2019年7月22日
學期完畢,暑假到了。
不少建築師朋友業餘時間都會持續進修,增進專業知識。剛過去的學年,我修讀了理大屋宇設備工程研究院的先進能源科技及分析(Advanced Energy Technologies and Analytics)課程,內容圍繞可持續發展與未來屋宇設備工程應用、研究趨勢,12堂課程分別由5位工程系教授主講。
跨領域學習實在充滿挑戰,需要重新學習一些基礎知識,但對於環保建築,智慧城市及再生能源等題目可從另一角度探索,裨益良多。以下跟大家分享一些知識點滴。
大數據是當今科研大趨勢。智能建築,採用數據融合技術以優化屋宇設備系統,例如電網友好(grid-friendly)和電網響應(grid-responsive)建築設計。其目的是優化電網,提升建築生態系統的整體效率和電網的可靠性,以實現智能電網和低碳建築的雙贏。
電網友好,是指與電網協同工作,協調不同空間或系统耗電高峰時段,務求達致整體平均用電,避免給電網帶來額外的壓力。此外,電網響應與智能電網實時協同工作,貢獻於智能電網的平衡和可靠性,尤其遇上炎日或寒夜對供電需求的突發增加。
教授分享本地科研成果,當中包括玻璃隔熱透明塗層(heat blocking coating)。該塗層可阻擋90%紅外線輻射熱及99%紫外線光,有助減少戶外熱力傳送到室內,從而節省約40%冷氣用電量。該塗層可以直接塗上或噴上窗戶或玻璃幕牆,有助於既有建築節能減排。另一物料是超親水自我清潔透明塗層(super-hydrophilic self-cleaning coating),利用陽光作為催化劑打散空氣中有機污垢,分解為二氧化碳及水分,應用於建築物外牆,有助清潔,延長物料壽命,同時潔淨空氣。
太陽能光伏板發展從第一代「單晶或多晶硅」、第二代「薄模」,發展至第三代多層「串聯」光伏體,已超越既有光伏產電功率上限。某些第三代新興的光伏板採用納米技術,比一般的生產成本低、物料輕,更易生產及安裝。不過,第三代光伏板的穩定性仍有待改善及研發。
如何分解水中氫分子
現時本地應用的仍是單晶硅光伏板,其效能及穩定性最佳。電力公司推行上網電價計劃,反應熱烈,不少村屋及大型建築已陸續裝置太陽能光伏系統。政府近日公布《香港光伏系統應用情況及建築物天台光伏系統的潛力研究報告》,當中提及如果充分利用香港建築物天台安裝太陽能光伏系統,每年最高可生產約8.8億度電。普及同時,更重要的是全面檢視市場上光伏板的質量,生產時所需要的物料、能耗、碳排放,以及產電功率、耐用性、生命周期完結後的處理。
再生能源發展當中不可或缺的就是燃料電池研發。它雖比喻為潔淨能源,對環境有利,但再生能源的缺點是因應天氣變化,影響產電量穩定性,需要暫存已生產的能源。再者,傳統化石燃料需要經過燃燒轉化為動能,隨後再轉化為電力,過程中損失能源,由發電廠到最後用戶的功率少於40%。倘採用燃料電池,透過電化學反應可由燃料直接轉化為電力,大大提升能源效益。
不少國際大型企業已陸續採用固定燃料電池作主要或備用電力供應,當中氫燃料電池最為人熟悉,日本已有例子應用於住宅及電動車。由於氫可以從水分解而成,水亦是地球最大的資源,氫燃料電池極具發展潛力。目前科研着力解決氫氣的易燃特性,以及如何有效從水分解出氫分子。
課堂亦提及風能、水電能等再生能源發展,但我最感興趣的是地熱能研究與應用。地熱能原理是利用地底與地面溫度相差作能源轉換,由於地底溫度相對穩定,利用地源熱泵及循環系統,冬天從地底取暖,夏天則把空調製冷時的熱量傳送到地底,從而地底全年溫度得以平衡。
面對供冷遠超供暖的亞熱帶城巿,地源熱泵混合水塔模式或混合晚間冷環境散熱模式較為合適。科研亦聚焦於如何結合地基樁柱與地源熱喉管同時建造,降低成本。近期有幸參與本地一項潔淨能源研發項目,當中利用地下污水管道作為地源熱製冷供暖,更配合組合建築法興建機房,可算是學以致用。期待新一學年持續進修!
葉頌文 香港建築師學會會員
文章只代表個人意見,不代表香港建築師學會立場。
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