热泵不燃烧任何东西。它用电驱动压缩机，把室外空气、土壤或水中本来就有的热量搬进屋里。搬运热量比制造热量省力得多，所以热泵每用一份电，能送出三到四份热。这就是为什么所有认真的建筑脱碳方案都离不开热泵，也是为什么设计糟糕的系统会让人失望。这篇指南讲清楚其中的物理原理、真正能预测电费的效率指标、怎样给系统选型，以及怎样公平地把运行费用和燃气、燃油或电阻式电暖比较。
热泵怎样工作
冰箱和 20 MW 的集中供热机组，运行的是同一种蒸汽压缩循环：
- **蒸发器。**比室外空气（或土壤）更冷的冷媒流经换热器，吸收热量并蒸发。即使气温只有 −10 °C 也能蒸发，因为 R290（丙烷）或 R32 等冷媒的沸点非常低。
- **压缩机。**电动压缩机压缩冷媒蒸气，把温度提高到 50–80 °C。
- **冷凝器。**高温蒸气把热量交给你的采暖水（空气–水）或室内空气（空气–空气），冷凝回液体。
- **膨胀阀。**压力下降，冷媒急剧降温，循环重新开始。
电只用来驱动压缩机和风机，送出的其余热量都是从环境中免费取得的。正因为如此，只要季节效率足够高，欧盟法律就把热泵算作可再生热源。
主要类型
| 类型 | 热源 | 典型 SCOP（中欧） | 独栋住宅安装费用 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 空气–水（整体式或分体式） | 室外空气 | 2.8–4.0 | 9,000–18,000 欧元 | 欧洲最常见；给散热器或地暖供热，并提供热水 |
| 空气–空气（分体 / 多联） | 室外空气 | 3.5–5.0（制热） | 2,000–8,000 欧元 | 最便宜；还能制冷；不提供热水 |
| 地源（钻孔或水平埋管） | 8–12 °C 的土壤 | 3.5–4.8 | 18,000–35,000 欧元 | 热源温度稳定；钻孔是主要成本 |
| 水源 | 湖泊、河流、地下水 | 4.0–5.0 | 视场址而定 | 需要审批和合适的水源 |
| 排风 | 通风排气 | 2.5–3.5 | 7,000–12,000 欧元 | 适合气密性好的小户型 |
费用为 2024–2026 年欧洲安装的参考值，未扣补贴。英国、德国和北欧处于高端，东欧较低。要按你的土壤确定钻孔长度，请用地源热泵计算器。
COP、SCOP 和 SPF：真正要看的数字
**COP（性能系数）**是送出热量与耗电量的瞬时比值：
Carnot limit: COP_max = T_hot / (T_hot − T_cold) (temperatures in kelvin)
卡诺公式说明，温升比什么都重要。从 7 °C 的空气（280 K）把水加热到 35 °C（308 K），理论最大值为 308 / 28 ≈ 11。实际机器能达到卡诺效率的约 40–55%，所以 COP 落在 4.5–5 左右。把供水温度提高到 55 °C，理论上限就降到约 6.8，实际 COP 约为 3。供水温度每降低 1 °C，效率约提高 2–3%。
**SCOP（季节性能系数）**是按 EN 14825 计算的标准化数值。它在设定的供水温度（35 °C“低温”或 55 °C“中温”）下，按参考气候（平均、偏冷或偏暖）对一个模拟供暖季中的 COP 加权。欧盟能效标签上就有这个数。它适合用来比较产品，但终究是实验室估算。
**SPF（季节性能因子）**是在真实住宅里测一年得到的数值：总供热量除以总耗电量，除霜、循环泵、辅助电加热和生活热水全都算在内。实测研究才是公平的基准。Fraunhofer ISE 在德国部分翻新过的既有住宅中对热泵做了数年监测：空气源热泵的 SPF 大多在约 2.6–4.0 之间，平均约 3.1–3.4；地源系统平均约为 4。供水温度低的系统总是排在前列。
| 设计工况下的供水温度 | 空气源典型 SPF | 地源典型 SPF |
|---|---|---|
| 35 °C（地暖） | 3.5–4.2 | 4.3–5.0 |
| 45 °C（大散热器） | 3.0–3.6 | 3.8–4.5 |
| 55 °C（普通散热器） | 2.5–3.1 | 3.3–3.9 |
| 65 °C 以上（未改造的老系统） | 2.0–2.6 | 2.8–3.3 |
生活热水全年都要加热到 50–55 °C，COP 通常为 2.5–3.2。在保温良好的住宅里，热水占需求的比例大，会把全年数值拉低一点。
运行费用：价格比法则
你的供暖账单由三件事决定：房子需要多少热、供暖系统效率多高、能源多少钱。要和燃气锅炉公平比较：
Annual cost (gas boiler) = Heat demand (kWh) / η_boiler × gas price + standing charge
Break-even price ratio = SPF / η_boiler
假设 SPF 为 3.2，锅炉效率为 0.90。这对既有住宅里的冷凝锅炉来说比较现实，而不是包装盒上印的 98%。这样，只要每 kWh 电价低于气价的 3.2 / 0.9 ≈ 3.6 倍，热泵就胜出。如果你能彻底拆掉燃气接入，省下的固定费用（常为每年 100–300 欧元）会让热泵更划算。
| 国家（2025 年左右居民价格） | 电价/气价比 | SPF 3.2 时热泵对比燃气 |
|---|---|---|
| 英国 | 约 4.0 | 大致持平；用热泵专用电价则胜出 |
| 德国 | 约 3.0–3.5 | 热泵更便宜 |
| 法国 | 约 2.0–2.3 | 热泵明显更便宜 |
| 瑞典、挪威 | 基本没有燃气 | 热泵占主导 |
| 罗马尼亚、匈牙利 | 约 4–6（管制气价） | 按运行费用常常是燃气更便宜 |
价格比会随电价方案和政策变化。可以在我们的国家页面查看你所在国家的最新价格，再用热泵与燃气锅炉对比计算器算一算。
计算示例：德国一栋 140 m² 的住宅
- 年供暖 + 热水需求：15,000 kWh 热量（一栋部分翻新的 1980 年代住宅）。
- 空气–水热泵，散热器设计供水温度 50 °C，实测 SPF 3.3。
- 电价 0.34 欧元/kWh（热泵专用电价约 0.28 欧元/kWh）；气价 0.11 欧元/kWh，另加每年 150 欧元固定费用；锅炉季节效率 0.90。
**燃气锅炉：**15,000 / 0.90 = 16,667 kWh 燃气 × 0.11 欧元 = 1,833 欧元 + 150 欧元 = 每年 1,983 欧元。
**热泵（普通电价）：**15,000 / 3.3 = 4,545 kWh × 0.34 欧元 = 每年 1,545 欧元，节省 438 欧元。
**热泵（热泵专用电价）：**4,545 × 0.28 欧元 = 每年 1,273 欧元，节省 710 欧元。
假设热泵扣除 30–50% 的补贴后净价 12,000 欧元，换一台新燃气锅炉要 4,000 欧元。多出的 8,000 欧元仅靠能源节省约 11–18 年回本。碳价上涨会缩短回收期（EU ETS2 从 2027–2028 年起覆盖建筑燃料）。屋顶光伏能把一部分用电转到白天的免费电力上，太阳能板计算器会告诉你能转多少。用你自己的数字在热泵计算器里算一算。
选型：最常见的错误
安装商把 24 kW 的锅炉换成一台“保险起见”的 16 kW 热泵，就会带来昂贵的麻烦。机组偏大会频繁启停，长期在效率较差的部分负荷下运行，初装费用也更高。锅炉过去普遍选大两到三倍，因为几乎不多花钱。热泵则应该匹配建筑的设计热负荷：
U = thermal transmittance (W/m²K), A = element area (m²) n = air changes per hour, V = heated volume (m³)
设计温度 −10 °C 时单位热负荷的经验值：
| 建筑标准 | 单位热负荷 | 140 m² 住宅 |
|---|---|---|
| 被动房 | 10–15 W/m² | 1.5–2 kW |
| 新建（2015 年后欧盟标准） | 25–40 W/m² | 3.5–5.5 kW |
| 翻新过的 1970–1990 年代住宅 | 50–70 W/m² | 7–10 kW |
| 未翻新的 1970 年前住宅 | 90–130 W/m² | 13–18 kW |
既有住宅有个快速估算法：取最近三年的用气量，乘以锅炉效率得到热需求，再除以当地的供暖满负荷小时数（中欧约 1,800–2,400 h）。20,000 kWh 燃气 × 0.9 / 2,000 h ≈ 9 kW。
先降需求，再选型。阁楼和空腔墙保温通常能把热损失降低 20–35%，让你买一台更小、更便宜、供水温度更低的机组。见我们的家庭保温指南和保温节能计算器。
实际运行中怎样提高效率
- 降低供水温度，降到房间仍然舒适的最低值，并打开气候补偿，让供水温度随室外温度变化。
- **低温慢跑。**热泵低输出连续运行时效率最高。夜间大幅调低温度，早上就要用高温来“追”回来。
- **让系统通畅。**主要起居空间里用不着的温控阀可以拆掉；除非水力系统确实需要，否则不装缓冲水箱。每多一次换热或混水都会损失效率。
- **升级最差的散热器。**往往是两三个房间决定了所需的供水温度。给这些房间换更大的或带风扇的散热器，能让系统温度降低 5–10 °C。
- **盯住辅助加热。**COP 只有 1 的电加热棒或管道加热器，可能悄悄毁掉季节性能。只允许它在双热源切换点以下启动。
- **做好监测。**一块热量表加一块电力分表只要几百欧元，就能告诉你真实的 SPF。
气候影响
热泵的排放取决于它用的电。按 2025 年全球平均电网排放强度约 460 g CO₂/kWh（Ember / Our World in Data）计算，SPF 为 3.2 时每 kWh 热量约排放 145 g CO₂。燃气锅炉约排放 225 g（按每 kWh 燃气约 202 g、效率 90% 计）。电网越清洁，差距越大：在法国（约 40 g/kWh），热泵每 kWh 热量只有约 13 g。只有在煤电比例很高、超过约 650–700 g/kWh 的电网上，低效热泵才会接近燃气。可以在电力碳排放强度页面和用电碳排放计算器中查看你所在的国家。
IEA 估计，按各国承诺部署热泵，到 2030 年至少能让全球 CO₂ 排放减少 5 亿吨。按它的数据，即使在燃气发电为主的电网上，热泵的排放也比燃气锅炉至少低 20%，在清洁电网上最多低 80%。
常见误区
- **“热泵在寒冷地区没法用。”**挪威、瑞典和芬兰是欧洲热泵普及率最高的国家。天冷时效率会下降，但机组照常运行；见寒冷地区的热泵。
- **“必须装地暖。”**地暖有帮助，但不是必需的。大多数散热器系统做些小改造后，用 45–55 °C 的水就能工作。
- **“必须是被动房。”**选型正确的热泵能给任何房子供暖。保温只是让它买得更便宜、用得更省。
- **“热泵不过是电暖器。”**电阻式电暖器的 COP 是 1。热泵每 kWh 电能送出 2.5–5 倍的热。
结论
在所有电采暖方式中，没有比热泵更高效的；在欧洲和北美大部分地区，一套好的热泵系统的运行费用已经低于燃气。经济性取决于两个你能左右的数字：供水温度（决定 SPF）和你的电价方案；还有一个基本左右不了的数字：气价与电价之比。先做一次正规的热负荷计算，把明显的保温短板补上，比较报价时看承诺的季节性能，而不是峰值 COP。然后在供暖费用对比中把它和所有替代方案放在一起比较。
本主题相关计算器
常见问题
热泵的 COP 多少算好？
热泵的运行费用比燃气锅炉低吗？
热泵能配散热器用吗？
热泵能用多少年？
我需要多大的热泵？
热泵吵吗？
资料来源与参考
- IEA (2022). The Future of Heat Pumps
- Fraunhofer ISE — 既有建筑热泵实测（WPsmart im Bestand）
- EN 14825 — Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps: testing and rating at part load conditions and calculation of seasonal performance
- Energy Saving Trust — 英国供热电气化示范项目（Electrification of Heat）
- IPCC AR6 第三工作组第 9 章：建筑
本指南中的数据是根据上述来源整理的典型范围，你的实际数字取决于所在地、价格和设备。需要针对具体场地的估算，请使用文中链接的计算器。