产业报告2025丨第六篇展望篇:一、发展趋势1. 低温热水供热是未来发展方向_社会热点_资讯

产业报告2025丨第六篇展望篇:一、发展趋势1. 低温热水供热是未来发展方向

第六篇展望篇

一、发展趋势

1.低温热水供热是未来发展方向

低温热水供热是一种利用较低温度的热水作为热媒的供暖形式。与高温水供热系统相比，供水温度可在30℃至40℃之间，低于传统暖气片系统所需的热水温度。低温热水供热技术以其高效节能、环境友好和经济效益显著等优点，在供热行业中越来越受到重视。

在节能效果方面，通过降低供热末端所需的热水温度，减少了热源设备能耗。如在低温环境下，空气源热泵的制热性能系数会随环境温度的降低而迅速下降，而通过降低供水温度的方式，可在相同制热需求下减少能源消耗。此外，低温水在输配过程中热损失较小，尤其在使用保温性能更好的管道材料时，可以进一步降低热损失，提高能源利用效率。低温热水供热系统还可根据实际需求进行精确的温度控制，避免过度供热，有利于根据室内外温度变化和个人舒适需求，进行灵活调整。

在经济效益方面，能够在长期运行中节省大量的能源费用，并通过政策激励措施降低初投资，在经济上具有明显优势。此外，其高效的节能特性和灵活的温度调节能力，使其成为实现绿色建筑和可持续发展的重要技术手段。

在社会效益方面，通过提高室内热舒适性、减少环境污染、促进可再生能源利用、增强能源安全等方面，为社会带来积极的影响。尤其是辐射地板供热系统，能够提供均匀的室内温度分布效果，减少室内温差，有助于避免局部过热或过冷，为用户提供更舒适的生活环境。低温热水供热技术还能够减少对高品位能源的依赖，降低温室气体和污染物排放，改善空气质量。同时，能够更好地与太阳能、地热能等可再生能源结合，推动绿色能源的发展，减少对化石燃料的依赖，促进能源结构的优化和升级。低温热水供热技术通过提高能源利用效率，增强能源供应的安全性，对于保障能源安全、减少环境污染和应对气候变化具有重要意义。

随着技术的进步和环保意识的提高，低温热水供热技术有望在未来得到更广泛的应用，为实现绿色建筑和节能减排目标做出更大贡献。

1.1适配低温热水的供热末端形式

低温散热和辐射采暖技术

常见的供热末端包括散热器、风机盘管和辐射地板，其中，散热器所需热水温度通常为50~60℃，风机盘管通常为45℃，辐射地板通常为35~45℃。辐射地板供暖形式以其节能、舒适和健康的优点，受到广泛青睐，具有以下优点：

（1）室内热舒适性好：辐射地板供暖房间内以辐射换热为主，没有对流换热带来的吹风感，且室内垂直温度分布从脚底到头顶逐渐递减，符合人体热舒适的需求；（2）节省空间：采用辐射地板供暖的房间，节省了安装散热器或空调的空间，增加了室内活动空间；（3）高效节能：室内空气设置温度可比传统空调系统低2℃，地板供暖换热面积大，温差小，提高水系统的能效，节约能源；（4）热稳定性好：辐射地板敷设于装饰层、找平层、防潮层、混凝土回填层等热惰性大的结构层下，蓄热能力强，室内温度变化慢，热稳定性好；（5）运行费用低：辐射地板系统适合利用太阳能、地热能、风能等可再生能源，减少一次能源的使用和消耗，提高建筑供热系统的能效，降低运行费用。辐射地板在我国已经取得广泛应用，在未来的供热领域中将扮演更加重要的角色。

嵌管墙可大幅降低热水温度

墙体等非透光围护结构在传统建筑中所占面积比例大，其散热是建筑冬季热负荷的重要组成部分。改善墙体的保温性能是降低透过非透光围护结构负荷的主要途径，但保温材料存在占用空间大、防火要求高和维护更换难等问题，并且从全生命周期来看，过厚的保温材料节能潜力有限但成本却直线上升。冬季自然界中部分低品位能源的温度与室温相近，而外墙整体温度通常低于室温，因此利用自然能源降低围护结构负荷的嵌管技术受到了关注。经研究发现，嵌管墙可以充分利用低品位自然能源削弱室外气候对室内环境的影响，降低所需的热水温度，从而提高供热系统能效。

传统嵌管墙为单层嵌管形式，即在墙体中增设一嵌管层并在其中嵌入单排水管。单层嵌管墙可以利用自然环境中广泛存在的低品位热源减少冬季透过墙体的热损失，减少需要传统机械方式处理的建筑热负荷数量，从而为降低供热末端所需的热水温度、提高供热系统能效提供可能。然而，其所利用的自然能源不足以直接向室内供暖，因此仍需搭配另一套供热系统保障室内温度。与单层嵌管墙相比，双层嵌管墙通过在墙体内部不同位置布置管道，以结合不同温度品位的热源，不仅可以利用低品位能源降低围护结构热负荷，还可以利用低于传统供热末端所需温度的热水向室内供暖，实现较辐射地板更低温度的供暖形式。得益于更低的热水温度，双层嵌管墙与电热泵搭配使用可以显著提高制取热水的能效，从而降低供热系统能耗。图6-1和图6-2分别给出了利用浅表层地热能的单层嵌管墙和双层嵌管墙供热系统示意图。

图6-1嵌管墙技术原理图[1]

图6-2双层嵌管墙供热系统原理图[2]

风末端和辐射末端联合供暖的优势

随着建筑用能标准和用户舒适需求的提升，供热系统的设计和运行调控更加注重高效性和灵活性。送风末端和辐射末端联合供热方式作为一种创新的解决方案，因其在响应速度和节能效果上的显著优势而受到关注。

响应速度优势：（1）快速升温：送风末端能够迅速将热量传递到室内，实现快速升温，满足用户对即时供暖的需求；（2）灵活调节：系统能够根据室内外温差和用户设定的温度，自动调节风末端的输出，以实现快速响应。

节能效果优势：（1）热量分布均匀：辐射末端能够提供更为均匀的热量分布，减少热量浪费，提高能源利用效率；（2）智能控制：可根据室内外温度变化和用户行为模式，智能调节供暖强度，实现节能效果。

调节能力：（1）环境适应性：系统能够根据外界环境温度的变化，自动调整供暖策略，以保持室内温度的恒定；（2）室内条件调节：还能够根据室内人数、活动强度等因素，调节供暖强度，以满足不同场景下的需求。

送风末端和辐射末端联合供热系统在响应速度和节能效果上展现出显著优势，能够根据外界环境和室内条件进行智能调节，为用户提供舒适、高效的供暖解决方案。

图6-3对流辐射联合供热末端技术原理图[3]

1.2 多元化热源整合驱动热泵变革

热泵技术作为一种有效替代传统化石燃料和电加热的技术手段，能够显著减少能源消耗和温室气体的间接排放。通常可达到1份输入功率产生2至5倍的热量，成为替代锅炉的绿色、低碳、高效设备。但其运行效率受到热源与热汇的影响十分显著，当两侧温差越小，热泵的效率越高。因此低温热水供热的概念已在区域供热中得到关注和应用。

随着热泵技术的不断迭代，人们逐渐掌握从多种自然介质中提取热量的能力。除了普遍使用的空气源热泵外，地源热泵、水源热泵及太阳能热泵技术也在迅速推进。同时，各种热泵形式的耦合使得系统能够融合多种优势，在提升能效的同时，提供稳定、可再生的热能供应。此外，以吸收式热泵为代表的工业余热回收系统也日益成为降低供热成本和碳排放的重要手段。结合智能化的储能技术，可有效将上述热泵技术整合进低温供热网络体系中。

空气源热泵作为应用最为广泛的形式，能够从低温空气中提取热量，并通过输入功率提升循环介质的温度，来实现空间供热。随着低温末端技术的发展，利用较低温度的热水即可实现较好的供热效果，对于空气源热泵系统而言，更低的供水温度，意味着更低的冷凝温度以及更低的系统压比。相关研究表明，空气源热泵系统冷凝温度每降低2.5℃，系统制热能效可提升4%左右，因此降低空气源热泵供水温度能一定程度提升供热能效。

然而，当室外温度较低时，空气源热泵系统效率会受到大压比和外机蒸发器结霜等因素的影响，导致性能下降。相比之下，地源热泵系统通过从地下提取热量，地层温度在冬季高于空气温度，并且季节变化较小，可有效缓解或解决低空气温度下的热泵效率低等问题。通过利用地热能，可以直接制取低温热水，供至房间，同样也可利用低温热水拦截室外低温环境产生的负荷，灵活利用能源。但受制于地源热泵体量以及成本的限制，该系统难以满足区域供热的需求。因此，在发展空气源热泵提升其在低温环境下的效率同时，应着眼关注地源热泵与空气源热泵相结合的系统形式。从而在不同气候条件下提供稳定、可再生的热能。

图6-4 地源热泵耦合水蓄能及常规能源调峰复合式系统原理图[4]

热泵与太阳能技术的融合，为降低热泵的供水温度提供了新的解决方案。图6-5为双热源太阳能辅助热泵系统示意图，通过利用太阳能集热器收集热量，既可以直接用于低温供热或者生活热水，也可以作为热泵系统的辅助热源，提高热泵效率，提升系统的灵活性。相关研究表明，此类系统可以提高20%左右的季节及全年性能系数。

图6-5 双热源太阳能辅助热泵系统示意图[5]

在工业生产中，高温、中温余热的热量较为集中，回收相对简单，但是约占我国工业余热资源总量54%的低温余热资源利用却较为匮乏，存在较大的热回收潜力。然而，常规的热电联产集中供热模式下，由于蒸汽温度较高，供水温度较低，系统中存在大温差换热过程，造成了大量的不可逆损失和可用能的浪费。而吸收式热泵利用高位热量作为驱动力，吸收低温热量于中间温度放出，其原理如图6-6所示。因此，吸收式热泵可以回收包括可再生能源在内的多种低品位余热，带来较好的节能效益。

图6-6 基于吸收式换热的低温供热技术原理图[6]

图6-7为某电厂实施高背压乏汽余热利用改造工程的应用案例，改造后的供热系统的供回水温度由原来的120℃/60℃降为95℃/35℃。一定程度降低了发电的供热损失，提升冬季发电收益，项目改造的经济性也十分可观。

(a) 改造前系统工艺流程

(b) 改造后系统工艺流程

图6-7 利用吸收式换热器的低温供热改造系统图[7]

将多元化的热源整合，提供了多样化的清洁低温供热解决方案。通过结合各类热泵优势，因地制宜选择不同的系统形式，进而最大限度的利用自然能源及工业余热，实现面向多场景、可再生的清洁低温供热方式。

1.3 高低温热水结合的双温热力站

目前，供热末端形式呈现多样化趋势，多种末端并存的形式也对热力站提出了新的要求：需同时生产不同温度的二次网热水，以适应不同末端的供热水温，同时尽可能降低一次网回水温度，以扩大供热面积，降低输配能耗，增加余热利用的效果。

图6-8为采用两台电热泵的双温热力站，该系统包括两个电热泵及两个换热器[8]。其中，一次网热水分别经过高、低温换热器，以及两台热泵的蒸发器。二次网高、低温末端的回水处分别并联接入换热器和电热泵冷凝器进行加热，并送入高、低温末端供水侧。利用该系统可将一次网回水温度降低至20℃，低于低温末端的回水温度，具有较大的余热回收潜力。同时，该系统由于蒸发冷凝温差较小，COP可达9，供暖季的IPLV超过12，且机组运行稳定，受外界温度影响较小。

图6-8采用电热泵的双温热力站形式[8]

图6-9为采用两台吸收式热泵的双温热力站，该系统包括两个吸收式热泵和两个换热器[9]。其中，一次网供水依次流经吸收式热泵的两个发生器、两个换热器和两个蒸发器后，温度降低至19℃，返回至电厂首站。45℃的高温末端回水分成两路，由吸收式热泵AHP2和高温换热器并联加热至需求温度50℃；30℃的低温末端回水同样分成两路，由吸收式热泵AHP1和低温换热器并联加热至需求温度35℃。相比采用两台独立的吸收式换热器和采用两台换热器分别为高低温末端回水制取热水的系统，利用该系统可分别将一次网水流量降低8.2%和16.7%，整个供暖季一次网回水温度可降低6.6℃和8.1℃，可节省能源7.3%和12.4%。

图6-9采用两台吸收式热泵和两换热器的双温热力站[9]

图6-10为采用一种吸收式热泵的双温热力站的三种系统形式[10]。其中，图6-10 (a) 的双温热力站由于高温侧采用吸收式热泵和换热器换热，而低温侧仅采用换热器换热，因此只适用于低温负荷显著大于高温负荷的应用场景。类似地，图6-10 (b)的双温热力站由于低温侧采用吸收式热泵和换热器换热，而高温侧仅采用换热器换热，因此只适用于高温负荷显著大于低温负荷的应用场景。图6-10 (c)的双温热力站由于在高、低温二次网侧均可调节进入吸收式热泵和换热器的二次网水流量，其使用的高低温负荷比例的范围较广。

(a) 系统1

(b) 系统2

(b)系统3

图6-10采用一台吸收式热泵的双温热力站[10]

1.4 智能设备打造精细化管理体系

为了实现建筑领域的低碳目标，得益于可以使用更多的自然能源、可再生能源和更高的能源转换效率，低温热泵供热成为未来供热主要趋势，也为供热系统的优化控制提出了更高的要求：需要结合变频热泵和智能传感器，实现高效的热泵优化控制，实时地调节系统性能，在保持舒适性的同时最大限度地减少能源消耗；需要通过对储能系统的优化，平衡供需并支持可再生能源的整合，实现对电网的需求响应。当前，智能家居控制平台蓬勃发展，提供了以用户为中心的供暖管理方法，使用物联网技术收集数据，学习用户行为，并根据占用模式和环境因素优化供暖计划，有助于节约能源，降低成本，提高舒适度。

高效热泵优化控制

随着供热末端的多元化和高效需求，以及系统中设备和传感器及电子技术的更新，近年来热泵系统的控制方式从传统的单一的、固定的、静态的温度设定等规则，向多元的、自适应的、动态的优化控制方向发展，根据实时条件调整系统性能，优化能源使用，并始终满足用户舒适要求。

由于低温供热需要根据外扰进行动态调整，同时为避免过热或供热不足，需要更精确的控制，并且在变工况的情况下提升机组的工作效率，因此低温供热的优化控制需要无级的热泵变频控制和精确的传感器数据采集，对设备提出了更高的要求，同时还需要对未来外扰、热泵性能等的高效预测以及更复杂优化问题的求解，对控制算法提出了更高的要求。

变频压缩机和智能传感器是实现未来低温热泵高效供热的关键部件。变频压缩机允许压缩机根据热负荷调节其转速，在供暖需求较低的时期降低功耗，确保系统更有效地运行。同时，智能传感器监测室内温度，实时调整系统输出以防止过热或供热不足。

图6-11 磁悬浮、气悬浮变频压缩机

为了实现更高效、舒适的低温供热方式，同时为电网提供安全服务，针对热泵及末端复杂、动态非线性变工况等特性提出了人工智能驱动的控制和基于模型的控制方式，如强化学习和模型预测，通过分析来自环境传感器（室外温度、湿度）和建筑条件（室内温度、占用率）等实时数据，以及对于低温热泵在未来时域内的性能表现，允许热泵根据变化的条件自动调整其输出，在供暖低需求期间减少能源消耗，在高峰期间增加输出，维持稳定的室内条件，并实现需求侧响应。

图6-12 强化学习控制方法、模型预测控制方法

储能设备优化控制

为了平衡供热系统的能源供需、消纳可再生能源，低温供热系统往往集成储能设备，如利用末端围护结构、相变材料、水箱储能等，为系统提供了灵活性的同时，也为电网的安全性服务提供了更多的可能。

为了更合理利用低温供热系统的储能设备，需要向响应电网信号的需求控制方向发展，利用非高峰电价储能，使得在高需求时段有足够能源用于供暖，以此降低电网的峰值负荷。在电网稳定性方面，优化后的储能系统可以削峰填谷，平滑可再生能源需求的间歇性，减少高需求时期电网的压力，降低对化石燃料的依赖。

图6-13 储能设备需求响应控制

智能家居供热系统控制平台

由于低温供热末端复杂，且为了保障不同分区的用户热舒适要求，并及时反馈，提高系统运行效率，增强控制效果，可考虑将低温供热系统和智能家居平台相结合。通过基于物联网的中央控制，智能恒温器和传感器收集室内条件和占用模式的实时数据，与其他家庭自动化技术（如照明、空气质量）集成，自学习用户的日常生活习性，通过平台内构建的优化算法学习用户偏好并相应地调整加热时间表，使房间仅在使用时加热，其他时间满足基本温度需要，不仅可以为用户提供便利，节省25~30%的能源需要，还可以提高低温供热系统的效率，保证其舒适性和适用性。