热泵因其能效优势及相比其他建筑冷暖方案的更低温室气体排放，正获得美国多地的认可。然而，在既有建筑中部署热泵，设施管理者仍面临成本、施工干扰等多重现实挑战。

由25位州长组成的两党联盟“美国气候联盟”近期承诺，到2030年将各州热泵安装量提升至2000万台。清洁能源智库RMI数据显示，目前全美热泵安装量约为480万台。

各州进展不一。在马萨诸塞州，初始费用和选型复杂性拖慢了普及步伐，使其落后于缅因州——后者已提前两年完成2025年安装10万台热泵的目标。缅因州州长、民主党人Janet Mills近期又提出到2027年达到17.5万台的新目标。

物理改造难题

既有建筑热泵改造的可行性因建筑而异。国际规范委员会创新事务副总裁Ryan Colker表示：“热泵无疑是成熟技术，但简单地将现有HVAC系统替换为热泵系统未必是最佳策略。”

Arch Energy（Consigli Construction子公司）能源总监Kailash Viswanathan指出两大挑战：一是建筑占用情况。他说：“改造很大程度上取决于使用者。如果是集中式规划会容易些，但仍需进入建筑、打开墙体、更换管道。多数情况下，只能在使用者离开或租户更替时进行。”二是维持空间供暖和热水温度。热泵在较低水温下效率最佳。Viswanathan称，改造需将水温从华氏180度降至120至140度。为在低温下达到同等热量，需增大流量，这意味着要加粗管道。“这需要进入用户空间拆除并更换管道，干扰很大。因此改造计划往往长达10至12年，不可能一蹴而就。历史建筑等挑战性建筑可能需要约20年。”

Viswanathan所在的团队正参与纽约市345 Hudson St.高层建筑的热泵改造，这是纽约州能源研究与发展局的首个此类项目，旨在快速实现这座百年建筑的电气化。他说：“我们帮助工程师和客户寻找方案，找出降低碳排放的最佳途径。”他补充道：“设施管理者始终参与决策，他们需考虑热泵技术的运行、维护和控制挑战。这涉及大量自动化，他们必须学习。”

经济性障碍

另一大障碍是成本。Rosen Consulting Group报告显示，2022年纽约州典型燃气办公建筑改造为地源热泵的总成本约为每平方英尺17至24美元，空气源热泵则为每平方英尺12至21美元。估算包括热泵热水器、必要基础设施和电气升级。

报告指出，办公建筑热泵改造有望持续节省“可观能源费用”，但该估算基于额外建筑围护结构改进，会产生额外成本。《通胀削减法案》提供联邦税收抵免和州管理的返利，可抵消部分购买和安装费用。

Prospect Silicon Valley（专注交通、能源和基础设施的非营利清洁技术加速器）创始人兼执行董事Doug Davenport表示，设施管理者需清晰了解热泵的财务成本和收益，包括长期维护因素，以验证部署决策。他还指出，管理者需要更多“关于汇总和解读实际安装性能结果的教育和培训，以证明技术如报告所述有效。随着新设计浪潮涌入市场，这一点尤为重要。”

降低改造成本的一种方式是采用混合系统。国家可再生能源实验室9月报告称，带混合热交换的地源热泵可帮助业主降低资本支出，提升改造项目经济可行性。该实验室已在其REopt工具中增加分析此类系统的功能，帮助建筑管理者评估可再生能源、传统能源、储能和地源热泵技术的组合，以实现成本、清洁能源和韧性目标。

电网压力隐忧

尽管热泵对脱碳有直接益处，但大规模使用可能对地方电网造成压力，而电网可能缺乏容纳建筑电气化增长的发电能力。Cortex Sustainability Intelligence营收副总裁Owen Glubiak表示：“不能只装热泵而不改造电网。大家都在等电网自身变绿。”

Cortex近期在其建筑脱碳平台推出自动化功能，帮助客户降低能耗和碳排放。Glubiak称，在需求响应场景下使用热泵可缓解电网压力。“最热和最冷天问题最严重，因此需求响应项目对满足峰值需求至关重要。”

脱碳拼图的一环

正如Glubiak所言，热泵并非电气化的全部。施耐德电气可持续发展研究总监Thomas A. Kwan表示，当设施管理者将热泵与太阳能板和电池存储系统结合，作为完整系统的一部分时，建筑电气化的效益才能最大化。

国际规范委员会的Colker建议，在决定热泵改造是否经济合理前，进行深入能源审计，以全面了解“在哪里投入能获得最大回报和最佳气候影响”。

EY Americas房地产实践数字转型负责人Mark Grinis指出，设施管理者在升级老旧系统时往往更务实。“如果东西坏了，就好好修。但我们会考虑进行非常复杂的改造吗？”他说。热泵改造的可行性还取决于地点，能否吸引更广泛租户群体并实现更高经济回报。他补充说，旧建筑可能有机会安装冷屋顶和屋顶太阳能，但“我觉得热泵更多出现在新建项目中。”

据国际能源署数据，热泵目前仅满足全球建筑供暖需求的约10%，远低于与2050年净零排放目标一致的部署水平。该机构呼吁更多政策支持和技术创新，以提高能效、降低前期购买和安装成本，并消除复杂改造的市场障碍。