热泵凭借其能效优势和较低的温室气体排放，在美国多地获得越来越多的认可，成为建筑供暖制冷领域的关注焦点。

美国气候联盟（U.S. Climate Alliance）是一个由25位州长组成的两党联盟，近期承诺在其各州推广热泵安装，目标是到2030年达到2000万台。据清洁能源智库RMI的数据，目前美国热泵安装量约为480万台。各州进展不一：马萨诸塞州因初期成本担忧及设备选型复杂，推广速度落后于缅因州——后者已提前两年完成2025年10万台热泵的目标。缅因州州长、民主党人Janet Mills近期设定了更雄心勃勃的新目标：到2027年实现17.5万台热泵安装。

然而，对于希望在既有建筑中部署热泵的设施管理者而言，尽管有联邦激励措施，成本问题以及改造带来的大量施工和干扰，仍是不可忽视的挑战。

物理挑战：空间与管道的制约

既有建筑的热泵改造可行性因建筑而异。国际规范委员会（International Code Council）创新副总裁Ryan Colker表示：“热泵无疑是成熟技术，但仅仅将现有HVAC系统更换为热泵系统，未必是最佳策略。”

Arch Energy（Consigli Construction子公司）能源总监Kailash Viswanathan指出了两大关键挑战。首先是建筑占用问题。他解释，能否在建筑中进行如此大规模的翻新“很大程度上取决于占用情况。如果是集中式规划，操作相对容易，但仍需进入建筑内部，打开墙体、更换管道才能实现。在大多数情况下，这类改动只能在租户搬离或租约更替时进行。”

其次是维持空间供暖和热水温度的问题。Viswanathan指出，热泵在较低水温下运行效果最佳。在既有建筑中改造热泵，需将水温从华氏180度降至华氏120至140度。要在较低水温下达到同等供暖效果，需要更大的流量，这意味着必须增大管道直径。“这需要进入用户空间，拆除并更换管道，干扰很大，”他说，“因此改造计划往往需要10到12年，不可能一蹴而就。而像历史建筑这类具有挑战性的建筑，改造时间可能长达20年左右。”

Viswanathan正参与纽约市345 Hudson St.一栋高层建筑的热泵改造项目。这是纽约州能源研究与发展局（NYSERDA）发起的首个项目，旨在快速实现这座百年建筑的电气化。“我们帮助工程师和客户寻找解决方案，确定减少该建筑碳排放的最佳途径，”他说。

他补充道：“设施管理者始终参与决策过程。他们会考虑热泵技术在运行、维护和控制方面的挑战。这项技术涉及大量自动化，他们需要学习掌握。”

经济挑战：改造成本与回报权衡

另一大障碍是成本。Rosen Consulting Group的报告显示，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，而空气源热泵的成本为每平方英尺12至21美元。这些估算包括热泵热水器、必要基础设施和电力升级费用。

报告指出，办公建筑的热泵改造有望带来“显著的能源账单节省”，但这些节省的估算基于额外的建筑围护结构改进，而这将产生额外成本。《通胀削减法案》提供了联邦税收抵免和州管理的退税，可抵消热泵购买和安装的部分费用。

Prospect Silicon Valley（专注于交通、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，设施管理者需要清晰了解热泵的财务成本和收益，包括长期维护因素，以验证部署决策的合理性。他还指出，设施管理者需要更多“关于汇总和解读实际安装性能结果的教育和培训，以证明技术确实如报告所述有效。随着新设计浪潮涌入市场，这一点尤为重要。”

降低热泵改造成本的一种方法是采用混合系统。美国国家可再生能源实验室（NREL）9月报告称，带有混合热交换的地源热泵可帮助建筑业主和运营商降低资本支出，提升改造项目的经济可行性。NREL已在其REopt工具中增加分析此类系统的功能，该工具旨在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。

电网挑战：需求响应的重要性

尽管热泵对脱碳有直接益处，但大规模应用可能对当地电网造成更大压力，而现有电网可能缺乏足够的发电能力来适应预期的建筑电气化增长。“你不能只安装热泵而不修复电网。大家都在等待电网能否实现绿色化，”Cortex Sustainability Intelligence收入副总裁Owen Glubiak表示。

Cortex近期在其建筑脱碳平台中推出了自动化功能，帮助客户削减能源使用和碳排放。Glubiak指出，在需求响应驱动的场景下使用热泵可缓解电网压力。“最严重的问题出现在最热和最冷的日子。因此，需求响应项目对于确保满足峰值需求将变得非常重要。”

脱碳拼图：热泵并非万能

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作为包含太阳能电池板和电池储能系统的完整系统的一部分时，建筑电气化的效益才能最大化。

在决定热泵改造项目是否经济合理时，ICC的Colker建议进行深入能源审计，以全面了解“在哪里投入能获得最大回报，以及在哪里能产生最佳的气候影响。”

EY Americas房地产实践数字转型负责人Mark Grinis指出，设施管理者在升级数十年老旧建筑系统时，往往倾向于更务实的决策。“如果东西坏了，就好好修。但我们是否愿意考虑非常复杂的改造？”他描述了设施管理者通常的思考方式。他还指出，热泵改造的可行性还取决于地点，包括能否吸引更广泛的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板，但“我觉得热泵更多出现在新建建筑中。”

据国际能源署（IEA）数据，目前热泵仅满足全球建筑供暖需求的约10%，远低于实现2050年净零排放目标所需的部署水平。IEA呼吁加强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。