今年七月,香港創下連續21個熱夜的紀錄,不得不唱幾句「熱爆了就似被燒」,沒有空調實在難以睡下,然而當人人「蓋被吹冷氣」的結果,就是熱島效應一年比一年高,樓宇耗電量佔了香港整體用電量超過90%,伴隨著更多污染問題。熱暑難擋,但開空調無異於慢性飲鴆止渴,不禁想問,在身陷蒸籠的我們,有沒有兩全其美的方法,可在炎夏不開空調依然身心舒適?
理工大學土木及環境工程學系戴建國教授,他手上拿著製冷塗層其中一種最重要的元素 — 螢光粉。(本中心攝)
有!香港理工大學土木及環境工程學系教授戴建國研發了一款利用亞環境幅射的致冷塗料,可大幅降温,如能把塗料塗在建築物外牆上,豈不是解決「空調兩難」方法之一?戴教授的發明稱為UmiCool,事實上,此發明已在2022年日內瓦國際發明展奪得金獎,是香港獲得的17個金獎項目之一,也是深具應用前景的發明之一。
實驗顯示可最高可降溫逾28°C
UmiCool已應邀參加機電工程署創新科技解決方案(E&M InnoPortal),名為「免空調智能日間幅射製冷環保建築塗層」。自2020年二月起進行實驗,近三個月在赤鱲角機場和大嶼山梅窩實地測試,每日透過傳感器收集實時數據,顯示在上午11點到下午2點陽光最猛烈的時間,和普通白色塗層相比,相比起在烈日直射下施有 UmiCool的建築物石屎屋頂溫度可降低攝氏28度,大幅節省用電。目前的試驗條件下,僅僅是在建築物上蓋發揮了作用。如果將UmiCool用在熱容量較大的混凝土建築的牆壁上,戴教授相信降溫製冷和省電效果將更加可觀。
在東涌的實驗室石屎屋頂上,正進行塗層降溫實驗。(受訪者提供)
由熱感相機可知,有塗層與沒有塗層的屋頂,表面溫度相差高達28度。(受訪者提供)
戴教授團隊研發的UmiCool塗層,可以散射部份太陽光,塗層物料吸收紫外線後又可誘發熒光發射效應,消耗部份熱能(同時令反射出去的光線降低強度,減輕光污染),令日照直射下建築物的室內表面溫度可以低於周邊環境溫度,並且做到零耗電製冷,塗層的光學性能的智能設計也可減少建築物表面的晝夜溫差的設計,減少熱脹冷縮對建材的損耗,令建築物更耐久。
追求零耗電製冷又節能
「我們把市場常用的有關材料升級,而不是取而代之,通過增加各種功能填料材料,做到零電節能效果。」談到有關發明設計的特點,戴教授表示這種塗層要經久耐用、經濟便宜,同時能夠適應建築物量大面廣的要求,才可以廣泛地應用。「到時候要量產,塗料將不止幾公斤,而是以噸計。」
他補充,大面積地運用塗料於建築物,要借助工人施工,所以需要操作容易而工序不複雜。他們研發的塗層還具有防水防污自潔的特點,可以像雨傘表面一樣疏水,加上荷葉效應,下雨時雨水能把塗層表面的污漬帶走,這一來建築物省了維護工夫,而使用壽命可達十年以上。目前,塗層只有白色,將來可以考慮根據實際需要用上其他顏色。
戴教授指,香港建築耗能佔社會總能耗的40%以上,很大部分來自空調製冷所消耗的電能。空調降低1℃需要消耗大量電力,本港以萬計的建築物,若能不以空調令其表面降低1℃,節省的電能之多難以估計。目前,UmiCool建築塗層在夏天降溫的效果明顯,今後能否做到冬暖夏涼,他承認對香港這亞熱帶氣候仍然的氣溫是一大挑戰。
考慮到本港近一半人口住在公共房屋,戴教授希望其建築塗層首先應用在公屋,並期待與房屋署和民政事務署磋商跟進,下一個目標是越來越多玻璃幕牆的商業樓宇。理工大學研究顯示,在工商樓宇中,超過一半的電力用於提供中央空調。戴教授相信其建築塗層可顯著減低耗電量。再者,未來的建築終能實現零空調製冷,並可以保持室內人體舒適度。
擬將建築塗層推向灣區
為推廣UmiCool的應用,戴建國連同五個博士後研究生,成立了初創公司「恒建創新科技研發有限公司」,與旭美塗層新材料科技有限公司結成合作黟伴。
旭美塗層新材料科技有限公司聯合創始人蘇衍駿說,目前公司業務主要定位在香港及大灣區。實踐碳中和目標,重視綠色環保,是未來趨勢,他們未來要深入灣區,呼應特區新一屆政府「以結果為目標」的施政理念,爭取讓研製的建築塗層可以在實驗和市場開拓中取得理想成效。
戴教授與合作伙伴蘇先生。(本中心攝)
戴教授更希望運用專業知識協助對本港老化的基建加以保護,包括運用綠色材料,讓建築物的壽命更長。他目前已研發出的水泥無機致冷塗層,具備低碳、高性能、環保又無害等特點,他希望與工業界合作,讓研究成果盡快落地並廣泛地應用。
要將垃圾灰變鋪路石子
與其他國際大都會一樣,香港高密度人口與有限的土地資源,每天都要面對廢物處理等可持續發展問題。2025年,三個垃圾堆填區將告飽和,政府已表明不再增設新的堆填區,每日以萬計公噸的城市垃圾何去何從?戴教授首先想到的是轉廢為寶,在他和團隊努力下,發明了把焚化爐的垃圾灰,轉化為人工石子,可用於鋪路和石屎澆築,已取得發明專利,下一步就是成果落地的進度了。
(完整訪問將刊於下期京港學術交流季刊)
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