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智能玻璃窗隨溫度變色助冬暖夏涼

【明報專訊】建築物最大的能源開支,就是用於製冷和供暖。以往很多公司都曾在空調、熱水器等方面,投入大量人力物力改進技術,亦取得一定進展。但很多人沒有想到,原來在玻璃窗方面對症下藥,也能夠取得節能效果。有本地初創團隊研究出一種「智能熱致變色玻璃窗」,可以隨環境溫度而自動變色。天氣較涼時自動調至透明狀態,將太陽輻射引入室內保溫;天氣炎熱時則變為白色,反射太陽輻射降溫,有助室內冬暖夏涼。

明報記者 薛偉傑

攝影 黃志東

Hydro Tech團隊共同創辦人朱毅豪表示,花這麼多精力研究智能玻璃窗,是因為一般玻璃窗在夏季隔熱及冬季保暖的效果都不太好。夏季進入建築物室內的熱量,有超過50%都是透過玻璃窗進入;而冬季從建築物向外流失的熱量,亦有超過50%是透過玻璃窗流失。根據估計,香港的建築物消耗的能源有大約60%都是用於製冷和供暖。因此,若能令玻璃窗的隔熱和保暖作用加強,就有助節能減排。最理想就是可以根據環境溫度,智能調節太陽光的入射量,做到冬暖夏涼。

熱敏水溶膠高溫變奶白色擋陽光

Hydro Tech團隊顧問、城市大學能源及環境學院助理教授曹之胤表示,過去幾十年,已先後出現4種技術來改善玻璃窗的隔熱和保暖效果,分別是電控玻璃、光控玻璃、低輻射玻璃,以及智能熱致變色玻璃(見表)。

4種技術中,前3種的缺點都比較明顯。例如電控玻璃要在外部施加幾伏的電壓才會變成奶白色,需要人手開關之外,也會消耗些少電力,估計每平方米每月電費約3至5元。光控玻璃雖然可以在紫外光較強時自動變暗,但變暗的時間卻和溫度沒有直接關係,例如在冬季日間有陽光時也會自動變暗,令室內更冷;同樣地,低輻射玻璃在任何時間都會反射大部分紅外線,包括在冬季日間。

相比之下,智能熱致變色玻璃擁有最多優點、最少缺點,因為它能夠根據環境溫度自動變色,天氣較涼時自動調至透明狀態,將太陽輻射引入室內保溫;天氣炎熱時則變為白色,反射太陽輻射降溫,真正做到冬暖夏涼。它的原理是在雙層玻璃中注入一種熱敏水凝膠,溫度較低時透明(透光率90%以上),但在某個溫度或以上時,那些凝膠粒子就會收縮,繼而互相分離。光線在傳播過程中,會在膠體粒子和水溶液之間經歷多次反射或散射,最終大部分光線無法透過玻璃,透光率跌至20%至30%,這時玻璃窗呈奶白色。

建築物能耗降一成

根據本地的實際測試,與普通雙層玻璃相比,在夏季中午時,智能熱致變色玻璃可以令室內溫度下降大約4度之多。至於玻璃表面的溫度,更可以下降約8度。雖然用於照明的能源會略為增加(主要是夏季部分時間),但由於空調、風機、泵等的能耗明顯下降,建築物的整體能源消耗其實可以減低10%或以上。根據模擬運算結果,在香港和新加坡,其整體節能效果比低輻射玻璃高出1倍以上。

在2018年,曹之胤研究的熱敏水凝膠還是液態,注入雙層玻璃中間有可能出現滲漏風險,而且其變色溫度固定在大約攝氏32度,不能改動。至2021年,經過幾年改良,那些熱敏水凝膠已可造成固態來應用,排除滲漏風險,而且變色溫度亦可以在攝氏20度至32度的範圍內,根據客戶需要來設定。

獲日內瓦國際發明展金獎

在剛過去的日內瓦國際發明展中,智能熱致變色玻璃獲頒一項金獎;在阿里巴巴創業者基金主辦的「JUMPSTARTER 2022環球創業比賽」中,這項目亦進入最後五強;在和富社會企業主辦、環境局協辦的「氣候行動嘉許計劃」中,這項目亦已晉級決賽,此外還獲得城大的HK Tech 300計劃的種子基金資助。現時,團隊已經和一些代工廠和建材代理商開始初步商討合作,希望明年底之前量產。

[新經濟新天地]