全球暖化問題日益嚴峻，建築物若能採用可因應環境變化自動調節室內光線與濕度的窗户技術，將有助降低能源消耗，推動低碳城市發展。香港理工大學（理大）國際城市能源研究中心研究團隊成功研發一款名為「濕度感應及光線調節」（Moisture-responsive and Light-regulating，簡稱 MRLR）的智能窗膜，利用不同物料的特性，令窗户在日間有效降低室內温度，夜間則可吸收空氣中的水分並降低窗户透明度，在提升能源效益的同時，亦增強室內舒適度及私隱保障。這款創新窗膜兼具抗菌、耐用及高成本效益等優點，尤其適合香港等潮濕地區應用，為綠色建築發展提供創新方案。
MRLR 智能窗膜在日間可減少太陽輻射，降低室內溫度並維持一定透明度
雙層結構革新設計 突破傳統窗膜侷限
這項研發由理大能源與建築講座教授嚴晉躍教授，以及建築環境及能源工程學系助理教授（研究）劉俊偉博士共同帶領研究團隊開發。團隊突破現有智能窗膜設計，採用雙層結構，分別由親水性聚丙烯腈（PAN）納米纖維層，以及具高保水性能的透明聚丙烯酰胺（PAAM）水凝膠組成，藉由物料的吸水與水蒸發特性，達致光線、熱能及濕度調節功效。
嚴教授表示：「現時業界的智能窗膜多採用『熱致變色』或『光致變色』材料，以提升建築物的熱能管理效能，但這類薄膜普遍存在成本較高及耐久性不足等問題。理大團隊革新窗膜設計，採用環保且低成本的材料，實現同時調節室內光線、熱能與濕度的效能，從而降低建築物對冷卻系統的需求。我們研發的薄膜結構簡單，具備大規模生產潛力，未來可望為可持續綠色建築發展作出重要貢獻。」
理大研究團隊開發的 MRLR 薄膜能同時調節室內光線、熱能與濕度，助力可持續綠色建築發展
日夜雙重功效 降温除濕效果顯著
MRLR薄膜可因應日夜環境變化發揮不同功能。日間在陽光照射下，薄膜內儲存的水份會蒸發，從而減少進入室內的太陽輻射，降低室內温度；夜間環境相對濕度上升時，薄膜中具親水性的物料會吸收空氣中的水份，其透明度亦會隨之下降，在降低室內濕度的同時提升私隱保障。研究結果顯示，該薄膜可在夜間六小時內，將實驗艙內濕度由 91.73% 降至 53.76%，並於日間將艙內温度降低達 21.1°C，環境調節效果顯著。
理大能源與建築講座教授嚴晉躍教授（左）及建築環境及能源工程學系助理教授劉俊偉博士（右）展示研究團隊開發的 MRLR 薄膜
全球模型推算 節能減排效益驚人
為進一步評估 MRLR 薄膜在建築節能及碳減方面的應用潛力，研究團隊利用多個主要城市的典型氣象年數據建立全球模型。結果顯示，該薄膜能有效調節室內温度，降低不同季節的能源需求，對推動全球節能減排具明顯效益。按研究城市的數據推算，採用薄膜可使建築物每年平均能源消耗降低逾 20%，而全球年平均碳排放量則可按每平方米減逾 18 千克。
劉博士補充：「低緯度地區通常對冷氣需求較高，傳統空調系統因而成為建築物的主要耗能來源。MRLR 薄膜可全天候調節室內光線、熱能及濕度，對香港等位處熱帶及亞熱帶地區的城市而言，節能效益尤其顯著。」
耐用穩定成本低 抗菌防塵性能佳
研究團隊亦為薄膜進行了 300 次吸濕與脱濕循環測試，證實其具備卓越的耐用性及穩定性。由於製造成本低，投資回本期僅需一至兩個月，具良好經濟效益。此外，實驗結果亦顯示，薄膜能有效抵抗細菌及真菌污染，並能有效抵禦環境中顆粒污染物，即使連續五天暴露於嚴重污染的空氣中，仍能維持良好防塵性能。
有關研究以「可為建築節能及保護私隱的可擴展濕度感應及光線調節薄膜」為題，已刊載於學術期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）。
