4月30日，国际制冷学会（IIR，International Institute of Refrigeration）发布了由上海交通大学制冷与低温工程研究所王如竹教授和一个国际专家团队撰写的高温热泵技术简报《High-Temperature Heat Pumps for Industrial Decarbonisation》，并同步推出了面向政策制定者的关键条目总结《Summary for Policymakers》。该报告对高温热泵的技术、产品、应用以及未来趋势进行了回顾和分析，适配研发人员、企业、政策制定者及投资者的参考需求。

工业脱碳迫在眉睫 高温热泵迎来战略机遇工业供热长期依赖锅炉，燃料锅炉热效率一般小于90%，电锅炉也不会超过100%，直接和间接碳排放高。高温热泵（HTHP）指能够提供80℃以上热能的热泵系统，用少量电能把余热“搬运+升温”，能效系数（COP）可达2~6，成为破解工业加热高能耗、高排放的关键技术。工业用能中2/3用于热能生产，其中100~200℃是各类工业流程的常用温区，也是高温热泵供热的核心目标。而这一技术并非中低温热泵的简单延伸，而是需要全新的技术方案。目前高温热泵处于科研与产业落地蓬勃发展的阶段，该领域年度论文发表量由2010年的921篇增至2024年的5480篇。据国际可再生能源署（IRENA）的预测，工业热泵装机量将由2020年的不足100万台，增至2030、2050年的3500万台和8000万台。

三大主流技术构型 全场景适配工业热需求

报告将高温热泵按循环原理划分为三大技术路线，可适配不同热源条件与热需求。

1）蒸汽压缩式高温热泵（主流，灵活，高效）

以逆卡诺循环为核心，由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大基础部件构成，靠工质相变移热。为应对大温升、高压比、高排气温度，进化出多种构型：

带闪蒸罐/经济器的补气增焓可以降排气温度、降低能耗、提高可靠性

喷射器替代节流回收了膨胀功，减少不可逆损失

多级压缩突破单级压比限制，冲更大温升

复叠循环拥有独立高低温回路，适配大温升，效率更优

开式蒸汽压缩可以直接产蒸汽，用于工业过程

开闭式耦合能够兼顾低温余热利用和高温蒸汽产生

2）吸收式高温热泵（余热驱动，省电）

高温热泵中常见的为第二类吸收式热泵系统（AHT）。吸收式系统无需压缩机、用电少，容易做到较大容量，但其对驱动热源温度有较高要求（＞60℃），适合具备稳定余热资源的工业流程。多级设计可以提升吸收式热泵的温升能力，多效设计可以提升其能效。

3）压缩-吸收耦合式高温热泵（优势互补）

融合压缩与吸收循环优势，兼顾低温热源适应性与高温输出能力。耦合方式主要有热耦合和质耦合两种：热耦合通过复叠方式链接压缩和吸收回路，内循环换热，做大温升；质耦合工质互通，压缩机置于吸收回路关键节点，提高效率。该类系统的复杂性较高，需要针对工况进行专门的设计。

简单总结来说，追求效率、想灵活部署选压缩式；有稳定中温以上余热、想极致省电选吸收式；要超高温度输出、但热源品位低选耦合式。

高温工质转型加速 天然工质成为长期趋势

整体来看，在工质热物性满足高温可用的基础上，它们正朝着环保、安全、无毒、稳定、高效、经济的方向发展。

1）筛选标准

热力学：沸点、临界温度匹配温区，运行压力合理

环保：ODP=0、低GWP，远离环保法案管控

安全：毒性、可燃性分级，A1最安全

兼容：与油、材料互溶，不腐蚀不分解

经济：天然工质成本更低

效率：通过分析工质在系统中的运行能效进一步优化

2）推荐工质

HFO/HCFO（低GWP）：R1234ze(E)、R1336mzz(Z)、R1233zd(E)

天然工质：R290、R600(a)、R601(a)，但其属于A3类，需防爆；NH3、H2O、CO2

混合工质：R1234ze(Z)+R1336mzz(E)、CO2+HC，平衡性能与安全

吸收式：NH3/H2O、LiBr/H2O仍是主力，新型醇类、离子液体工质快速崛起

3）关键趋势

欧盟等地已启动PFAS类物质的限制评估，未来HFO/HCFO等合成制冷剂可能进一步受限，长期来看天然工质可能是终极选择。

核心部件适配升级 支撑长期可靠稳定运行

1）主流压缩机容量特征

2）高温及工业场景的挑战

高温工况会导致润滑油分解、工质溶解度下降、材料腐蚀加剧、密封失效等问题。工业应用场景倾向于使用大容量压缩机，有更高的制造与系统集成难度。

3）解决方案

无油化（磁悬浮/气浮轴承）、耐高温材料、离心式、高可靠性是高温热泵压缩机的发展方向。

商用产品日趋丰富 众多行业形成示范案例

1）商用产品

目前，艾默生、神户制钢、Mayekawa、GEA、美的、格力等全球主要热泵设备厂商已推出多种高温热泵产品，供热温度覆盖100~300℃，容量0~100MW，技术成熟度（TRL）最高达到9级，具备了较为成熟的商业化条件。

2）应用案例

区域供热：芬兰赫尔辛基90MW大型高温热泵项目，利用污水余热供给城市热网；

工业蒸汽：日本神户钢制开发120~165 ℃蒸汽型高温热泵，用于生物乙醇制备、食品加工等；

食品与酿造：中国某酒厂采用复叠高温热泵供应蒸汽，较电锅炉节能46%，投资回收期仅2.4年；

乳制品加工：瑞士奶酪工厂利用数据中心余热，通过高温热泵提供工艺热，节约了大量天然气；

塑料加工：奥地利某塑料加工厂将挤出过程的废热回收提升至125 ℃用于材料干燥与预热；

化工、纺织、木材、造纸、金属热处理：报告从中国《工业热泵发展白皮书》中摘录了上述行业的应用案例，高温热水、热风、蒸汽需求均可被高温热泵满足。

3）创新应用

同时用高温热泵的制冷侧与制热侧，可大幅提升、综合能效。适配于乳品、酿酒、电池、肉类加工、啤酒等冷热同需行业。

高温热泵耦合储热

接入储热系统可实现供需解耦，消纳可再生能源，并利用峰谷电价降低运行成本。

热泵锅炉同台竞技 政策能效构筑竞争优势

高温热泵能否相对于其竞争产品锅炉产生经济与环境效益，取决于能效、能源价格、碳价、电力碳强度。报告通过多国案例对比得出结论：

能效优势显著

调研的高温热泵COP在1.4~4.1区间，远高于电锅炉（≈1），在余热利用场景下优势更强。

经济性呈现地区差异

在芬兰、瑞典等电价相对较低、天然气价格偏高、电力清洁的国家，高温热泵对比燃气锅炉投资回收期仅1.5~1.8年；反之，则经济性优势较弱。但随着碳税推行，差距将缩小。

提升高温热泵竞争力措施

用余热、冷热联供、优化部件等措施提升COP，引入碳税、补贴等价格机制，随着全球电力清洁化推进，热泵的减碳效益将日益增强。

锚定未来发展方向 研发政策双轮协同赋能

1）全文总结

高温热泵可覆盖80~300℃工业供热，是脱碳利器

压缩/吸收/耦合三条技术路线，适配不同场景

天然工质、无油离心、复叠/耦合系统是重点发展的技术方向

冷热联供、耦合储热使系统价值最大化

当前经济性依赖电价与余热，政策与绿电有助于全面打开市场

2）重点研发方向

适配天然工质的高温热泵系统研发，以应对日益严格的制冷剂环保要求；

蒸汽发生型高温热泵是直接替代传统工业锅炉的重要技术；

无油、耐高温、大容量压缩机研发；

余热利用、冷热联供、储热耦合系统的集成创新；

以热泵为枢纽的低碳工业园区一体化方案，实现不同温度品位制冷、供热、余热利用、发电、可再生电力消纳等。

3）政策建议

建立与能效指标挂钩的高温热泵定向补贴机制，缩小其与传统锅炉之间的初投资差距。

在食品、化工、酿造、纺织、石油、金属加工等重点工业领域推广并支持示范项目建设，形成实证依据、降低风险认知、提振市场信心。

实施或扩大碳定价机制，扩大化石燃料锅炉的全成本劣势，提升高温热泵的相对经济竞争力。

面向技术人员，开展高温热泵系统设计、安装与运行的专业培训及认证项目。

支持建设可持续工业园区，集成高温热泵、可再生电力、储热系统与余热回收技术，作为电网全域改革的近期替代方案。

明确制冷剂淘汰时间表的监管规则，为设备制造商与投资者提供稳定预期。

对重点、先进技术（大型无油压缩机、天然工质及蒸汽发生型高温热泵系统）提供研发支持。