在近期一篇文章中探讨的，房地产行业领导者正致力于推动资产脱碳、增强投资组合面向未来的能力，并创造新的价值来源。麦肯锡关于净零转型的研究估计，建筑业脱碳需要在2020年至2050年间每年平均增加1.7万亿美元资本支出。
投资者可以帮助制定和跟踪脱碳目标，并与相关利益方（例如运营方和租户）合作，探索热泵如何助力实现这些目标。投资者还可以探索电气化的不同融资模式（例如能源即服务租赁），以及相关能效措施的融资方式。
此外，建筑脱碳仍需在电气基础设施和能源管理等领域持续创新。例如，在风险投资者支持下，初创企业可以考虑进入这些领域。
建筑供暖电气化是实现全球和地方净零目标以及推动房地产资产脱碳的关键一步，也是一项艰巨任务。这可能需要投入大量时间、资金和规划。目前尚无适用于所有情况的解决方案，因为全面电气化可能不适合部分建筑类型或能源输送系统。然而，电动热泵已成为适用于多种建筑类型的可行脱碳技术，并可助力提升能效、减少排放。
