【科大敢創可為】新一代「彈卡」製冷技術 開啟全球減碳新機遇
香港特區政府正積極落實《香港氣候行動藍圖2050》，致力於2050年前實現碳中和。在這場綠色轉型進程中，建築節能減碳無疑是關鍵戰場，而製冷技術革新更是實現目標的重要突破口。香港屬亞熱帶氣候，對空調製冷需求殷切。目前，建築物消耗了全港約九成電力，逾六成碳排放來自建築物耗能相關的電力生產。面對香港近三百萬個住宅單位、逾1,300萬平方米私人寫字樓的龐大建築存量，如何有效降低建築物的能源消耗與碳排放，已成為香港推進低碳城市發展的重要課題。
香港科技大學一直致力在「彈卡」製冷技術方面尋求創新突破。去年，筆者帶領的團隊發布全球首台千瓦級「彈卡」製冷裝置，在室外溫度達31℃的環境下，系統只需15分鐘便可將室內溫度穩定維持於21℃至22℃。今年初，團隊亦發布了全球首台低溫「彈卡」冷凍裝置。這兩項技術標誌着「彈卡」固態製冷技術邁向商業化的重要里程碑。
最近，團隊再取得關鍵突破，研發出全球首台零衰減「彈卡」製冷裝置，大幅提升系統的耐久性與可靠性。此技術有望取代沿用多年的傳統蒸汽壓縮製冷系統，顯著降低能源消耗，並避免使用對環境有害的製冷劑，減少溫室效應及臭氧層破壞問題，為香港以至全球建築節能減碳帶來嶄新方案。
研綠色固態製冷劑 壽命逾十年
自國際科學界發現記憶合金的「彈卡」製冷效應以來，「彈卡」製冷技術未獲業界普及應用，主要受制於製冷性能衰減及長期可靠性不足等技術瓶頸。現有「彈卡」製冷裝置大多採用商業鎳鈦形狀記憶合金（NiTi）作為製冷劑，但長期使用後製冷效能會逐步下降。為破解此難題，我們開發出新一代高抗疲勞形狀記憶合金，並集成於固態製冷劑結構中。
新系統能在反覆相變循環過程中，維持穩定的「彈卡」性能、高效的潛熱釋放和吸收，實現更可靠、更持久的製冷效果。雙層翅片式的製冷劑結構，不僅提升換熱效率，更可增強結構的抗屈曲能力，實現超過一千萬次循環壓縮載荷的超長疲勞壽命。
同時，我們也優化了器件整體結構，以降低熱損失，提升系統穩定性。新設計能將零部件數量減少約一半，有助降低製造成本，提升商業化潛力。
測試結果顯示，運用新型材料和器件設計構建的新一代「彈卡」製冷裝置，在一百萬次循環運行過程中，仍能保持400瓦製冷功率的穩定輸出，且性能毫無衰減。我們正利用此技術開發一套新空調系統，如應用於實際場景，預計這種綠色固態製冷劑可使用超過十年。不論是商業及住宅樓宇、數據中心、醫院、學校，抑或大型公共設施，都有望成為重要的應用場景。
展望未來，若能推動「彈卡」製冷技術在建築領域展開大規模示範應用，將為香港建築能效升級和深度減碳注入全新動力。為此，我們需要進一步深化產學研合作，加快技術示範平台的建設，推動創新成果融入建築規劃、能源管理及建造流程，並為政策制定提供科學依據和實證支持。
在全球邁向碳中和的新時代，「彈卡」製冷技術的革新不僅是一項工程突破，更可能孕育下一個綠色產業風口。隨着技術逐步成熟並實現規模化應用，香港有望在未來十至二十年大幅降低建築相關的碳排放，建設更具韌性、更可持續發展的城市，並在亞太區以至全球脫碳進程中擔當重要角色。
●孫慶平 科大機械及航空航天工程學系講座教授
