将制冷和供热视为孤立、脱节的系统是一种过时但仍然普遍存在的思维方式，这导致了能源浪费、更高的温室气体排放和不必要的成本。
马萨诸塞州北安普顿 / ACCESS Newswire /2025 年 12 月 22 日/ 全球能源使用和工业排放的很大一部分源于供热和制冷操作。欧洲环境署报告称，工业部门的供热和制冷约占欧洲二氧化碳排放的 20-25%。这些系统在几十年来一直孤立运行，分别进行安装和管理。这种碎片化的方法意味着有用的能源常常被浪费，包括来自制冷冷凝的废热和供热操作的多余热量。然而，这种低效模型有替代方案。
机会
一种新的热能生产、回收和再利用的方法为减少碳排放、提高效率、最大化能源利用和降低各行业运营费用提供了直接途径。通过挑战传统思维，集成热管理系统使工业设施能够捕获、重定向和分配热能。这种整体视角对于工业脱碳至关重要——降低排放、减少费用并实现真正的碳中和运营。
物理定律
热力学第一定律指出，‘能量不能被创造或毁灭；它只能从一种形式转变为另一种形式。’ 这一基本原理突显了机会：当我们从 ‘热’ 的角度思考时，我们看到在一个地方被拒绝的能量，例如由冷却机产生的能量，可以在过程的另一个点变成有用的热量。
在食品和饮料生产中，通过制冷和供热进行温度控制至关重要，以保障食品安全、保持产品质量和延长保质期。维持适当的温度可以抑制有害细菌和病原体的发展，确保产品安全可食用。准确的温度管理还可以保持食品和饮料的预期质地、味道和营养成分，确保产品质量的一致性。
在其他行业中，供热和制冷支持过程的一致性、材料的保存和安全存储。这些需求可以通过使用全电热管理系统的综合方法更有效地满足。
将孤立的供热和制冷厂转变为整体热系统
根据麦肯锡报告，能源消耗的能量比全球任何其他行业都要多。2017 年，它占 149 百万太焦耳，其中几乎 45% 的总量归因于工业过程的热量生成。欧洲热泵协会（EHPA）数据显示，过程供热对用于供热和制冷的 2,388 TWh 最终能源的贡献很大。
传统上，供热来自燃烧化石燃料的锅炉，而制冷依赖于电动冷却机。这些系统是分开设计和操作的，忽视了它们之间的热力学联系。考虑以下几点：
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<li>工业过程通常需要同时进行供热和制冷。</li>
<li>冷却机在冷却过程中产生的热量通常被拒绝到大气或周围环境中。</li>
<li>通常还有其他废能来源可以通过热泵技术重新利用，例如压缩空气的多余热量/冷却、分散式制冷系统和通风系统。</li>
</ul>
冷却机和锅炉作为独立系统并行工作的设计已不再合理。热泵使得在不消耗额外化石燃料的情况下，将废热重新利用于低温和中温需求成为可能。
案例研究：Organon
总部位于荷兰奥斯的制药制造商 Organon 采用了热管理思维，表明集成分散式热泵可以通过替代中央供热锅炉来提高能源效率。
作为其可持续发展努力的一部分，Organon 正在逐步在各个建筑中安装 Trane 热泵。第一个项目于 2024 年 5 月完成，涉及在一家制造设施中安装两台水对水热泵（RTSF 070 G），为压缩空气处理提供冷却并回收热量，然后将其分配到中央供热网络。
这一举措每年节省 7,700 吉焦耳的能源，约等于 243,000 立方米的天然气。Organon 计划实施更多改进，例如修改空气处理单元以适应低温供热，旨在减少对天然气的依赖，并在 2035 年前实现碳中和。这些发展代表了一次重大的哲学转变：从依赖燃料的供热转向电气化、优化的能源系统。
将废热转化为资源
多余的热量并不是一个需要处理的问题；它是未被利用的能量，随时可以被利用。我们周围存在着丰富的免费能源，热管理系统使我们能够利用这一资源，创造机会完全消除对化石燃料的依赖。这些系统使各行业重新思考热量的使用，将以前被浪费的热量转变为有用的资源。
尽管热泵的概念已有一百多年的历史，但热泵通过热力学设计、低全球变暖潜力（GWP）制冷剂以及压缩机和控制技术的持续进步而不断演变。如今，热泵更加可行、高效和可靠，为需要低至中温的制造过程提供了一种清洁的替代方案。
像 Trane® RTSF HT 这样的热泵可以将回收的能量提升到高达 110°C 的温度，满足超出空间供暖、储热或预热家庭热水的多样化工艺需求。完全电气化的热系统提供加热和冷却水，用于温度控制过程，并能够在产生零现场碳或氮氧化物排放的同时捕获和重定向能量。
同时提供加热和冷却的系统的运行效率是传统方法的三到四倍，带来了可观的成本节省。现代热泵每消耗一千瓦电能可以产生三到四千瓦的可用能量，平均效率比率达到 300-400%，是传统锅炉的三倍以上。
这些好处不仅限于性能：通过结合冷却和加热系统，设施可以减少前期投资，节省空间，并降低运营成本。这就是系统方法的实际应用。
改变思维，突破障碍
考虑到工业操作的过程密集特性，全面控制设施的热管理系统可以迅速减少能源使用、碳排放和运营成本。尽管对工业热泵应用的传统疑虑和犹豫仍然存在，但其优势显著超过了挑战。关于技术复杂性、投资需求或设施限制的典型担忧通常源于基于孤立系统方法的过时观点。
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<li>初始成本：虽然集成技术和可再生能源系统的初始成本可能较高，但通过长期节省可以抵消这些成本。综合（供暖/制冷）热管理系统通常由于更高的能效和运营节省，其回报期仅为 2-3 年。</li>
<li>复杂性：设计一个净零设施确实需要建筑师、工程师和承包商之间的仔细规划和协调，但核心基础设施和技术已经存在。重点应放在转向热系统工厂并获得市场接受度上。</li>
<li>场地限制：目前约 80% 的项目是改造，而非新建——这证明现有设施可以采用这一模式。</li>
</ul>
从独立系统转向集成系统并不意味着重新设计工厂。这意味着重新思考能源在其中的流动方式。
案例研究：Saint Jean
著名的法国意大利面制造商 Saint Jean 需要 150kW 的临时制冷能力，以应对其一处设施在夏季的额外负荷。最初作为一个典型项目的开始，转变了管理者的思维方式，使其不再将供暖和制冷视为独立的部分。
在对设施进行评估以分析工厂的制冷需求时，考虑到 Saint Jean 致力于提高运营能源效率，Trane 工程师建议使用热泵，而不是推荐额外的冷却器来满足短期制冷需求。这一解决方案不仅提供了所需的额外制冷能力，还完全消除了工厂的 300kW 化石燃料供电锅炉供暖系统，从而带来了可观的能源节省。
安装两台 Trane City™ RTSF 热泵，并与工厂现有的冷却器连接，使得能够利用和提升在冷却过程中产生的废热。
结果是供暖成本降低了 68%，排放量大幅下降。
项目总结：
<ul>
<li>制冷能力：150kW</li>
<li>供暖能力：300kW（替代化石燃料锅炉）</li>
<li>冷水温度：-8°C 到 -4°C</li>
<li>热水温度：高达 60°C</li>
<li>特点：与现有冷却器集成以重用废热。</li>
</ul>
展望未来：从设备到战略
转变对供暖和冷却系统管理的方式对于实现能源效率和可持续发展目标至关重要。热管理已经超越了简单选择适当的锅炉或冷却器。它现在代表了一种专注于能源优化、碳减排和运营稳定性的战略合作。
随着欧洲制造商寻求创新方法以实现净零目标，集成热系统的论点变得愈加引人注目。然而，最重要的挑战是概念性的：从碎片化的系统模型转变为将能源视为流动的、可回收的和自给自足的。
重新构思供暖和冷却作为统一热系统的组成部分不仅是技术上的演变；它是领导力的转变。通过用整体系统视角取代孤立的方法，工业运营商可以最小化能源浪费，降低排放，并为未来保护其运营。这一转变已经在进行中。现在是扩展它的时候。
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来源： Trane Technologies
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这篇文章讨论了将工业加热和冷却系统视为独立实体的过时做法，这导致了能源浪费和更高的排放。文章提倡采用集成热管理系统，以提高能源效率并减少碳排放。药品公司 Organon 的案例研究突显了使用热泵替代传统加热方法的好处，节约能源并朝着碳中和迈进。文章强调了将废热作为资源再利用的潜力，促进从化石燃料依赖向电气化能源系统的转变

工业脱碳：从孤立到系统化 - 重新审视热管理