香港除了濕凍天氣世界第一外，夏天又熱又濕的天氣同樣令人感到十分不舒服，因此香港人對冷氣確是有一份莫名的熱愛。近日科大成功研發全球首部千瓦級彈卡製冷裝置，當中不只是需時 15 分鐘，就可在 31℃ 高溫的室外環境下，將室內溫度穩定在 21℃ 至 22℃ 範圍，快速令室內外溫差即差近 10℃ 外，也是為未來應對氣候變化及推動製冷行業低碳轉型，提供創新解決方案。
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科大成功研發全球首部千瓦級彈卡製冷裝置
科大研發團隊表示，現時彈卡製冷裝置，最大製冷功率只有約 260W，遠未達商用冷氣所需的千瓦級要求，當中技術瓶頸位是源於兩大核心問題，包括製冷劑單位質量製冷功率 SCP 與系統總質量難以兼顧，以及高頻運行時傳熱效率不足，因此團隊提出「材料串聯—流體並聯」的多胞架構設計來突破以上限制，將 10 個彈卡製冷單元沿受力方向串聯，每個單元包含 4 枝薄壁鎳鈦合金管，總質量僅為 104.4g。鎳鈦管的表面積體積比達到 7.51 mm-1，顯著提升換熱效率，與此同時，並聯流體通道的設計將系統的壓力差控制在 1.5bar 以下，確保高頻穩定運行。
而另一項重要技術創新，是採用石墨烯納米流體作為傳熱介質，代替傳統蒸餾水，不只導熱性能較蒸餾水提升 50%，其細小納米顆粒也避免堵塞風險，從而在 3.5Hz 高頻運行下，實現 12.3 W/g 的單位質量製冷功率，總製冷功率達 1,284W。團隊在應用測試場景中，成功為一間 2.7m³ 的模型房屋降溫，如夏季室外 31℃ 的環境下，僅需約 15 分鐘，便能將室內溫度穩定在舒適的 21℃ 至 22℃。有關研究成果已於《Nature》國際頂級學術期刊發布。
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Source: 香港科技大學