冷氣散熱系統不同帶來節能差異　引進區域制冷令減排效能更佳

夏日炎炎，城市中冷氣使用需求隨溫度上升而增加，自然加重了能源使用的負擔。冷氣所耗的電力一向佔大廈整體用電量甚高比重，在24小時運作的醫院亦然，平均涉及供冷的電量便佔醫院設施整體耗電量達4至5成，當中散熱系統的效能對能否有效節能影響甚大。
冷氣機的散熱系統主要分為「風冷」和「水冷」兩種，而因技術及安全等種種原因，過去數十年來醫院不時轉換散熱方式，隨著社會越來越著重環保節能，近年政府在發展區更興建區域供冷式設施，進一步減少整個地區冷氣散熱所耗費的能源。
撰文：資深工程師及上任工程師學會會長源栢樑

上文提及醫院冷氣系統的除濕功能的演變，今次則談談不同散熱系統的進化歷程，原來當中的演化幾經轉折。冷氣的散熱效果高低與能源使用量息息相關，散熱效果越好代表機械及制冷效率越高，傳統的冷氣機多使用冷凝劑或冷媒用來吸走熱氣，屬閉環式系統。其原理與雪櫃內的雪種循環運作相似，此類冷凝劑原本呈低壓液態狀，在室內吸熱後變成低壓氣態，再經壓縮加壓及散熱到室外大氣後，往後變回液態狀週期，再次繼續吸走室內熱氣。

散熱系統則主要分成「風冷」與「水冷」兩種，風冷是利用空氣作為冷卻媒介，散熱器位置所需面積相對較大；至於水冷則以比室外空氣温度低的水作為冷卻媒介，有比空氣高四倍比熱容量特性的水會有較高散熱效率，透過冷卻水塔達至散熱。

一般家庭的冷氣機多使用風冷，較少使用水冷系統，因後者所需部件如水泵及水處理系統而較複雜，若用於細冷量的家用式冷氣機不太化算，而醫院等大型樓宇設施因冷量大、有較大空間，有條件採用高效率水冷式，更合乎經濟原則。筆者與理大學者有作出過相關的研究，結果曾在國際期刊發表。

早年落成的醫院多使用水冷作散熱，以往有大型醫院位置接近海邊，會設一次性流走式水冷系統，以海水作為散熱媒介。不過，此舉有位置限制，設施需比較接近海邊，並要興建海水泵房和接駁管道運送海水。一般管道位處公用地方地底，如馬路一帶，隨著城市發展，路面作業越來越頻繁，因掘路等不同情況導致的管道爆裂問題越來越嚴重，故後來部分建成的醫院改用了風冷系統散熱。

不過，因醫院天台面積有限，裝設風冷機組要使用流體力學電腦模擬分析去揀選機組安裝位置，以達至最佳散熱效果，裝設亦有多方面考量，加上風冷系統使用大型散熱風扇引入氣流，運作時較為嘈吵，機組所佔面積亦較大，相反水冷散熱效果較佳，故部分醫院後來改用淡水作水冷散熱。

然而，醫院興建及使用淡水水塔散熱後，有機會出現細菌滋生情況，引來退伍軍人症傳播問題。雖然當局後來透過科技解決，如設自動加入化學藥水系統滅菌，但為安全起見，一度沒有採用淡水散熱而改用風冷系統。自2000年間因水資源較充足，水冷設有嚴謹定時檢測及加藥程序令細菌滋生問題解決，政府開始再大力推廣使用淡水水冷式散熱，有助各用戶提高其空調散熱效能，減少能耗。

近年啟德發展區更設置了可進一步節省能源的區域供冷系統，將中央製冷冷源的冷量以冷凍水等形式，輸送及分配予區內大型商業和公營建築物，以滿足其冷凍空調需求。使用者只需向系統營運者支付冷凍水費用內含已攤分基建成本，而各用戶毋需安裝獨立製冷機組及散熱系統，能更好使用樓宇面積及減省相關維修保養使費及時間，區域供冷系統較傳統的風冷型和使用冷卻塔的水冷型空調系統比較，可以分別減少約35%和20%的電力消耗。

筆者在港府發展區域供冷系統期間，亦有幸聯同不同專業人士分別前往有區域供冷系統經驗的日本及馬來西亞取經，了解當地系統的運作和實際困難等，令本港系統在使用運作更順暢。除了啟德，預料未來有本港北面的新發展區亦有潛力使用此類區域供冷系統，將為整體社會環保減排及提出的碳中和工作帶來更多益處。

《01醫務所》與資深工程師源栢樑合作，逢周一推出專欄「源途有你」，分享工程與醫療的大小事。

源栢樑一直以推動工程界專業發展為己任，亦剛剛卸任工程師學會會長一職。數十年專業路途，著實值得回憶，亦深信後來者或可從中領會工程專業要點所在。源途有你，就讓大家一起體會。