海水冷却与中央制冷系统——科大滨海校园的「天然空调」

一句话结论： 香港科技大学(HKUST)自1991年建校起即抽清水湾海水为中央制冷站换热做空调，2013–2015年将其改造为区域供冷系统并夺2016亚太区能源工程奖，郑裕彤大楼年省能耗20–35%。

一座建在半山、三面向海的校园，把最贵的一笔账单交给了脚下那片海。多数科大人只知道夏天课室够凉、宿舍够冻，却少有人留意：让整座清水湾校园维持恒温的，不是一排排耗电的室外冷凝机，而是从海里抽上来、换完热又送回海里的海水。本篇按工程时间线，考据这套「天然空调」从建校到近年冷却塔升级的来龙去脉，数字与口径逐项标注来源。

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# 科大为什么用海水做空调，而不是普通冷气机？

香港科技大学(HKUST)清水湾校园的先天条件，几乎是为水冷空调量身定做：校园坐落于西贡半岛大埔仔一处三面环海的山坡，主体建筑距海岸线仅数百米，取排海水的管路成本因而远低于内陆校园。中央空调的核心难题在于「把室内的热排到哪里去」，而海水正是一处近乎无限、且全年水温相对稳定的散热汇。

要理解这套系统的价值，先要分清两种主流散热路径。一种是风冷(air-cooled)：冷水机组直接用室外空气给冷凝端散热，设备简单但效率受气温牵制，盛夏效率最差；另一种是水冷(water-cooled)：用水做散热介质，再靠冷却塔或海水把水里的热带走，能效通常明显高于风冷。科大选的是水冷里更进一步的一支——直接引海水做冷凝侧的换热介质。

香港机电工程署(EMSD)长年推动水冷空调系统(Water-cooled Air Conditioning Systems, WACS)，正是看中其相对风冷的节能潜力。据 机电署 WACS 计划页^※ ，水冷空调较传统风冷可显著降低耗电，是全港推广的能效措施之一；科大以海水直接换热，属这一路径中条件最优越的一类——它连冷却塔蒸发耗水都省去了大半，把散热直接托付给海。这也是为何一座理工科大学会把「用海水做空调」当成一件值得写进可持续报告的正经事。

三种主流散热路径可按几个维度并置比较，以看清海水制冷的先天优势与代价：

表中「盛夏能效」为定性比较，依据机电署对水冷相对风冷更节能的一般结论；海水直接换热之所以在临海校园最具优势，正因它同时避开了风冷的高温失效与冷却塔的蒸发耗水两个短板，唯一门槛是必须紧邻海岸并处理好排放温升。科大清水湾校园恰好满足这个近海前提，这份地理红利是内陆院校无从复制的。

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# 海水是怎么把课室的热带走的？换热与回流的基本机制

中央制冷站(Central Chiller Plant)的运作，可拆成一条清晰的能量搬运链。校园各学术大楼、礼堂、实验室里的热量，先被冷冻水(chilled water)吸收，冷冻水在冷水机组(chiller)里把热交给冷凝侧；冷凝侧的热，再通过换热器传给从海里抽上来的海水；升了温的海水，最后经温控排回大海。整套系统里，海水扮演的是「最终散热汇」，而校园建筑与海之间靠一层层换热器隔开，海水本身并不进入楼宇管路。

这条链里有一个容易被忽略的环保关口：热污染(thermal pollution)。抽进来的海水吸了热再排回，排放口附近的水温会升高，长期、集中的高温排放可能扰动近岸海洋生态。因此这类系统的排水必须温控——把排放温升控制在许可范围内、并选择合适的排放点位与扩散设计，让升温的海水尽快与大片海水掺混稀释。科大把这套系统写进可持续叙事时，强调的正是「用海水换热」与「减少碳足迹」的正面价值，而温控回流是水冷海水系统得以长期运行的前提。

系统还有一处「变废为宝」的巧思。据科大官方公告，中央制冷站冷凝水一侧产生的废热并未全部丢弃，而是被回收用于向校园设施供应热水——官方原文为：

「Waste heat from the plant's condensing water is also reused for providing campus facilities with hot water.」 （HKUST 官方公告）^※

也就是说，同一套系统一边给建筑供冷、一边把本要排掉的余热截下来烧热水，冷热两头都被利用，这是它能耗账好看的重要一环。

这处废热回收的意义，要放在能量守恒的框架里才看得清。制冷的本质不是「消灭热」，而是「把热从室内搬到室外」——搬运过程中，冷凝侧必然聚集大量本要白白排掉的余热。若这股余热直接随海水排走，则校园另一头还得再烧一份电或燃气来加热生活热水，等于同一栋楼里「一边花力气制冷、一边花力气加热」，两笔能耗互不相干。把冷凝废热截下来供热水，相当于让制冷的副产品直接顶掉了一部分供热的能耗，一份能量做了两件事。对一座宿舍与实验室热水需求都不小的校园而言，这类「冷热联供」思路省下的绝对能耗，会随建筑规模放大而累积。

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# 2012年扩容：一栋新大楼如何撑起「借力扩容」的成本账

香港科技大学(HKUST)的海水制冷并非一次建成后就停在原地。校园持续扩建，新大楼陆续落成，制冷需求随之上涨，原有中央制冷站(Central Chiller Plant)因此迎来关键的扩容节点。

据科大官方记述，原海水冷却系统在2012年扩容，以服务新落成的郑裕彤大楼(Cheng Yu Tung Building, CYT)；其后系统进一步延伸，覆盖同期兴建、预计2018年底完工^※ 的多用途礼堂——即今日的逸夫演艺中心（Shaw Auditorium，邵逸夫礼堂）。这里藏着一个关键的工程决策：面对新增负荷，校方没有另建一套独立的风冷系统，而是扩容原有制冷站。

这个「借力扩容、不另起炉灶」的决定，直接改写了成本账。据 科大官方公告^※ ，校方选择「expand the capacity of the original plant, instead of building a new air cooling system, to maximize efficiency and reduce carbon footprint」——扩容旧站而非新建风冷，一来提效降碳，二来省下另建独立制冷站的资本开支。

下表把这次扩容改造涉及的关键数字按口径与时点并置：

这几个数字要分清口径：150万港元是运维的年度节省，700万港元是一次性避免的资本开支，两者不可相加成「一年省850万」。20%至35%的能耗节省专指郑裕彤大楼，并非全校口径；18%的效率提升则专指被更换的那3台冷水机组。把「针对某栋楼的百分比」与「全校总账」混为一谈，是这类节能宣传里最常见的误读。

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# 2013–2015改造与2016亚太能源奖：一套区域供冷系统的诞生

围绕这次扩容，香港科技大学(HKUST)在2013至2015年对中央制冷站(Central Chiller Plant)进行了系统性改造，把它升级为一套区域供冷系统(district cooling system)。所谓区域供冷，是以一处集中的制冷站，通过管网向一整片建筑群统一供应冷冻水，取代各楼各自为政的分散冷气——集中调度带来的规模效应，正是能效提升的来源。

这套改造为科大赢得了业界肯定。据 科大官方公告^※ ，校方凭借将中央制冷站升级为区域供冷系统的项目，获美国能源工程师协会(Association of Energy Engineers, AEE)颁发2016年亚太区年度能源项目奖(2016 Energy Project of the Year Award for the Asia Pacific Region)。该协会是能源管理与能效领域的国际专业组织，其区域年度奖项在业界具相当认受性。

科大时任副校长(Vice-President)Mark Hodgson 就获奖如此表述：

「It is a testament to the University's commitment to be a global leader in sustainability education and to put this vision into practice.」 （HKUST 官方公告）^※

值得一提的是，科大在能效管理上起步甚早。据 同一官方公告^※ ，早在1997年，科大便引入了东南亚地区首份节能表现合约(energy-saving performance contract)——这类合约把节能改造的投入与实际节省下来的能源挂钩，由承包方分担风险、共享收益，在1990年代的亚洲尚属新鲜事物。海水制冷的区域供冷升级，可看作这条近三十年能效脉络上的一个高点，而非孤立的一次工程。

区域供冷改造的核心逻辑，可归纳为三层：其一，以海水而非室外空气做散热，绕开盛夏高温对风冷效率的压制；其二，集中一处制冷站统一供冷，取规模效率；其三，回收冷凝侧废热供应热水，冷热两头都不浪费。三者叠加，才有了郑裕彤大楼那20%至35%的能耗节省与业界奖项。

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# 区域供冷比各楼各装冷气好在哪？集中调度的账

理解2013–2015年那次改造，关键在「区域供冷(district cooling)」四个字到底改变了什么。把它与「各楼各装冷气」的分散模式对照，差别集中在三处。

其一是规模效率。分散模式下，每栋楼各配一套小型冷水机组，各自应对本楼负荷，机组多在非满载的低效区间运转；区域供冷则以一处大型中央制冷站统一供冷，可根据全校总负荷灵活调度大机组，让机组更多运行在高效工况。集中一处、统一调度，是区域供冷能效优势的根本来源。

其二是错峰互补的潜力。学术大楼白天负荷高、宿舍晚上负荷高，一套集中系统在原理上可让白天的学术区需求与傍晚的宿舍区需求相互填谷，把设备利用率摊平——不必为各区各自的峰值分别配置冗余产能。需要说明的是，这一「错峰」是区域供冷的普遍原理，科大官方公告并未就此披露具体调度数据，本页仅作机制层面陈述。

其三是改造与维护的集约。设备集中在一处制冷站，更换、检修、升级都比分散在几十栋楼里逐一处理来得高效——2013–2015年一次性以新机型替换9台旧冷水机组中的3台、把机组能效提升约18%，正是这种集约优势的直接体现。当年若走另建独立风冷系统的路，不但拿不到海水换热的先天能效，还要多付约700万港元的资本开支；科大选择扩容旧站，一步兼得能效与成本两项好处。

# 图书馆天台为什么要加装冷却塔？海水系统的近年新变数

如果说2010年代中期的关键词是「区域供冷」，那么2020年代的关键词就是冷却塔(cooling tower)。这一步不是推翻海水制冷，而是给它加装一层应对气候变化的补充。

据 科大可持续发展处冷却塔项目页^※ ，全球暖化推高了海水温度，而海水温度上升会直接侵蚀海水制冷站的效率——散热汇本身变热，系统就得更费力才能达到同样的制冷效果。为应对既有海水冷却站因此增加的能耗，科大在李兆基图书馆(University Library)天台加装了冷却塔，以蒸发冷却(evaporative cooling)分担散热负荷。该项目页发布于2023年10月31日。

冷却塔的工作方式与海水换热不同：它让水在塔内下落，与流过的环境空气接触，靠一部分水蒸发把热带走。据同一官方页，图书馆天台共装设4座冷却塔，每座散热能力约4,900千瓦(kW)。这套设施与既有海水制冷站配合，构成科大主校园空调散热的一个新组合。

冷却塔要维持水质，必须持续「排污(bleed-off)」——不断排掉一小股高浓度的循环水，以控制总溶解固体与悬浮固体浓度，这是机电工程署实务守则的要求。而科大在这里做了一个「水的循环」文章：把冷却塔排出的这股水回收，用于图书馆的冲厕。下表并置该项目的关键水量数据：

这里同样要留意口径：8,724 m³ 是2022自然年的回用量，16,366 m³ 是2022/23学年的回用量，两者统计区间不同，不是同一时段的两个矛盾数字。除冷却塔排污水外，据官方记述，图书馆内空气处理机组(AHU)的冷凝水也被一并收集回用，进一步压低了新鲜水的消耗。

科大的可持续团队还在这套冷却塔上做了更前沿的试验。据 科大「可持续智慧校园」项目页^※ ，团队尝试在冷却塔水箱上涂敷辐射制冷涂料(radiative cooling paint)，以在不额外耗电的情况下带走水中热量、维持更低水温，从而让每个循环带走更多热、制冷时更省电。这类试验把一座功能性的散热设施，变成了校园里一间露天实验室。

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# 制冷到底占科大多少用电？一份能耗账本

要衡量海水制冷这套系统的分量，得把它放回全校用电的大盘子里看。香港科技大学(HKUST)清水湾校园的碳足迹，几乎压倒性地来自用电。

据 科大「可持续智慧校园」项目页^※ ，校园约95%的碳足迹源自用电，而制冷约占校园总用电的20%——换言之，单是给建筑降温这一件事，就吃掉全校约五分之一的电、并间接构成相当比例的碳排放。这解释了科大为何在制冷系统上反复下功夫：哪怕是几个百分点的能效提升，乘以这样的用电基数，都是可观的绝对节省。

从总量看，据 科大 SDG 相关记述^※ 与可持续发展页面，2022/23学年科大约消耗9,900万千瓦时(kWh)能源，其中约95%为电力，用于学术大楼、师生宿舍、制冷站与实验室的运作。下表把这份能耗账本的关键比例并置：

把这几个数字连起来看：制冷约占全校用电的20%，而用电占碳足迹约95%，于是「制冷系统的能效」几乎直接决定了校园减碳的成败。海水制冷之所以被反复写进科大的可持续报告，不是因为它新奇，而是因为它压着全校能耗盘子里最重的一块。科大提出到2028年将能耗减少15%的目标，制冷系统的持续优化正是其中不可回避的一环。

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# 海水制冷要付出什么代价？取水、防污与维护的另一面

海水制冷账面漂亮，但它并非零成本的免费午餐。任何抽海水做换热的系统，都要面对内陆冷却塔系统不会遇到的几类工程挑战，这也是理解这套「天然空调」时不该略过的一面。

其一是海生物附着与防污(biofouling)：海水裹挟藻类、贝类幼体与微生物，长期流经取水管路与换热器，易在管壁结垢、滋生附着，削弱换热效率、增加泵送阻力，须定期清理或投加抑制措施。其二是腐蚀：海水含盐、导电性强，对金属管路与换热设备的腐蚀远甚于淡水，选材与防腐维护的要求更高。其三是取排水口的选址与温控：取水口要避开排水口的热羽流以免「短路」（把刚排出的热水又抽回来），排水又要控制温升、选好扩散点位以防近岸热污染。

关于科大这套海水制冷系统在防污、防腐上的具体做法与维护频次，本页在官方公开来源中未检得详细披露，故不作展开、不臆测细节。这里如实并置这些工程代价，是为了说明：海水制冷的能效优势建立在持续的运维投入之上，「省电」与「省心」并不划等号。前文提到的图书馆天台冷却塔，某种程度上也是对海水温度上升这一长期变数的对冲——当散热汇本身的条件变差，系统就需要补上新的散热能力。

# 海水制冷大事年表：从1991到2028

把香港科技大学(HKUST)海水制冷的关键节点按时间排开，可看清它并非一次性工程，而是一条持续三十余年的能效经营线。下表以官方来源可核验的节点为准：

这条年表里，1997年那份节能表现合约与2012–2016年的区域供冷改造，是两个尤其值得留意的锚点：前者说明科大在制冷能效上的经营远早于「可持续」成为热词的年代，后者则是这条脉络迄今最高光的一次工程收束。

# 「年省约180万度电」这个数字站得住吗？一次坦白的考据

坊间与部分二手介绍在描述科大海水制冷改造时，常引用「年省约180万度电」一类具体度数。本页在官方来源中逐一核对后，须如实说明：科大官方公告公布的是节省的金额与百分比，而非具体度数。

可核验的官方口径是：郑裕彤大楼(Cheng Yu Tung Building)年度能耗节省20%至35%、年度运维成本节省约150万港元、避免约700万港元资本开支，均见 科大官方公告^※ 。至于「180万度电」这一具体千瓦时数字，本页在科大官方公告、可持续发展处页面与 SDG 报告中均未检得直接对应的表述。它可能来自某处对百分比的换算或二手转述，但缺乏官方一手数字支撑，故本页不采信为已证实数据，仅记录其存在与核查结果。

这种「宁写查无、不作牵强嫁接」的处理，恰恰是海水制冷这个题目值得认真对待的地方：一套工程系统的价值，应由可核验的口径撑起——是针对某栋楼还是全校、是金额还是度数、是自然年还是学年——而不是靠一个来源不明的漂亮数字。上文各表已尽量把每个数值的口径与时点标清，读者可据此自行判断其分量。

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# 从海水到净零：这套系统在科大可持续版图里的位置

把时间线拉长，海水制冷是科大清水湾校园可持续叙事中最早成形、也最「硬核」的一块基础设施。它先于太阳能板、先于智慧微电网，自1991年建校起就默默运转，把校园与脚下这片海连成一套能量循环。

近年这套系统被纳入更大的框架。科大提出到2028年减少15%能耗的中期目标，并进一步制定了面向本世纪中叶的净零(net-zero)路线；海水制冷、图书馆天台冷却塔、废热回收、排污水冲厕回用、辐射制冷涂料试验，构成了这套「天然空调」不断迭代的技术谱系。把这些环节串起来看，会发现它们指向同一条逻辑：既然制冷吃掉全校约两成的电、而用电又几乎决定了全部碳足迹，那么每一分花在制冷能效上的工夫，都会在减碳账上被成倍放大。海水制冷不是可持续叙事里的点缀，而是那块最重、也最先被科大握在手里的砝码。关于科大整体的可持续发展计划、碳中和目标与近年扩建项目（含医学院大楼、创智坊等），本站另有专文梳理，可参见《绿色校园、生态环境与扩建史》——本页则聚焦制冷系统本身的工程史与账本细节，两篇互补阅读。

回到最初那个反差：一座三面向海的山坡校园，把维持恒温这件最耗电的事，交给了脚下的海。海水不收电费，但要把它用好——抽上来、换完热、温控回流而不伤海，还要在海水变暖时补上冷却塔、把每一股排污水都循环利用——背后是三十余年、跨越数任工程团队的持续经营。这大概就是科大人天天享用、却极少察觉的那台「天然空调」的真实模样。

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