热泵技术因其相较于其他建筑供暖制冷方案更高的能效和更低的温室气体排放，在美国多地获得认可。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。清洁能源智库RMI数据显示，目前美国热泵安装量约为480万台。

各州推广进度不一。在马萨诸塞州，对初始成本及设备选型复杂性的担忧拖慢了推广步伐，使其落后于缅因州等先行者。缅因州已提前两年超额完成2025年安装10万台热泵的目标，州长Janet Mills近期又设定了到2027年达到17.5万台的新目标。

然而，设施管理者在既有建筑中部署热泵时发现，尽管有联邦激励措施，改造成本、工程量及对正常运营的干扰仍是突出难题。

物理空间挑战

既有建筑热泵改造的可行性因建筑而异。国际规范委员会创新副总裁Ryan Colker表示：“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。”

Consigli Construction旗下Arch Energy能源总监Kailash Viswanathan指出两大挑战：首先是建筑占用情况。能否在建筑内进行大规模翻新“高度取决于使用者”，Viswanathan说：“如果是集中式规划会容易些，但仍需进入建筑、打开墙体、更换管道才能实现。多数情况下，这类改动只能在租户搬离或更替时进行。”

其次是维持空间供暖和热水温度。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。要在低温水条件下达到同等供暖效果，需增大水流速率。“这意味着要加大管道直径，需要进入使用空间拆除并更换管道，干扰很大，”他说，“因此改造计划往往长达10至12年，不可能一蹴而就。像历史建筑这类高难度项目，改造周期约需20年。”

Viswanathan正参与纽约市345 Hudson St.高层建筑的热泵改造团队。这是纽约州能源研究与发展局发起的首个项目，旨在快速推进该市一栋百年建筑的电气化。“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。这项技术伴随大量自动化，他们需要学习掌握。”

经济成本挑战

另一重大障碍是安装成本高昂。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，空气源热泵则为每平方英尺12至21美元。该估算涵盖热泵热水器、必要基础设施及电气升级。报告指出，办公建筑热泵改造有望持续带来“显著的电费节省”，但该节省预估基于额外的建筑围护结构改进，后者将产生追加成本。《通胀削减法案》提供了联邦税收抵免和州管理的返利，可用于抵消热泵采购及安装费用。

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与收益，包括长期维护因素，以验证部署决策的合理性。他还指出，管理者需要更多“关于汇总和解读实际安装性能数据的教育与培训，以证明技术确实如报告所述有效。随着新设计产品涌入市场，这一点尤为重要。”

降低改造成本的途径之一是采用混合系统。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业主和运营商降低资本开支，提升改造项目的经济可行性。该实验室已在其REopt工具中新增此类系统分析功能，帮助建筑管理者评估可再生能源、常规能源、储能及地源热泵技术的组合方案，以达成成本、清洁能源及韧性目标。

潜在电网压力

尽管热泵在脱碳方面有直接效益，但大规模应用可能对本地电网造成更大压力——现有电网可能缺乏应对预期建筑电气化增长的发电能力。“不能只装热泵而不改造电网。大家都在等待电网自身能否实现绿色化，”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，帮助客户降低能耗和碳排放。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药。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板和电池储能系统作为整体方案部署时，建筑电气化的效益才能最大化。

在评估热泵改造项目是否具有经济合理性时，国际规范委员会的Colker建议进行深入能源审计，以全面了解“资金投入何处能获得最大回报，以及何处能产生最佳的气候变化影响”。

EY Americas房地产实践数字转型负责人Mark Grinis表示，负责升级数十年老旧建筑系统的设施管理者往往倾向于更务实的决策。“东西坏了就好好修，但要不要考虑复杂的改造？”他说，这反映了管理者典型的思考方式。他还指出，热泵改造的可行性还取决于区位——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，老旧建筑或许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。该机构呼吁加大政策支持和技术创新，以提升能效、降低前期采购安装成本，并消除复杂改造的市场壁垒。