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港工程博士學而優則商 首創聲波震動提高過濾效率

【明報專訊】傳統的濾網若要提高過濾空氣中微粒的效率,就需要增加纖維的密度。但這樣亦會增加空氣通過濾網的阻力,於是又要加大風扇和製冷系統的耗電,來將之抵消。有香港公司卻突破常規,研發出一種聲波震動技術提高濾網過濾微粒的效率。加入這種技術之後,可以沿用纖維密度較低的濾網,這樣不但在耗材方面節省成本,還不會增加空氣阻力,從而節省建築物的整體耗電,潛在經濟效益非常可觀。該公司更表示,這技術有望發展成國際標準。

雅弦科技有限公司(Aurabeat Technology Limited)共同創辦人兼技術總監司徒健南表示,他是機械工程博士,曾經在大學做過多年研究工作,有超過13年研究室內空氣質素及建築物節能技術的經驗,發表了超過30篇相關研究論文。就是在大學工作期間,他留意到有關空氣中的懸浮粒子會隨着空氣的聲波震動的學術研究。

離開學術界之後,他認識了陳迺堅。陳迺堅是註冊工程師兼註冊能源效益評核人,擁有工程及管理碩士學位、工商管理碩士學位,熟悉建築設備系統、建築物電機及通風系統和節能技術,擁有超過20年的節能及環保項目經驗,還是香港工程師學會燃氣及能源分部委員。

已取美國兩項專利

由於兩人技術背景相近,故一拍即合。司徒健南提議,研究利用懸浮粒子隨着空氣的聲波震動這個現象,將之發展成可應用的科技。因為這個現象若能夠增加懸浮粒子撞上空氣過濾器(即「濾網」)(Air Filter)的纖維表面的機會,就等於可以增強過濾效率,其潛在經濟效益將非常可觀。

最初,兩人也不肯定是否真的可以達到預期效果,所以只投資了數千元,買入了一些簡單儀器,借用朋友的貨倉做測試,結果成功驗證了這個概念。於是,兩人再合資100萬元,在2017年9月成立雅弦科技有限公司,並向政府申請專利申請資助以及「創新及科技基金」的配對研究經費,作進一步研發。

經過前後幾近3年的研發,該公司最近已成功將利用聲波震動提高濾網過濾空氣中微粒的效率的技術(英文稱為Acoustic-aided High Efficiency Air Filtration, AHEAF)商業化,相信是全球首創,還在去年底取得2項美國專利。至於中國大陸、歐盟以及其他地區的專利,則仍在申請中。

改變懸浮粒子移動路線

用最簡單的文字解釋,這套技術是將濾網和發聲裝置結合,利用適合的聲波頻率提高濾網過濾微粒的效率,主要應用於工商業建築物。

司徒健南解釋,因為聲波本身就是震動的能量,所以若將聲波能量打入濾網的纖維層,當懸浮粒子經過纖維層時,就會跟隨聲波震動,令其前進路線變得上下跳動,而非直線(見圖1)。而從流體力學分析,聲波形成的空氣震動,也會增强微型亂流(紊流)以及增加懸浮粒子進入纖維表面邊界層的機會。這些因素都會增加濾網的過濾效率。

過濾效率可提升逾半

經過大量測試,該公司暫時發現以低頻至中頻的聲波增加過濾效率的效果最明顯。

至於聲波的音量,則毋須太大,大約50至60分貝(dBA)已經能夠顯著提高過濾效率,而又能夠平衡用電量和噪音等因素。

該公司曾經利用這套技術,將原本只能過濾空氣中60%微粒的濾網,變成可以過濾超過90%的微粒,提升幅度超過一半。

不增空氣阻力 整體耗電不升反減

司徒健南又指出,傳統的濾網若要提高過濾效果,就必須增加纖維層的密度。但這樣亦會增加空氣通過濾網的阻力,於是又要加大風扇和製冷系統的耗電將之抵消。

相比之下,該公司的聲波震動過濾技術雖然要消耗少許電力來產生聲波,但卻不會增加濾網的空氣阻力,故毋須加大風扇和製冷系統的耗電,所以整體耗電不但不會增加,反而還可以節省。

他以一部商業大廈的中型風櫃機為例,若採用聲波震動過濾技術,只須增加不到50W的功率來產生聲波。但因為可以使用纖維密度較低的濾網,令空氣阻力大幅減低,故風扇和製冷的功率可以降低超過500W。一來一回之下,其實是划算得多。

由於每棟商業大廈一般都有幾十部甚至過百部風櫃機,若全部採用聲波震動過濾技術的話,節省到的能源開支將會非常可觀。所以,該公司認為,其聲波震動過濾技術其實是一種高效節能和非常環保的過濾技術。

明報記者 薛偉傑

攝影 賴俊傑

[企業創富]