海水冷卻與中央製冷系統——科大濱海校園的「天然空調」

一句話結論： 香港科技大學(HKUST)自1991年建校起即抽清水灣海水為中央製冷站換熱做空調，2013–2015年將其改造為區域供冷系統並奪2016亞太區能源工程獎，鄭裕彤大樓年省能耗20–35%。

一座建在半山、三面向海的校園，把最貴的一筆賬單交給了腳下那片海。多數科大人只知道夏天課室夠涼、宿舍夠凍，卻少有人留意：讓整座清水灣校園維持恆温的，不是一排排耗電的室外冷凝機，而是從海里抽上來、換完熱又送回海里的海水。本篇按工程時間線，考據這套「天然空調」從建校到近年冷卻塔升級的來龍去脈，數字與口徑逐項標註來源。

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# 科大為什麼用海水做空調，而不是普通冷氣機？

香港科技大學(HKUST)清水灣校園的先天條件，幾乎是為水冷空調量身定做：校園坐落於西貢半島大埔仔一處三面環海的山坡，主體建築距海岸線僅數百米，取排海水的管路成本因而遠低於內陸校園。中央空調的核心難題在於「把室內的熱排到哪裏去」，而海水正是一處近乎無限、且全年水温相對穩定的散熱匯。

要理解這套系統的價值，先要分清兩種主流散熱路徑。一種是風冷(air-cooled)：冷水機組直接用室外空氣給冷凝端散熱，設備簡單但效率受氣温牽制，盛夏效率最差；另一種是水冷(water-cooled)：用水做散熱介質，再靠冷卻塔或海水把水裏的熱帶走，能效通常明顯高於風冷。科大選的是水冷裏更進一步的一支——直接引海水做冷凝側的換熱介質。

香港機電工程署(EMSD)長年推動水冷空調系統(Water-cooled Air Conditioning Systems, WACS)，正是看中其相對風冷的節能潛力。據 機電署 WACS 計劃頁^※ ，水冷空調較傳統風冷可顯著降低耗電，是全港推廣的能效措施之一；科大以海水直接換熱，屬這一路徑中條件最優越的一類——它連冷卻塔蒸發耗水都省去了大半，把散熱直接託付給海。這也是為何一座理工科大學會把「用海水做空調」當成一件值得寫進可持續報告的正經事。

三種主流散熱路徑可按幾個維度並置比較，以看清海水製冷的先天優勢與代價：

表中「盛夏能效」為定性比較，依據機電署對水冷相對風冷更節能的一般結論；海水直接換熱之所以在臨海校園最具優勢，正因它同時避開了風冷的高温失效與冷卻塔的蒸發耗水兩個短板，唯一門檻是必須緊鄰海岸並處理好排放温升。科大清水灣校園恰好滿足這個近海前提，這份地理紅利是內陸院校無從複製的。

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# 海水是怎麼把課室的熱帶走的？換熱與迴流的基本機制

中央製冷站(Central Chiller Plant)的運作，可拆成一條清晰的能量搬運鏈。校園各學術大樓、禮堂、實驗室裏的熱量，先被冷凍水(chilled water)吸收，冷凍水在冷水機組(chiller)裏把熱交給冷凝側；冷凝側的熱，再通過換熱器傳給從海里抽上來的海水；升了温的海水，最後經温控排回大海。整套系統裏，海水扮演的是「最終散熱匯」，而校園建築與海之間靠一層層換熱器隔開，海水本身並不進入樓宇管路。

這條鏈裏有一個容易被忽略的環保關口：熱污染(thermal pollution)。抽進來的海水吸了熱再排回，排放口附近的水温會升高，長期、集中的高温排放可能擾動近岸海洋生態。因此這類系統的排水必須温控——把排放温升控制在許可範圍內、並選擇合適的排放點位與擴散設計，讓升温的海水儘快與大片海水摻混稀釋。科大把這套系統寫進可持續敍事時，強調的正是「用海水換熱」與「減少碳足跡」的正面價值，而温控迴流是水冷海水系統得以長期運行的前提。

系統還有一處「變廢為寶」的巧思。據科大官方公告，中央製冷站冷凝水一側產生的廢熱並未全部丟棄，而是被回收用於向校園設施供應熱水——官方原文為：

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

也就是説，同一套系統一邊給建築供冷、一邊把本要排掉的餘熱截下來燒熱水，冷熱兩頭都被利用，這是它能耗賬好看的重要一環。

這處廢熱回收的意義，要放在能量守恆的框架裏才看得清。製冷的本質不是「消滅熱」，而是「把熱從室內搬到室外」——搬運過程中，冷凝側必然聚集大量本要白白排掉的餘熱。若這股餘熱直接隨海水排走，則校園另一頭還得再燒一份電或燃氣來加熱生活熱水，等於同一棟樓裏「一邊花力氣製冷、一邊花力氣加熱」，兩筆能耗互不相干。把冷凝廢熱截下來供熱水，相當於讓製冷的副產品直接頂掉了一部分供熱的能耗，一份能量做了兩件事。對一座宿舍與實驗室熱水需求都不小的校園而言，這類「冷熱聯供」思路省下的絕對能耗，會隨建築規模放大而累積。

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# 2012年擴容：一棟新大樓如何撐起「借力擴容」的成本賬

香港科技大學(HKUST)的海水製冷並非一次建成後就停在原地。校園持續擴建，新大樓陸續落成，製冷需求隨之上漲，原有中央製冷站(Central Chiller Plant)因此迎來關鍵的擴容節點。

據科大官方記述，原海水冷卻系統在2012年擴容，以服務新落成的鄭裕彤大樓(Cheng Yu Tung Building, CYT)；其後系統進一步延伸，覆蓋同期興建、預計2018年底完工^※ 的多用途禮堂——即今日的逸夫演藝中心（Shaw Auditorium，邵逸夫禮堂）。這裏藏着一個關鍵的工程決策：面對新增負荷，校方沒有另建一套獨立的風冷系統，而是擴容原有製冷站。

這個「借力擴容、不另起爐灶」的決定，直接改寫了成本賬。據 科大官方公告^※ ，校方選擇「expand the capacity of the original plant, instead of building a new air cooling system, to maximize efficiency and reduce carbon footprint」——擴容舊站而非新建風冷，一來提效降碳，二來省下另建獨立製冷站的資本開支。

下表把這次擴容改造涉及的關鍵數字按口徑與時點並置：

這幾個數字要分清口徑：150萬港元是運維的年度節省，700萬港元是一次性避免的資本開支，兩者不可相加成「一年省850萬」。20%至35%的能耗節省專指鄭裕彤大樓，並非全校口徑；18%的效率提升則專指被更換的那3台冷水機組。把「針對某棟樓的百分比」與「全校總賬」混為一談，是這類節能宣傳裏最常見的誤讀。

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# 2013–2015改造與2016亞太能源獎：一套區域供冷系統的誕生

圍繞這次擴容，香港科技大學(HKUST)在2013至2015年對中央製冷站(Central Chiller Plant)進行了系統性改造，把它升級為一套區域供冷系統(district cooling system)。所謂區域供冷，是以一處集中的製冷站，通過管網向一整片建築羣統一供應冷凍水，取代各樓各自為政的分散冷氣——集中調度帶來的規模效應，正是能效提升的來源。

這套改造為科大贏得了業界肯定。據 科大官方公告^※ ，校方憑藉將中央製冷站升級為區域供冷系統的項目，獲美國能源工程師協會(Association of Energy Engineers, AEE)頒發2016年亞太區年度能源項目獎(2016 Energy Project of the Year Award for the Asia Pacific Region)。該協會是能源管理與能效領域的國際專業組織，其區域年度獎項在業界具相當認受性。

科大時任副校長(Vice-President)Mark Hodgson 就獲獎如此表述：

「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。據 同一官方公告^※ ，早在1997年，科大便引入了東南亞地區首份節能表現合約(energy-saving performance contract)——這類合約把節能改造的投入與實際節省下來的能源掛鈎，由承包方分擔風險、共享收益，在1990年代的亞洲尚屬新鮮事物。海水製冷的區域供冷升級，可看作這條近三十年能效脈絡上的一個高點，而非孤立的一次工程。

區域供冷改造的核心邏輯，可歸納為三層：其一，以海水而非室外空氣做散熱，繞開盛夏高温對風冷效率的壓制；其二，集中一處製冷站統一供冷，取規模效率；其三，回收冷凝側廢熱供應熱水，冷熱兩頭都不浪費。三者疊加，才有了鄭裕彤大樓那20%至35%的能耗節省與業界獎項。

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# 區域供冷比各樓各裝冷氣好在哪？集中調度的賬

理解2013–2015年那次改造，關鍵在「區域供冷(district cooling)」四個字到底改變了什麼。把它與「各樓各裝冷氣」的分散模式對照，差別集中在三處。

其一是規模效率。分散模式下，每棟樓各配一套小型冷水機組，各自應對本樓負荷，機組多在非滿載的低效區間運轉；區域供冷則以一處大型中央製冷站統一供冷，可根據全校總負荷靈活調度大機組，讓機組更多運行在高效工況。集中一處、統一調度，是區域供冷能效優勢的根本來源。

其二是錯峯互補的潛力。學術大樓白天負荷高、宿舍晚上負荷高，一套集中系統在原理上可讓白天的學術區需求與傍晚的宿舍區需求相互填谷，把設備利用率攤平——不必為各區各自的峯值分別配置冗餘產能。需要説明的是，這一「錯峯」是區域供冷的普遍原理，科大官方公告並未就此披露具體調度數據，本頁僅作機制層面陳述。

其三是改造與維護的集約。設備集中在一處製冷站，更換、檢修、升級都比分散在幾十棟樓裏逐一處理來得高效——2013–2015年一次性以新機型替換9台舊冷水機組中的3台、把機組能效提升約18%，正是這種集約優勢的直接體現。當年若走另建獨立風冷系統的路，不但拿不到海水換熱的先天能效，還要多付約700萬港元的資本開支；科大選擇擴容舊站，一步兼得能效與成本兩項好處。

# 圖書館天台為什麼要加裝冷卻塔？海水系統的近年新變數

如果説2010年代中期的關鍵詞是「區域供冷」，那麼2020年代的關鍵詞就是冷卻塔(cooling tower)。這一步不是推翻海水製冷，而是給它加裝一層應對氣候變化的補充。

據 科大可持續發展處冷卻塔項目頁^※ ，全球暖化推高了海水温度，而海水温度上升會直接侵蝕海水製冷站的效率——散熱匯本身變熱，系統就得更費力才能達到同樣的製冷效果。為應對既有海水冷卻站因此增加的能耗，科大在李兆基圖書館(University Library)天台加裝了冷卻塔，以蒸發冷卻(evaporative cooling)分擔散熱負荷。該項目頁發佈於2023年10月31日。

冷卻塔的工作方式與海水換熱不同：它讓水在塔內下落，與流過的環境空氣接觸，靠一部分水蒸發把熱帶走。據同一官方頁，圖書館天台共裝設4座冷卻塔，每座散熱能力約4,900千瓦(kW)。這套設施與既有海水製冷站配合，構成科大主校園空調散熱的一個新組合。

冷卻塔要維持水質，必須持續「排污(bleed-off)」——不斷排掉一小股高濃度的循環水，以控制總溶解固體與懸浮固體濃度，這是機電工程署實務守則的要求。而科大在這裏做了一個「水的循環」文章：把冷卻塔排出的這股水回收，用於圖書館的衝廁。下表並置該項目的關鍵水量數據：

這裏同樣要留意口徑：8,724 m³ 是2022自然年的回用量，16,366 m³ 是2022/23學年的回用量，兩者統計區間不同，不是同一時段的兩個矛盾數字。除冷卻塔排污水外，據官方記述，圖書館內空氣處理機組(AHU)的冷凝水也被一併收集回用，進一步壓低了新鮮水的消耗。

科大的可持續團隊還在這套冷卻塔上做了更前沿的試驗。據 科大「可持續智慧校園」項目頁^※ ，團隊嘗試在冷卻塔水箱上塗敷輻射製冷塗料(radiative cooling paint)，以在不額外耗電的情況下帶走水中熱量、維持更低水温，從而讓每個循環帶走更多熱、製冷時更省電。這類試驗把一座功能性的散熱設施，變成了校園裏一間露天實驗室。

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# 製冷到底佔科大多少用電？一份能耗賬本

要衡量海水製冷這套系統的分量，得把它放回全校用電的大盤子裏看。香港科技大學(HKUST)清水灣校園的碳足跡，幾乎壓倒性地來自用電。

據 科大「可持續智慧校園」項目頁^※ ，校園約95%的碳足跡源自用電，而製冷約佔校園總用電的20%——換言之，單是給建築降温這一件事，就吃掉全校約五分之一的電、並間接構成相當比例的碳排放。這解釋了科大為何在製冷系統上反覆下功夫：哪怕是幾個百分點的能效提升，乘以這樣的用電基數，都是可觀的絕對節省。

從總量看，據 科大 SDG 相關記述^※ 與可持續發展頁面，2022/23學年科大約消耗9,900萬千瓦時(kWh)能源，其中約95%為電力，用於學術大樓、師生宿舍、製冷站與實驗室的運作。下表把這份能耗賬本的關鍵比例並置：

把這幾個數字連起來看：製冷約佔全校用電的20%，而用電佔碳足跡約95%，於是「製冷系統的能效」幾乎直接決定了校園減碳的成敗。海水製冷之所以被反覆寫進科大的可持續報告，不是因為它新奇，而是因為它壓着全校能耗盤子裏最重的一塊。科大提出到2028年將能耗減少15%的目標，製冷系統的持續優化正是其中不可迴避的一環。

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# 海水製冷要付出什麼代價？取水、防污與維護的另一面

海水製冷賬面漂亮，但它並非零成本的免費午餐。任何抽海水做換熱的系統，都要面對內陸冷卻塔系統不會遇到的幾類工程挑戰，這也是理解這套「天然空調」時不該略過的一面。

其一是海生物附着與防污(biofouling)：海水裹挾藻類、貝類幼體與微生物，長期流經取水管路與換熱器，易在管壁結垢、滋生附着，削弱換熱效率、增加泵送阻力，須定期清理或投加抑制措施。其二是腐蝕：海水含鹽、導電性強，對金屬管路與換熱設備的腐蝕遠甚於淡水，選材與防腐維護的要求更高。其三是取排水口的選址與温控：取水口要避開排水口的熱羽流以免「短路」（把剛排出的熱水又抽回來），排水又要控制温升、選好擴散點位以防近岸熱污染。

關於科大這套海水製冷系統在防污、防腐上的具體做法與維護頻次，本頁在官方公開來源中未檢得詳細披露，故不作展開、不臆測細節。這裏如實並置這些工程代價，是為了説明：海水製冷的能效優勢建立在持續的運維投入之上，「省電」與「省心」並不劃等號。前文提到的圖書館天台冷卻塔，某種程度上也是對海水温度上升這一長期變數的對沖——當散熱匯本身的條件變差，系統就需要補上新的散熱能力。

# 海水製冷大事年表：從1991到2028

把香港科技大學(HKUST)海水製冷的關鍵節點按時間排開，可看清它並非一次性工程，而是一條持續三十餘年的能效經營線。下表以官方來源可核驗的節點為準：

這條年表裏，1997年那份節能表現合約與2012–2016年的區域供冷改造，是兩個尤其值得留意的錨點：前者説明科大在製冷能效上的經營遠早於「可持續」成為熱詞的年代，後者則是這條脈絡迄今最高光的一次工程收束。

# 「年省約180萬度電」這個數字站得住嗎？一次坦白的考據

坊間與部分二手介紹在描述科大海水製冷改造時，常引用「年省約180萬度電」一類具體度數。本頁在官方來源中逐一核對後，須如實説明：科大官方公告公佈的是節省的金額與百分比，而非具體度數。

可核驗的官方口徑是：鄭裕彤大樓(Cheng Yu Tung Building)年度能耗節省20%至35%、年度運維成本節省約150萬港元、避免約700萬港元資本開支，均見 科大官方公告^※ 。至於「180萬度電」這一具體千瓦時數字，本頁在科大官方公告、可持續發展處頁面與 SDG 報告中均未檢得直接對應的表述。它可能來自某處對百分比的換算或二手轉述，但缺乏官方一手數字支撐，故本頁不採信為已證實數據，僅記錄其存在與核查結果。

這種「寧寫查無、不作牽強嫁接」的處理，恰恰是海水製冷這個題目值得認真對待的地方：一套工程系統的價值，應由可核驗的口徑撐起——是針對某棟樓還是全校、是金額還是度數、是自然年還是學年——而不是靠一個來源不明的漂亮數字。上文各表已儘量把每個數值的口徑與時點標清，讀者可據此自行判斷其分量。

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# 從海水到淨零：這套系統在科大可持續版圖裏的位置

把時間線拉長，海水製冷是科大清水灣校園可持續敍事中最早成形、也最「硬核」的一塊基礎設施。它先於太陽能板、先於智慧微電網，自1991年建校起就默默運轉，把校園與腳下這片海連成一套能量循環。

近年這套系統被納入更大的框架。科大提出到2028年減少15%能耗的中期目標，並進一步制定了面向本世紀中葉的淨零(net-zero)路線；海水製冷、圖書館天台冷卻塔、廢熱回收、排污水衝廁回用、輻射製冷塗料試驗，構成了這套「天然空調」不斷迭代的技術譜系。把這些環節串起來看，會發現它們指向同一條邏輯：既然製冷吃掉全校約兩成的電、而用電又幾乎決定了全部碳足跡，那麼每一分花在製冷能效上的工夫，都會在減碳賬上被成倍放大。海水製冷不是可持續敍事裏的點綴，而是那塊最重、也最先被科大握在手裏的砝碼。關於科大整體的可持續發展計劃、碳中和目標與近年擴建項目（含醫學院大樓、創智坊等），本站另有專文梳理，可參見《綠色校園、生態環境與擴建史》——本頁則聚焦製冷系統本身的工程史與賬本細節，兩篇互補閲讀。

回到最初那個反差：一座三面向海的山坡校園，把維持恆温這件最耗電的事，交給了腳下的海。海水不收電費，但要把它用好——抽上來、換完熱、温控迴流而不傷海，還要在海水變暖時補上冷卻塔、把每一股排污水都循環利用——背後是三十餘年、跨越數任工程團隊的持續經營。這大概就是科大人天天享用、卻極少察覺的那台「天然空調」的真實模樣。

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