“热泵”这个简单的名字，并不能清楚地描述出热泵技术能为我们的家庭和地球所做出的奇迹。
花了近170年的时间，地热泵终于迎来了它的诞生。这个名字简单的设备却可以为建筑供暖和制冷，也许就是确保我们的家更舒适、更无气候污染的关键。
世界正处于一场零和竞赛，以实现一切电气化，让我们的家庭、公寓和办公室做好应对气候危机的准备。 使用土地作为供暖、制冷和电力的天然来源，将温暖或凉爽带入家庭将是实现这一目标的一大步，让我们能够摆脱化石燃料和破坏气候的化学品。 随着更多国家和地区看到了它的好处，并提供了安装它们的激励措施，现在是热泵大放光芒的时候了。
当开尔文勋爵（Lord Kelvin）（没错，开尔文温度就是以他的名字命名的）在1852年的一篇期刊文章中构思出热泵的概念时，他并没有想到未来会出现的气候变化。事实上，他关于热泵的概念在一定程度上源自于，研究如何更有效地利用煤炭为英国的冬季供暖，为热带地区的家庭降温。在这篇发表在伦敦、爱丁堡和都柏林哲学杂志和《科学杂志》上的文章中，他呼吁设计出一些具有“完美热力引擎的特性”的东西，这也让热泵技术听起来绝对不可思议。
开尔文设想了一个蒸汽机或另一种机器，通过蒸发或冷凝液体来产生热量或冷却。空气将通过一个气缸循环到其他位置，而另一个气缸从该位置抽走空气。他的概念从未被建立起来，但它成为了20世纪将要出现的东西的基础，包括不依赖蒸汽机或煤的热泵，而是依赖另一种接近恒定温度的来源：土地。
正是这些地热热泵，其中第一个在1912年获得专利，而现在可能是确保未来无碳住宅的关键（实际上，这里还有空气热泵，甚至是水热泵，但我们主要关注的是地热）。地壳上部300英尺（91米）左右的温度是相当恒定的。这使得它成为根据季节的不同，输送或排放热量的理想场所。热泵能做到这一点的方法是，将装有防冻剂的环路或一条长而直的管道送入地下，并连接到一座建筑上，在那里，里面的泵吹过盘管，驱散空气。在冬天，它实质上是从地下吸收空气中的热量，并将其吹到你家里。在夏天，情况正好相反。
热泵之所以对2030年的家庭至关重要，是因为它们不需要化石燃料。这里没有丙烷、石油、天然气或煤，这些都是目前用来为建筑物供暖的燃料。它们不仅产生二氧化碳，而且还产生许多其他危险的空气污染物。
同时，地热热泵还降低了燃料爆炸致死的几率，这似乎足以考虑将它们用于更广泛的应用（它们目前仅占所有家庭供暖和制冷系统的 1% 左右）。 但是，当我们考虑在面临气候危机时如何处理我们的家庭、办公室和其他建筑物时，正是碳效益使它们变得如此宝贵。 去年年底发布的一份联合国报告发现，建筑占世界温室气体排放量的 38%，而且这个百分比还在上升。 上升的因素之一就是与供暖和制冷相关的能源消耗。
与化石燃料相比，热泵非常高效，而且它们完全依靠电力运行。虽然，目前大部分电网仍然由煤炭和天然气供电，这意味着你家里清洁的热泵可能由一个肮脏的发电厂供电，但这种情况正在改变。此外，监管全国的几百或几千家化石燃料发电厂的排放，明显比监管上亿户家庭的排放要容易得多。事实上，热泵消耗电力也相对较少，使其比化石燃料的火炉和空调更有效率。
目前，又越来越多的公司看到了一个机会，热泵与屋顶太阳能同步，去创造一个集清洁能源、供暖和制冷于一体的系统。
当前，阻碍热泵成为主流的主要原因是前期成本。一个热泵的价格可能比普通燃气炉高出5000美元到10000美元。虽然它们的效率更高，而且随着时间的推移会得到回报，但这是一笔巨大的改变。垂直整合安装流程等创新可以帮助降低成本。但仅仅依靠自由市场并不是解决之道，政府将在加速采用方面发挥关键作用。
地热热泵行业的相关人士表示：“地热一直被认为是一项昂贵的技术，它被隔离开来，或者被推到定制住宅中。人们认为，如果我不是在建造豪宅或定制住宅，这真的不适合我。事实上，每个人都能从这项技术中受益，并将实现每月正现金流，并拥有目前市场上最先进的碳减排系统。”
另外，安装地热热泵还涉及一些重要的机械设备。在地表之下几十英尺甚至几百英尺的地方钻探需要大型钻机，这些钻机在建造房屋的新开发项目中很好用，但在现有社区进行钻探真的很有挑战性。除了专门的钻机和操作员，业主还需要雇佣各种承包商来完成其余的安装工作。这是一件麻烦事，也是一件代价高昂的事。
也有一些公司，比如像蒲公英能源（Dandelion Energy）这样的公司，正致力于通过一站式服务降低部分成本。蒲公英能源是从谷歌的X实验室分拆出来的。蒲公英的联合创始人凯西·汉农（Kathy Hannun）表示，她和她的合作伙伴将公司从X中剥离出来，是因为它不是要创造一项“探月”式的突破性技术，而是要扩大市场上已经存在、急需的东西的规模。
这位创始人表示：“我们花了很多时间来思考如何让客户的体验更好。如何让安装这些东西变得更简单？（如何降低成本？）它更多的是工程和产品工作，而不是基础研究。它不需要我们花10年的时间做研究来想出一些东西。这实际上是一种呼声，最好是快速发布和迭代，并从用户那里学习。”
蒲公英能源（Dandelion Energy）目前正在美国纽约州运营，纽约州可能需要大量的升级。它是全国使用家用取暖油最多的州。随着蒲公英和其他公司推动热泵安装的增加，州政府也提供了激励措施，从而创造了一种良性循环。
公司创始人说：“我们刚刚表明，人们确实希望摆脱化石燃料。人们希望改用热泵，只要价格可以接受，而且他们相信热泵能有效地供暖和制冷。所以，我认为这是一个巨大的进步。”
降低成本对于确保贫困家庭不被落下至关重要。这些家庭已经在公用事业上花费了不成比例的收入，如果激励措施不能帮助他们成为第一批而不是最后一批使用者，就会进一步扩大不平等差距。另一家初创公司BlocPower，正致力于通过在纽约市及其附近的1100栋低收入建筑中安装热泵和其他节能措施来实现这一目标。但更多的激励措施和法规可能有助于使清洁供暖和制冷更加触手可及。正如清洁能源组织“Rewiring America”在一份详尽的2020年报告中所说，“如果我们不找出如何帮助每个人负担得起未来，我们就根本无法解决气候变化问题。”
要使热泵在2030年之前进入越来越多的家庭，还需要克服一些政治因素。美国在热泵安装方面远远落后于日本、瑞典和德国等国家，部分原因是这些国家缺乏美国似乎无穷无尽的天然气供应。美国天然气的增长可能会破坏气候，但它也有一些强大的支持者，包括石油巨头、共和党人，甚至还有一些民主党人，比如美国总统拜登（Joe Biden）的国际气候顾问克里（John Kerry）。在天然气上投入巨资的公用事业公司也坚决反对任何限制其使用的规定，比如当地的天然气禁令，或者取消像纽约的一项规定，允许公用事业公司为天然气管道100英尺（31米）以内的任何家庭提供天然气连接。
蒲公英能源公司创始人表示：“他们可以以比连接天然气管道更低的成本，更经常地为他们的家提供免费的地热系统。有很多这样的内置政策结构，因此电气化技术和化石燃料技术之间的竞争还不是很均衡。随着我们看到越来越多的地方试图鼓励电气化，我认为我们离目标越来越近了。”
不过，这些规则必须废除，否则我们就有可能把越来越多的家庭锁定在过去，而不是未来的供热源上。让这种情况发生是对数百万人的美好生活是一种阻碍。
在政府层面寻求地热供暖和制冷的长期激励措施，也可能进一步加快开发和市场采用。更重要的是，相关人士指出，政府和地方公用事业机构应该确保这些激励措施不会消失，以与化石燃料系统建立公平的竞争环境，并让“业主、建筑商、开发商、建筑师、工程师以及所有人”进行规划。在美国6月初发布的一份分析报告显示，一项为中低收入家庭提供6500美元和其他所有人提供5000美元热泵补贴的计划，可以相当迅速地刺激人们采用热泵，并使气候受益。总成本将为774亿美元，但将减少1.125亿吨碳污染，较本世纪初下降约47%。塞拉俱乐部（Sierra Club）去年发布的一份报告也反映了这些发现，报告显示，减少的排放量相当于全美国一半的人放弃驾驶。
对开发商的更多激励措施也可能导致地区地热热泵系统获得更大的收益，这些系统可以为整个社区供暖和降温，业内人士说，这已经成为下一个前沿。现在是时候了，不能再等了。业内人士表示，要从一开始就把它造得很智能，把它的成本降到那么低，然后把它投入市场，让它很快就能真正产生影响，而不是拖得太晚。因为，我们根本没有时间等。
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