馬斯克這次沒有帶火特斯拉，卻帶火了一項技術——熱泵（Heat Pump）。
3月2日，在特斯拉首次投資者日活動上，馬斯克公布了特斯拉“宏圖計劃”的第三篇章，提出了讓地球通往完全可持續之路的五個部分。其中，第三步便是：大范圍在家庭、企業、工業中推廣熱泵。比如，用熱泵給房屋供暖，可以減少22%的化石燃料使用。
馬斯克熱捧的熱泵技術，此前已經安裝在特斯拉的Model Y SUV和其他車型的更新版本中。馬斯克曾經表示：特別是在冬天，熱泵是提升Model Y 續航里程，減少電池損耗的關鍵。
可以預見的是，類似特斯拉的家用儲能產品Powerwall，未來特斯拉將很有可能推出家用熱泵產品。
和水泵不會生產水一樣，熱泵并不生產熱量，而是作為熱量的“搬運工”。熱泵是在電力的驅動下，將熱量移動到更被需要的地方去，以提升能量利用效率，降低能耗水平。尤其對于建筑供暖系統來說，熱泵是重要的節能解決方案之一。
3月2日，在馬斯克的言論影響之下，A股熱泵概念板塊開盤領漲，一時間讓這項技術受到更多關注。
其實，熱泵并不算是一項新興的技術，它的歷史可以追溯到兩個世紀以前。
但是，由于過去傳統化石能源總量充足，這項成本昂貴的技術并未受到青睞。直到2021年，全球也只有約10%的空間供暖需求是依靠熱泵滿足的。
時至今日，非可再生能源儲量告急，能源結構轉型任務緊迫，熱泵的需求也比以往更大。特別是在貢獻了全球碳排放約40%的建筑行業，熱泵這項清潔能源技術逐漸成為關注焦點。
熱泵，究竟是什么？
從字面上理解，“泵” 是指可以提高勢能的機械設備，生活中常見的有氣泵、水泵等等。那么熱泵，便能將熱量從溫度較低的介質“泵”送到溫度較高的介質中去。
我們知道，水往低處流是一種自然規律，但是為了農業灌溉、生活用水等需求，人們利用水泵將水從低處送到高處，所以就發明了水泵。
同樣，自然條件下的熱量也是從高溫物體流向低溫物體，不能自發地沿相反方向進行。但是，在能源利用效率受到重視的當下，大自然中的熱量回收引起了人們的重視。
因此，就有了熱泵的出現。
從物理學上講，只要溫度高于絕對零度（‐273 °C），就會存在熱能，但大多是更難利用的低品位熱能（低溫熱能）。
熱泵就是利用電能驅動和熱力學逆循環技術，用少量電能驅動機組，把系統中的工作介質進行變相循環：從空氣、土壤、水源等自然界中吸收熱量，把這類低品位熱能吸收壓縮升溫后，傳遞給被加熱的對象，迫使熱量從低溫物體流向高溫物體。熱泵，即熱量的“搬運工”，從自然界中吸收熱量后，轉化為用于生產和生活的熱能。
根據低位能來源的不同，目前市面上常見的熱泵可以主要分為三類——空氣源熱泵、水源熱泵和地源熱泵。其中，空氣源熱泵的普適性最強，市面上常見的空氣源熱泵空調就是其主流產品之一。
那么問題又來了，冬季的室外溫度依舊很冷，如何能夠把室外的熱能傳輸到室內利用？
這里我們以使用最廣泛的空氣源熱泵為例，它的傳熱工質（“制冷劑”，又稱“冷媒”）是一種特殊物質，常壓下的沸點為零下40℃，凝固點為零下100℃以下，該物質冷的時候是液體，但很容易被蒸發成氣體。
由于它的蒸發極限溫度在零下25°C左右，因此即使 0°C的環境溫度與之相比也是熱的，仍可交換一部分熱能。
聽上去，空氣源熱泵似乎就是常見的中央空調，其實二者之間也存在不同。中央空調是以動力驅動壓縮機進行工作，將低溫轉化為高溫后再進行散熱、制冷，所以空調的主攻制冷。制熱是輔助功能，直接用電加熱的技術，能耗也會更高。
而空氣源熱泵主要是利用空氣能和電能，以制冷劑為媒介（即“冷媒”），將低位能的熱源，將低溫位的熱能提升為高溫位熱能，并加熱系統循環水，從而加熱室內空氣。目前，空氣源熱泵系統已經可以做到供冷和供熱功能兼具，常見的就是家用分體熱泵型空調器，冬季可以供暖，夏季可以制冷，即「空氣能冷暖兩聯供」。
從制冷的角度，傳統空調是直接將氟利昂的冷氣吹到室內，而采用了水系統的熱泵可以優化用戶體驗，吹出來的涼風更輕柔，也讓體感更加舒適。
總體來看，熱泵是一種傳輸熱量的裝置，把利用價值低的熱量收集起來，以更柔和的方式，“潤物細無聲”地傳輸到更被需要的地方去。
常見的空氣源熱泵空調
熱泵是如何節能的？
通俗理解，熱泵的原理就是把傳統的燃煤、燃氣制熱，改為電制熱。
不過究其本質，無論是燃煤、燃氣還是電制熱，其本質都是能量的轉化。但對于電制熱的熱泵來講，熱量是被轉移而不是產生，熱能利用效率也會高些。
如今，在新舊能源轉換的背景之下，熱泵的節能優勢就更加凸顯。具體表現在，熱泵兼具高能源效率和良好的環保特性。
根據國際能源署（IEA）的數據顯示, 典型家用熱泵的性能系數 （COP） 約為4，即消耗1度電可以得到4度電的熱量。這使得家用熱泵的能源效率，比傳統燃氣鍋爐高出3-5倍。能效提升后，電費支出自然就會下降。
在清潔環保特性方面，熱泵完全由電能驅動，幾乎不會產生任何的污染排放。與傳統燃燒化石能源的采暖方式相比，熱泵的碳排放強度能夠大大降低。這也是為什么，現在各地都在提倡“煤改電”的原因所在。
再者，從平均使用壽命來看，熱泵的壽命大多在20年左右，比燃氣鍋爐10至15年的使用壽命更長。
圖片來源：中泰證券
其實，熱泵這項技術已經有超過百年的歷史，早在19世紀便由法國科學家卡諾提出。1850年，英國科學家開爾文提出將逆卡諾循環用于加熱的熱泵設想，并提出首個正式熱泵系統“熱量倍增器”。
1928 年，物理學家霍爾丹已經突破了空氣源熱泵供暖技術。到20世紀30年代，熱泵已經開始進入商用階段。
但是幾十年過去，因為化石燃料的充足、便捷，熱泵技術遠沒有到家喻戶曉的地步，推廣十分緩慢。
根據國際能源署（IEA）的數據顯示，2010年-2020年全球熱泵安裝量（含空氣源、水源、地源熱泵）的復合年均增長率（CAGR）為 6.4%，2020年全球熱泵存量為1.77億臺、其中中國、北美、歐洲安裝量占比分別為 33%、23%和12%，數量并不占多。
不過從增速來看，熱泵系統在海外市場更火熱。
特別是從去年開始，俄烏沖突導致歐洲各國的能源價格飆升。與此同時，熱泵作為化石能源的有效替代產品，銷量不斷提升。
有研究顯示，在同等條件下供暖時，采用熱泵產品只需要消耗天然氣20%的能量。在天然氣價格高企的歐洲，熱泵產品和電熱毯等產品一樣，正成為很多國家的居民日常用品。
根據歐洲熱泵協會發布的行業分析報告顯示，在2022年，歐洲21個國家（包括非歐盟的英國和挪威）的熱泵銷量達到300萬臺，同比增長37%，創下歷史新高。至此，歐洲安裝的熱泵總數達到約2000萬臺，能夠為約16%的住宅和商業建筑供暖。
被馬斯克捧上天，熱泵為何還沒普及？
“雖然熱泵屬于清潔能源的范疇，但目前并不能算作資本市場的最火風口?！币晃恍履茉搭I域的投資人向36碳表示。
從節能降耗的角度，熱泵已具備極大的優勢，但經濟性不足是制約熱泵普及的核心因素。熱泵在歐洲各國的快速發展，很大程度上也是有賴于各個國家給予的補貼。
在中國市場，其中以政府補貼和能源價格為主要兩大原因。
中泰證券家電&科技消費首席分析師鄧欣向36碳表示：“從政府補貼的角度看，2017年“煤改電”政策的刺激下，我國熱泵有過短暫的高增長：北方“2+26”城市全面推進清潔能源，例如河北、山西、河南等地的設備補貼金額在3000元-20000元之間，并疊加電價優惠，當年空氣源熱泵在國內市場的增速達到66%。之后補貼力度減弱，內銷水平則受到一定影響?！?/span>
再者，相對于能源危機更加嚴重的歐洲，中國的天然氣、煤價處于相對較低的水平。因此，熱泵的經濟性沒有那么突出，需求也就不及歐洲市場。
另一大痛點來源于安裝配套的成本。安裝家用熱泵，比安裝傳統的燃氣更為復雜，初始投資也就更高。大多數情況下，需要根據房屋的面積、尺寸“量身定制”。即使是有這樣價廉物美的產品，也需要具備技術能力的專業人員完成熱泵的安裝工作。各個門類的前期投資加起來，家庭安裝的前期費用預計接近10萬元。
“對于空調熱泵來說，它的外機體積大于一般分體式空調，老舊小區如果在設計時未預留外機安裝區域，會很不方便；另一方面，家用熱泵兩聯供的系統需要在地面鋪設地暖管，用戶也要額外支付安裝費用?！敝刑┳C券鄧欣向36碳表示。
家庭地暖管道
從技術的角度看，熱泵的未來提升空間依舊很大，不同的熱泵形式也有不一樣的解決方案。例如市場份額最高的空氣源熱泵產品，其實在超低溫工況下的制熱效率會出現衰減。
從高寒地區的熱泵使用結構中，便能有所察覺：據歐洲熱泵協會的數據，2022年瑞典、挪威的地源熱泵銷量增速，均高于空氣源熱泵。
中泰證券鄧欣談到：“解決這一痛點，需要持續的技術迭代：可以采用增氣噴焓壓縮機技術，去提升熱泵低溫環境下制熱能力和效率，但成本相對高；以及增加PTC輔熱裝置（即傳統空調的電輔熱技術），在低溫環境下用PTC先將溫度提升，再用熱泵進行制熱，但代價是PTC制熱階段熱效率較低，亟待突破?！?/span>
總體而言，現階段熱泵的技術水平還在持續爬坡，產品的經濟性、安裝便捷性也都存在提升空間。熱泵現正處于一個試圖突破能源「不可能三角」的階段，當清潔、穩定與廉價都具備時，才能真正走進千家萬戶。
在過去很長一段時間，熱泵系統都被排除在可再生能源利用的范疇之外。如今，在全球能源轉型的大趨勢下，隨著新型電力系統的建設和化石能源的逐漸退出，終端用能電氣化的需求會持續提升，熱泵這項技術成為必需品已是必然。
