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慧正資訊：香港的建筑物占全港用電量約九成，產生逾六成的碳排放。因此，在建筑物推行節能措施須持之以恒，以逐步減緩氣候變化帶來的影響。香港理工大學（理大）研究團隊成功開發一款自適性環保輻射制冷納米涂層，能應用于建筑物天臺和外墻等，毋須消耗任何能源下，即可有效降低建筑物表面溫度高達攝氏25度，并降低室內溫度約攝氏2至3度。新型涂層既無毒又耐用，且不含任何金屬，更可大規模生產，有助推動以環保節能方法緩解城市熱島效應及助力實現碳中和目標。
以反射物料覆蓋外墻及天臺，有助建筑物自我調節熱環境，繼而降低室內環境溫度。一般采用的被動式輻射制冷材料，不能根據環境變化自動調節制冷量，應用具局限性。為此，理大建筑環境及能源工程學系教授呂琳教授帶領的研究團隊，聯同核心成員博士后研究員龔權博士，開發了以「碳量子點」（Carbon Dots）驅動的光致發光輻射制冷納米涂層，能因應太陽輻射量，自動調節其制冷量。光致發光輻射制冷涂層是利用光致發光材料將太陽能轉化為光能，太陽亮度強度愈大，涂層的太陽光反射率愈高，以避免建筑物吸收過量熱力。
然而，傳統的光致發光材料屬于稀土金屬和鈣鈦礦，存在環境污染問題。而呂琳教授的團隊以具開創性的方法，采用納米大小的環保有機合成物「碳量子點」作為光致發光材料，解決此問題。這種環保無害的有機材料涂蓋在中空的玻璃微珠表面，制成智慧制冷球，令涂層有效地將紫外線轉換成可見光光子，提升太陽能反射率。新型涂層具水溶性特點，使用時只需等待水分蒸發及凝固，便可形成涂層覆蓋在建筑物表面，過程中不會釋放任何揮發性有機化合物，減少空氣污染的問題。
實驗結果顯示，與傳統輻射制冷涂層相比，新型涂層可將日間的有效太陽能反射率由92.5%提升至95%，冷卻效果比傳統涂層高10至20%，例如于混凝土天臺采用，更可降溫高達攝氏25度。
另外，與政府機構合作的實地測試中，團隊將新型輻射制冷涂層應用于本港建筑工地的貨柜屋屋頂；經過兩年半的戶外測試后，貨柜屋屋頂比一般混凝土屋頂溫度降低高達攝氏24度。新型涂層耐用度亦極高，其太陽能反射率在測試期后只降低了不多于2%。團隊預計，以新型涂層為該貨柜屋降溫，能有效降低空調冷負荷，每年可節省約10%空調系統耗電量。
研究團隊亦分析了中國內地不同氣候地區的年平均氣溫下降與降溫耗電數據，發現太陽能輻射量愈高，新型涂層可達到的降溫溫差愈大，表現優于一般輻射制冷涂層，有助大幅減少建筑物能源消耗。以香港和內地10個城市，包括北京、杭州、廣州、長沙、新強和田、沈陽、桂林、福州、重慶、蘭州為例，使用新型涂層為建筑物降溫，預計每平方米涂層可以為每一城市每年節省約97至136度電。
呂琳教授表示：「全球暖化和極端氣候如熱浪問題日益嚴峻，科學界致力探討如何消耗最少能源為建筑物和城市降溫。我們研發的新型涂層具備卓越降溫表現，適用于各種氣候的城市，有望加快新一代降溫材料的發展。這種水溶性新型涂層更可制成多種顏色，以滾刷方式大幅涂抹于建筑物天臺和外墻、路面、城市地表覆蓋面等，既可達到降溫目的，更兼具美化外觀的效果，是未來實現可持續城市發展、緩解城市熱島效應的創新策略之一。」
另外，研究團隊已獲得理大碳中和科研基金的支持，將這種新型光致發光輻射制冷納米涂層與雙面太陽能光伏板結合，實現協同增強的熱管理和發電，使建筑物由能源消耗者轉變為能源收集者。研究團隊計劃在興建中的理大九龍塘學生宿舍天臺安裝雙面光伏板，并于光伏板之下的天臺地面涂抹新型涂層，進一步提高太陽能反射到光伏板的比率，從而提高發電量，并為建筑物降溫。
團隊預期，新系統與沒有涂層的單面太陽能光伏板相比，發電量提高30%至50% ，碳排放減少30%。新宿舍天臺可安裝雙面太陽能光伏板的面積約600平方米，以此為例，預計可產生97,000千瓦小時電量，每年節省逾港幣12萬元電費。另外，團隊亦正研究利用石蠟基開發一款動態自適性輻射制冷納米涂層，能因應寒冷及炎熱天氣，維持適當的太陽能反射率，以達到冬天保暖夏天降溫的效果。
這種水溶性新型涂層更可制成多種顏色，以滾刷方式大幅涂抹于建筑物天臺和外墻、路面、城市地表覆蓋面等，既可達到降溫目的，更兼具美化外觀的效果。
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