热泵凭借其能效优势和较传统建筑冷暖方案更低的温室气体排放，在美国多地获得越来越多的认可。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。据清洁能源智库RMI数据，目前美国热泵安装量约为480万台。

各州推广进度不一。在麻萨诸塞州，对初期成本及设备选型复杂性的担忧拖慢了普及速度，使其落后于缅因州等先行者。缅因州已提前两年完成2025年安装10万台热泵的目标，州长Janet Mills近期又提出到2027年达到17.5万台的新目标。

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、施工量及改造带来的干扰仍是主要顾虑。

物理改造难题

既有建筑热泵改造的可行性因楼而异。“这无疑是成熟技术，但简单地将现有HVAC系统更换为热泵系统未必是最佳策略。”国际规范委员会创新副总裁Ryan Colker表示。

Arch Energy（Consigli Construction子公司）能源总监Kailash Viswanathan指出两大挑战：首先是建筑占用问题。他称，在建筑内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，只能在租户搬离或租约更替时进行。”

其次是维持空间供暖和生活热水温度。Viswanathan表示，热泵在较低水温下运行效果最佳。既有建筑改造需将水温从华氏180度降至120至140度。要使用低温水达到同等供暖效果，需增大流量，这意味着要扩大管径。“这就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。历史建筑等挑战性大的楼宇改造周期更长，约需20年左右。”

Viswanathan正参与纽约市345 Hudson St.高层建筑的热泵改造项目。这是纽约州能源研究与发展局发起的首个旨在快速实现一栋百年建筑电气化的计划。他说：“我们帮助工程师和客户寻找方案，确定减少该建筑碳排放的最佳途径。”

他补充道：“设施管理者始终参与决策过程。他们会考虑操作、维护和控制热泵技术所面临的挑战。这涉及大量自动化，他们需要学习。”

经济性障碍

另一大障碍是既有建筑安装热泵成本高昂。Rosen Consulting Group估算，2022年纽约州典型燃气办公建筑改造为地源热泵的总成本为每平方英尺17至24美元，空气源热泵则为12至21美元。这些估算包含热泵热水器、必要基础设施及电力升级。报告指出，办公建筑热泵改造有望持续“显著节省能源账单”，但该节省预估基于额外的建筑围护结构改进，后者会产生额外费用。《通胀削减法案》提供了联邦税收抵免和州管理的返利，可用于抵消热泵购买和安装成本。

非营利清洁技术加速器Prospect Silicon Valley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培训和教育，以证明技术如报告所述有效。随着新设计浪潮进入市场，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9月报告称，带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。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、常规能源、储能和地源热泵技术的组合，以达成成本、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当地电网造成更大压力，部分电网缺乏足够发电能力来适应预期的建筑电气化增长。“不能只装热泵而不升级电网。大家都在等电网能否实现绿色化。”Cortex Sustainability Intelligence营收副总裁Owen Glubiak表示。

Cortex近期在其建筑脱碳平台推出自动化功能，帮助客户削减能源使用和碳排放。Glubiak称，在需求响应驱动的情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，需求响应项目对确保满足峰值需求将变得非常重要。”

脱碳拼图的一环

正如Glubiak所言，热泵并非电气化的万能解。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光伏和电池储能系统作为整体方案采纳时，建筑电气化的效益才能最大化。

在评估热泵改造项目经济性时，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气候变化影响”。

负责EY Americas房地产数字转型的Mark Grinis指出，设施管理者在升级数十年老旧系统时往往更务实。“如果东西坏了，就好好修。但我们会考虑非常复杂的改造吗？”他描述管理者的典型思维。他还指出，热泵改造的可行性也取决于地理位置，涉及吸引更广泛租户群体和实现更高经济回报的能力。他补充说，老建筑有机会安装冷屋顶和屋顶光伏，“但我感觉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%，远低于实现2050年净零排放目标所需的部署规模。该机构呼吁加强政策支持和技术创新，以提升能效、降低前期购买和安装成本，并消除复杂改造的市场障碍。