芝能智芯出品

热泵正在成为全球住宅供暖中最关键的替代技术。

而对于半导体行业来说，热管理系统存在共通性，背后完整的电子化系统转型，包括功率器件选择、控制策略、传感体系与系统集成方式等多维变化。

从市场层面看，中国、美国与欧洲处于不同的发展周期，政策、结构成本、法规与产业链布局的差异正在重新塑造全球热泵需求节奏。

很有价值的是英飞凌通过梳理热泵层面的的产品体系，给了一些它很清晰的看法。

住宅热泵之所以能成为替代燃气锅炉的核心方案，根本原因在于不以电阻或燃料直接产热，而是通过制冷剂循环将环境热量转移到室内。

压缩机提升制冷剂压力，使其在冷凝器中放热；膨胀阀降低压力，让制冷剂在蒸发器中重新吸热，实现了“1kW电能驱动，约4kW热能输出”的效率结构，热泵因此在工程意义上成为最可持续的供暖路径。

不同地区对热泵结构的选择差异明显

◎ 欧洲更依赖空气-水系统，适合与散热片、地暖和储热罐结合；

◎ 美国的主流是空气-空气式，更强调室内空气循环效率。

地源与盐水-水式系统虽然效率更高，但安装成本限制了其普及速度。整体式与分体式系统在工程结构上呈现差异，但压缩机、换热器、膨胀阀以及电子控制系统构成的核心架构大体一致。

◎ 中国市场受益于清洁供暖政策，需求保持稳定增长，产业链弹性强、制造成本优势明显，热泵正在从北方清洁供暖延伸至长江以南的部分地区。

◎ 美国市场则受供应链与关税影响较大，在住宅热泵替换空调的趋势下增长空间仍然稳定，州政府与联邦补贴成为核心变量。缅因州提前达成安装目标反映了政策驱动的有效性，但制造端仍依赖进口，使其对贸易壁垒较为敏感。

欧洲市场的变化最具结构性，经历2022年的高速增长后，2023年至2024年连续下滑，核心原因并非技术问题，而是政策与经济环境的叠加效应：

◎ 天然气成本下降削弱了热泵替代动力；

◎ 生活成本压力增加降低了消费者意愿；

◎ 政府补贴调整导致需求端突然降温。

若保持当前节奏，2030年的热泵安装量将远低于欧盟气候目标。这反映出欧洲市场在政策激励、产业成本与能源价格之间的结构性矛盾，而这类矛盾正直接影响热泵产业链的投资节奏。

从工程角度看，热泵的关键升级不再仅仅是机械部件性能，而是电子电气架构的演进。

◎ 压缩机驱动对逆变器控制精度、功率因数校正、开关损耗、短路能力、低温启动能力等提出更高要求；

◎ 不同制冷剂的压力温度特性又影响电机功率等级与器件选择。

过去以传统IGBT为主的功率方案正在被更高效率、更高频率的碳化硅（SiC）与氮化镓（GaN）替代。尤其在中低负载工况下，SiC 的低损耗特性能显著提升季节性能源效率（SCOP），而GaN在1kW以下单相系统中能降低散热需求，实现无需散热片的小型逆变器结构。

随着功率器件升级，系统对栅极驱动器、电源管理、EMI控制、母线设计和散热布局的要求同步提高，在图腾柱PFC拓扑中，GaN具备更高开关速度，使PFC电感、EMI滤波可大幅减小，从而降低系统体积与成本。

在三相大功率热泵中，SiC则让逆变器在500V以上直流母线下保持更稳定的开关特性，减少热设计压力。

功率段从小型住宅机到4kW到10kW级系统的差异，直接影响集成模块（如CIPOS Mini、Maxi、Mega）的封装、电压等级与驱动方式。

控制系统层面，热泵逐步从传统闭环压缩机控制转向更综合的系统优化，包括压缩机转速与风扇/循环泵联动、霜融化策略优化、换热器效率预测、制冷剂循环状态监控等多参数协同。

MCU的实时性、外设集成度与安全性由此成为关键能力。PSoC和XMC系列通过模拟前端、高速ADC、电机控制单元和安全机制，为压缩机驱动提供统一的控制平台。

随着ModusToolbox生态成熟，基于模型的控制设计降低了开发门槛，使制造商可以更快迭代控制算法并提升整机效率。

传感系统的提升进一步推动热泵电子化。

◎ CO₂传感器用于监测室内空气质量，实现需求通风与热泵联动；

◎ 毫米波雷达则用于人体检测，实现风向控制与区域送风；

◎ 振动与声学传感器用于压缩机运行状态监测和噪声优化。

现代热泵正在从单一制暖设备转向多传感器协同的居家舒适系统，这种结构变化对电子化组件的要求比传统HVAC系统更高。

就像我们看到的汽车热管理系统集成化，在家用层面热泵的技术演进正在从“机械效率主导”转向“电子效率主导”。功率器件、控制算法、传感与互联成为影响系统能效、舒适度与维护成本的核心。

技术趋势的变化，主要是能效优化与法规迭代是共同驱动力。

◎ 低GWP制冷剂带来的安全防护需求，使系统必须加入更多传感器与保护策略，包括泄漏感知、风道优化、压缩机降载策略等。

◎ 高效拓扑结构推动PFC和逆变器的创新，WBG器件的渗透率逐渐提升。

◎ 静音控制成为用户关注点，驱动器电流纹波控制、PWM策略与压缩机振动管理的重要性不断提升。

◎ 智能化方向也在加速推进，远程监控、预测维护、电网互动、能耗分析等功能要求热泵具备更强的互联能力；

◎ 多传感器融合让系统在舒适性和能效之间动态平衡，家庭能源系统从单一设备向储能、光伏、热泵多设备协同发展，热泵的控制策略需要具备更开放的架构，以适应未来能源管理平台的要求。

小结

热泵是机械、电子、控制和传感四层系统协同后的整体表现，电子化、智能化与宽禁带器件渗透不仅提升能效，也在改写系统架构本身，竞争不仅是压缩机效率的竞争，也是功率电子、软件平台、传感网络与安全机制的竞争。