極端氣候讓人更依賴冷氣！製冷設備如何加速去碳？
「綠色製冷倡議」 (green cooling initiative) 估算，到了2030年，由冰箱與冷氣等製冷設備貢獻的溫室氣體，恐怕會占全球高達13%的排放量。如何快速削減這些設備的碳足跡，已經不能再等了！
冷氣已成為酷熱世界下的民生必需品。 （圖：flickr, CC BY-NC 2.0）
氣候變遷效應持續擴大，導致近年來熱浪、極端高溫在各地屢見不鮮，冷氣更成為台灣這種熱帶地區不可或缺的生活家電，IEA預估到了2050年，全球冷氣數量將超過50億台，而且超過一半會裝在中國、印度、印尼等人口眾多的開發中國家。
冷氣太多有事嗎？由德國發起的「綠色製冷倡議」(green cooling initiative) 估算，依此趨勢發展，到了2030年，由冰箱與冷氣等製冷設備貢獻的溫室氣體，恐怕會占全球高達13%的排放量！
簡言之，如何快速削減冷卻設備的碳足跡，已經不能再等了。本文將介紹三種推動中的低碳製冷技術給大家參考。
技術一：綠電+儲能，「太陽能空調」超節能
先搞清楚冷氣危害環境的原因。為降低室內溫度或達到除濕效果，必須透過壓縮機、冷凝器、膨脹閥與蒸發器整套的冷凍循環，將存在空調機的冷媒從液態轉成氣態，使其吸收熱能、再排出室外。
熱交換作用示意圖。 （圖：能源教育資源總中心）
所以除了消耗電力之外，開冷氣還會有冷媒對臭氧層造成的破壞，也因此催生出1987年的《蒙特婁議定書》 (Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)，要求各國政府和業者陸續淘汰了近百種危害臭氧層的化學品和傳統冷媒。
有鑒於此，近來便有透過屋頂太陽能供電的新型冷氣，一來降低用電產生的溫室氣體，同時也替用戶節省電費支出。
目前太陽能冷氣已發展出：直流供電(DC-Powered Solar)、交流供電(AC-Powered)與混合型(Hybrid Powered)三種類型，混合型機種最具彈性，可在綠電不足時改吃市電，直流機種則由太陽能發電直接驅動，毋須透過逆變器轉換，運作效率最高。
這類新型冷氣若再搭配儲能設備，將白天發的太陽能存下來到晚間使用，更能提高家戶能源自給率，不易受到缺電或天災影響。
技術二：改用「自然冷媒」，大幅削減碳足跡
第二項技術則是針對人造冷媒而來，因為這些化學物質不僅危害臭氧層，更是高暖化潛勢值(GWP)的強力溫室氣體。
自從《蒙特婁議定書》發布後，各國政府陸續禁用氟氯碳化物(CFCs)，氫氟碳化合物(HFCs)便取而代之、成為廠商最常用的冷媒，它雖不會破壞臭氧層，卻同樣造成溫室效應，因此2016年又通過一版《吉佳利修正案》(Kigali deal)，希望將上述人造冷媒逐步淘汰。
自然冷媒是原本就存在於自然界的物質，包含二氧化碳、氨、丙烷等，都是環境友善的冷媒，因其不同特性，如二氧化碳的操作壓力高、丙烷具可燃性等，空調機具的設計、材料與控制系統，也需隨之調整。
位於波昂的德國國際合作機構(GIZ)辦公大樓，兩棟大樓的空調系統就採用66公斤的丙烷與450公斤的二氧化碳當冷媒，並搭配大型熱泵與安全監控系統，提高製冷和供暖功能的運作效率，也同步降低了排放量。
技術三：熱泵冷暖房，美國《降低通膨法案》也支持
別忘了備受推崇的居家節能設備－熱泵（heat pump），它的技術原理跟冷氣相反，透過壓縮機運作，以少量的電來移動環境中的熱能[註1] 。不過，因其價位較高、安裝不易、需要較寬敞的場地，在台灣普及率相對較低。
不過，美國政府剛通過的《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act)，已準備投入45億美元(約1430億台幣)來補助中低收入家庭購買熱泵等節能家電。Gradient公司最近也開發出一種窗台托架，可降低熱泵的安裝難度，藉此提升一般家戶使用意願。
改良後熱泵的安裝更簡易。 （圖：GRADIENT）
最後聊聊近期討論度很高、獲得微軟創辦人比爾蓋茲投資基金Breakthrough Energy支持的未來冷氣。這款產品由新創公司Blue Frontier發表，特點是用「濃縮鹽溶液」來取代冷媒，可在離峰時段提前製冷、甚至將其儲存起來，估計可比傳統冷氣削減85%排放量，並且省下6成耗電量，計畫2025年推出商用機種。
總的來說，當熱浪、寒流等極端天氣愈演愈烈，甚至可能成為未來世界的常態現象，產業界也得催生更節能、低碳、環境衝擊度更低碳的空調技術。
但老話一句，氣候友善的新品上市時，不僅需要政府在法規面幫一把，更重要的，就是握有採購權的各位了。下次挑冷氣時，請別只看價格標籤，也比較一下各廠牌的減碳實力吧！
【參考資料】
GIZ office buildings cooled with propane and CO2
NewScientist, Using propane in air conditioners could prevent 0.1°C of warming
Vox, The search for an AC that doesn’t destroy the planet
Hvac, Everything you need to know about solar-powered air conditioners
Hvac, The Inflation Reduction Act “pumps up” heat pumps
台灣區冷凍空調工程工業同業公會，二氧化碳冷媒應用現況介紹
科技新報，不怕用電尖峰跳電的空調！比爾蓋茲 6 億元領投這家冷氣公司
註1.https://sites.google.com/site/taiwanheatpumps/Resources/re-beng-jiao-shi
回應文章建議規則：