◎賴宛靖
受到極端氣候影響，當太陽照射，屋頂瞬間變成大型煎鍋，牆面像烤箱般持續蓄熱，冷氣幾乎成了夏季生活必需品，想要抵銷陽光帶來的熱能，就得用更多能源與金錢去對抗，硬碰硬的結果傷的也是自己荷包，若能從建築本身下手，讓房子自帶溫度調節力，不只住得涼爽，也能減少對冷氣的依賴，幫助地球節能減碳，豈不是更聰明？
工研院長期投入建築「降溫抗熱」的攻防戰，針對建築外牆、屋頂隔熱高溫設備與儲能系統的保溫需求，提出一系列兼具創新、環保與經濟效益的解方。
從防曬到保護 為建築降溫又延壽
工研院材料與化工研究所經理湯偉鉦指出，由於都市熱島效應、屋頂吸熱造成室溫上升與冷氣耗能逐漸加劇，是亞熱帶地區普遍存在的問題。傳統塗料常因耐候性不佳，容易在長期曝曬中發生粉化、剝落、龜裂等劣化現象，造成維護成本增加。工研院研發出「高耐候隔熱塗料」，從材料設計源頭著手，改寫市場對「耐用、降溫、環保」的認知。
首先，在高日光反射性上，團隊開發出能讓塗料反射率高達92%的專利配方，優於多數市售標榜高反射塗料，由於太陽熱能大部分被反射回去，室內溫度也顯著下降，隔熱效率更比傳統塗料提升1倍以上；其次，在高耐候性與抗汙染能力上，高耐候隔熱塗料能長期抵禦風吹日曬與雨水侵蝕，不易老化、龜裂或剝落，傳統塗料約在1至3年會逐漸出現劣化，高耐候隔熱塗料的耐用年限可長達15至20年，這意味著屋齡在55年內的建築物幾乎只需進行1至2次塗裝，就可維持外牆美觀與隔熱性能；另外，新塗層符合綠建築與永續建材標準，配方採低揮發性有機化合物（VOC）含量設計，減少刺鼻氣味更降低健康風險，對施工者更為友善。
「高耐候隔熱塗料的核心技術就在塗料的奈米化，讓表面排列緊密，才能反射光線、降低熱傳導效率。」湯偉鉦進一步說明，塗料不是一層就解決所有問題，有點像是防曬、底妝、定妝的概念，每一層都有各自的專長，高耐候隔熱塗料阻擋紫外線對結構與建材的長期傷害，保護下方其他功能的塗層免於過早老化與龜裂，大幅延長整體壽命。此外，市售隔熱塗料原理係以白色來反射日光，但工研院技術不是以此原理，所以調成他色依然能維持隔熱性能，「連鐵皮屋、混凝土牆、貨櫃或水泥表面都適用。」
工研院研發出「高耐候隔熱塗料」，針對建築外牆、屋頂隔熱高溫設備與儲能系統的保溫需求，提出一系列兼具創新、環保與經濟效益的解方。（工研院提供）
隔熱保溫 氣凝膠塗層是秘密武器
「隔熱」另外一個相對的概念就是「保溫」。空氣是最好的熱絕緣體，材料內部的空氣比例被稱為「孔隙率」，而氣凝膠（Aerogel）的孔隙率突破99%，幾乎整塊材料都是空氣構成，因此被譽為固體的保溫王者。湯偉鉦透露，這項技術保溫的關
鍵就在氣凝膠，氣凝膠的結構如同無數中空玻璃球，內部包覆空氣，能有效阻隔熱能傳遞。「如果說傳統材料像一堵平滑的牆，熱能直穿而過，而氣凝膠如同成千上萬個『迷你保溫瓶』，將熱能留住、不讓它快速流失，」湯偉鉦說。
傳統保溫方式多使用包覆式材料，不僅體積笨重還有容易吸水老化的缺點，尤其在狹小空間或複雜形狀的管線與設備，更是難以施作。氣凝膠保溫塗層僅需1至2mm即可達到數公分厚的傳統保溫棉效果，加上可服貼各類曲面，施工方便又兼具美觀，且塗層具備疏水性與抗腐蝕特性，可在高濕、鹽害環境下維持長效，適合用於儲能系統、太陽能逆變器、變電箱等對溫度敏感的設備。這項保溫技術現已應用於台塑麥寮廠區，帶來很好的節能與設備保護效益，更能適應沿海地區惡劣的環境條件。
住宅、商用、化工、倉儲 節能又安全
高耐候隔熱塗料適用於多種環境，用在工廠屋頂、貨櫃與儲能櫃上，可有效阻擋太陽熱輻射，減輕空調負擔，降低能源成本，讓設備在高溫環境下依然能保持穩定運作；用於化工廠需存放像是酒精等易揮發的大量化學品，如果環境溫度過高，化學品會變成氣體逸散揮發，對工廠來說就是直接損耗、損失金錢，更會造成空氣汙染甚至受罰，過去團隊就曾經為化工廠設計儲槽降溫塗層，有效穩定控制槽內溫度，同時提升作業安全性；用於鍋爐、反應器等高溫製程設備時，塗料的高反射與保溫特性可將熱能鎖在內部，減少能源浪費並提升製程效率。
對住宅與商用建築而言，高耐候隔熱塗料能在炎夏顯著降溫，讓室內環境更舒適，空調運轉更省力，兼顧節能與居住品質，團隊已在北中南等地設置示範場域，包括臺南羽球館、北部物流倉儲外牆、中央機關屋頂、連鎖便利商店等。以臺南羽球館為例，塗裝後的屋頂在夏季日照下，內部溫度平均降低6°C，顯著減輕空調系統負載，年耗電量下降12%。工研院團隊曾測試，豔陽下的貨櫃鐵皮熱到能煎蛋，手一碰觸可能連1秒都忍不住，高耐候隔熱塗料後，手放上去只會感到溫熱，毫無灼燙感；連鎖便利商店則在不更換空調設備的情況下，顧客體感也有明顯改善，進而帶動店內停留時間與消費行為。
施用高耐候隔熱塗料的貨櫃比其他未施用的貨櫃經測溫儀檢測後，發現溫度大幅降低。（工研院提供）
專業油槽櫃化學品運送業者，瑋達國際董事長陳文光表示，在提供物流整合服務上，針對有隔熱需求的貨櫃用戶，使用工研院AlphaProtect隔熱塗料可以有效降低貨櫃內部溫度，讓貨物冷藏耗能減少，也讓上下貨物操作人員不用頂著炎熱的溫度工作，對於成本控管以及工作環境友善化有極高的助益。
近年來，團隊與多個縣市政府合作，將塗料與保溫系統導入老舊建築改善專案、社會住宅翻新計畫與公共建築節能改造方案中，例如政府辦公大樓的整建工程中，透過屋頂塗裝與氣凝膠外牆保溫，使建築能效指標由原本的C級提升至A級，冷氣電費節省約18%；另一方面，工研院也與儲能系統業者合作，在儲能機房外殼與電力變壓器裝置上應用塗層，有效避免溫度升高確保設備維持功率，並提升電力運轉的穩定性，符合ESG、ISO 50001能源管理系統等企業永續標準。
湯偉鉦分析，高耐候隔熱塗料在初期施作成本上，加上材料與施工費用，每坪約落在600至800元之間，雖然略高於傳統塗料，但若看15至20年的節電效益，每年可省下5至15%，並減少20年間的維護經費等，5至8年即可回收投資成本，長期來看極具競爭優勢。
圖說：高耐候隔熱塗料施用費用雖略高於傳統塗料，但若看15至20年的節電效益，5至8年即可回收投資成本，極具競爭優勢。。（工研院提供）
為極端氣候提解方 打響臺灣科技名號
展望未來，高耐候隔熱塗料可推動至東南亞、中南美等同樣面臨高溫炎熱潮溼天候的地區。「團隊開發的不只是產品，而是從材料配方、製程優化、性能驗證到應用導入的節能解決方案，下一步是研發智慧感測塗層、導入可視化溫度偵測與色變技術，可顯示異常溫度區域，更可應用於智慧建築、製造業自動檢修與公共設施監控等場域。」
面對極端氣候帶來的嚴峻挑戰，除了仰賴創新技術突圍，政府政策支持更是關鍵，包括制定標準，串接國內上下游產業鏈攜手，讓科技塗料與保溫技術除了落實於建築與工業節能，更能成為臺灣輸出國際的綠色科技名片，為下一座綠色護國神山的奠基。
本文經授權轉載自《工業技術與資訊月刊》
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