建筑的供暖与人们的生活息息相关，也是重要的碳排放来源之一。国际能源署的报告显示，全球50%的终端能源以热能的形式消耗，其中46%用于建筑的采暖和热水。研究也显示，由居住建筑供暖和制冷造成的CO2排放将从2000年的0.8Gt 上升至 2100年的2.2Gt，约占全球用能碳排放总量的12%。可见，居住建筑供暖的清洁低碳转型对于碳中和目标的达成有着重要意义。

亚热带湿润气候地区（见图 1）人口占全球人口的15%以上，是未来全球供暖需求高速增长的地区之一。在中国，这一气候区主要由长江中下游的“夏热冬冷”地区组成（包括长三角地区、湖南湖北、重庆、江西、福建等地），冬季有2-3个月的平均气温在10°C以下，且空气湿度较高，容易造成“湿冷”的感觉，严重影响了室内的舒适度。该地区的大型集中供暖基础设施经济性较差且覆盖率极低，供暖普遍为个人选择，受制于人均可支配收入等因素的影响。根据落基山研究所针对长三角地区的测算，随着该地区2.4亿居民收入的提高，居民供暖需求在未来十年内将增长2-3倍，如不采用清洁低碳的供暖方式，供暖导致的碳排放也将成倍增长，对中国乃至全球气候目标的实现造成压力。因此，无论从应对气候变化还是居民健康的角度来看，如何为该气候区的居民提供低碳供暖是全球性的关键议题。

亚热带湿润气候地区居民供暖碳排放较高，且还有较大的增长潜力

亚热带湿润气候地区的居民供暖目前在世界不同地区呈现出不同的特点：在发达国家,相应区域居民供暖覆盖率较高，燃气在居民供暖的能源形式中占据了较高比例，带来了较高的碳排放；在发展中国家，居民供暖还相对不足，未来供暖手段至关重要。

在发达国家的亚热带湿润气候地区，不同国家之间采暖方式和用能形式差异较大。在日本东京，居民习惯于使用小型电热设备对住宅的部分空间进行加热，因而制热耗能在东京居民耗能中的占比并不高，且电能是居民供暖的主要能源。与东京的情况截然相反，在意大利威尼斯所在的威尼托区，其燃气供暖的比例高达百分之72.3%，居民更习惯采用燃气设备采暖。在美国的“半湿润”气候地区 (mixed-humid climate region)，居住建筑供暖用能呈现出了电能和燃气“两分天下”的格局。美国能源信息管理中心2015年的调查显示，这一地区约45%的居民使用燃气供暖设备取暖，且这一比例从2009年到2015年并无明显变化，体现了燃气供暖设备的锁定效应。

相较于发达国家，发展中国家亚热带湿润气候地区的居住建筑供暖则较为不足。中国“夏热冬冷”地区的居民室内温度明显低于美国的“半湿润”气候地区（见图 2），取暖平均耗电量也仅为美国“半湿润”地区的八分之一。随着经济生活水平的快速提高，居民对于室内热舒适性的要求也越来越高，且近些年由于气候变化带来的极端天气频发，这一地区居民供暖需求正进入飞速增长的阶段：中国“夏热冬冷”地区的冬季用电负荷近年来不断增长，2021年1月17日江苏省的电网负荷达1.17亿千瓦，超过了夏季用电负荷峰值，创下历史新高；该地区的燃气用量近年来也不断增长，在过去的十年中，上海市人均生活天然气用量几近翻倍；新建住宅小区配售供暖设施逐渐成为主流，已建成的住宅小区也迎来加装更加舒适的供暖设备的热潮。

发展中国家和发达国家的亚热带湿润气候地区的供暖现状差别较大，也因此面临着截然不同的机遇和挑战

在发达国家，尽管供暖的覆盖率较高，但燃气设备在居民供暖设备中占比较高。随着天然气价格的不断攀升以及各国陆续提出甲烷减排承诺（Global Methane Pledge），去燃气化(Gas-free Solutions)将是居住建筑供暖的必然趋势。现有燃气供暖设备的升级改造以及电气化将是未来十年发达国家居住建筑供暖发展的主要任务。

在发展中国家，亚热带湿润气候地区的居民供暖市场正处于规模化增长阶段。清华大学的一份调查显示，中国“夏热冬冷”地区居民建筑供暖中，燃气炉供暖占比有着显著的增长趋势，新增的居民供暖市场中燃气设备正成为主导。以美国“半湿润”气候地区为参照，可以预见，如不利用合理的市场机制和政策手段加以干预，燃气设备将在发展中国家的亚热带湿润气候地区的居民供暖中占据较高比例。另外，燃气供暖设备的大规模使用也有可能带来由于安装和使用不规范造成的安全隐患。如何在规模化增长的初期，探索出一条舒适、方便、安全、低碳的居住建筑供暖增长路径对于实现发展中国家的气候目标及其公平气候转型都有着重要的意义。

在全球各国积极应对气候变化的大背景下，无论是在发展中国家，还是在发达国家，更加清洁、低碳、舒适的居民供暖设备将在未来拥有广阔的市场需求和发展潜力。发达国家可以利用技术优势和更加积极的政策引导推动居民供暖的低碳转型；发展中国家则可以借助后发优势，率先实现其亚热带湿润气候地区建筑供暖的零碳化，为其他地区提供宝贵经验和示范作用。

落基山研究所的研究显示，热泵作为一种电力驱动的供暖设备，在考虑电力系统逐渐脱碳的情况下，仅造成燃气设备五分之一甚至更低的碳排放。结合其高舒适性、低运行成本、同时可制冷供热等特点，以热泵为核心的“一体化”建筑电气化措施将在亚热带湿润气候地区的供暖系统升级转型过程中扮演重要角色。为推动这一解决方案的规模化，行业各方应从政策支持、技术推广、市场建设等方面进一步加强对热泵的研究和探索，助力国家气候目标顺利达成。同时，作为全球制造业强国，中国热泵产品年产量大致占到了全球的60%以上，已经成为热泵的全球最核心供应商，应继续加强在热泵技术、零碳供暖、建筑电气化等方面的国际交流与合作，贡献于全球迈向净零经济（net zero economy) 的转型。

落基山研究所致力于以市场化的解决方案推进全球能源系统零碳转型，建筑领域的脱碳是我们关注的重点领域之一：在美国，我们通过积极推进建筑的全面电气化来降低建筑供暖造成的碳排放；在中国，我们以长三角地区为入手点，响应《中国2030年碳达峰行动方案》中“引导夏热冬冷地区科学取暖，因地制宜采用清洁高效取暖方式”的号召，积极探索以热泵为代表的低碳供暖解决方案在中国南方的市场化道路，推动中国南方地区的低碳清洁取暖。落基山研究所将继续深入在这一领域的研究与行动，与社会各界的利益相关方积极合作，共同助力亚热带湿润气候地区的居民供暖向着“舒适高效、清洁低碳”的方向成功转型。

参考文献：

1. Su, C., Madani, H., & Palm, B. (2018). Heating solutions for residential buildings in China: Current status and future outlook. Energy Conversion and Management, 177, 493-510.

2. U.S. Energy Information Administration. (2015). Residential energy consumption survey (RECS). https://www.eia.gov/consumption/residential/data/2015/

3. Isaac, M., & Van Vuuren, D. P. (2009). Modeling global residential sector energy demand for heating and air conditioning in the context of climate change. Energy policy, 37(2), 507-521.

4. Italian National Institute of Statistics. (2013). Household energy consumption. http://dati.istat.it/Index.aspx?QueryId=22798&lang=en#

5. 中国节能协会热泵专业委员会. (2021). 热泵助力碳中和白皮书.