0

0
0

文字

分享

0
0
0

這就是中山科學院研發的「旋風噴射環保金爐」嗎?還原度真高啊!

PanSci_96
・2019/04/05 ・2848字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 542 ・八年級

整理 / y編

清明祭祖、逢年過節、初一十五,還有許多我們搞不清楚的日子都要燒金紙。關於燒金紙的起源眾說紛紜。

有說是唐代《文宗備問》以為紙錢乃始於南北朝時,南齊廢帝蕭昭業好鬼神,剪紙為錢用來陪葬。也有是說在五代後周世宗出殯發引之日,百司路祭,以紙製作金銀錢寶之樣並雕印文字乃是金銀紙形制之始。更有民間信仰傳說燒紙錢的習俗來自東漢,據說是造紙術發明者蔡倫之弟子尤秀才,想出的推銷「紙張」手法。[1]

source:Wikimedia

先不論到底從何時開始,究竟這千年傳統能不能有全新感受呢?

於是現在,當燒金紙碰上了火箭科技,旋風環保金爐就這樣誕生了,將將將將!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

火箭科技 in「金爐」到底碰出了什麼新滋味呢?在知道環保金爐環保在哪裡之前,我們先來聊聊燒金紙對我們的影響吧!

三爐一機型環保金爐。source:國家中山科學院

燒金紙與焚香對環境的影響

祭祀活動所產生的污染物排放量雖然與工業、交通運輸等大型污染源相比可能並不高。但因為常常集中在特定節慶,所以其實仍會對空氣造成影響。根據環保署 105 年的統計,年焚燒紙錢的總量為 19.5 萬公噸,而燒香則是約 2.1 萬公噸。其主要的影響在於不論是燒紙錢還是焚香,燃燒過後會產生「硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、苯、甲苯、甲醛、多環芳香烴及細懸浮微粒等多種物質,且其中苯、甲苯、甲醛、多環 芳香烴具有致癌性。」[2]

而關於燒香,也有研究發現「廟宇工作人員體內苯、丁二烯和多環芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)的濃度明顯較高,他們的DNA修復能力也較差,顯示廟宇工作人員的罹癌風險會因為暴露在燒香產生的致癌物而增加。還有研究統計了超過六萬名華人的健康狀況,顯示心血管疾病死亡風險的提高也和長期暴露於燒香環境有關,研究結果發表在《環境與健康展望》。」[3]

Credit: Janne Moren
Credit: Janne Moren

根據環保署所述,推動減爐的宮廟其減爐前後所測得的PM2.5確實是有顯著降低的。[2] 但若因為各式各樣的原因無法速速的降低燒金紙跟焚香的總量,有沒有其他解方呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

將將將將!環保金爐登場

要將燒金紙對空氣污染的影響降低,另外一個方向便是盡量使其能完全燃燒,且降低懸浮微粒的飄散,這就是環保金爐的主要概念。

於是意想不到火花發生了!進行許多國防武器研製的國家中山科學院的飛彈火箭研究所,便以其相關技術研發了「旋風環保金爐」!

旋風環保金爐,還原度真高啊!source:國家中山科學院

燃燒反應要完全,需要有可燃物質、充分的氧氣以及能達到燃點的起始溫度。

燃燒反應的高溫會使氣體膨脹,碰上因為未完全燃燒所產生的煙霧以及灰燼,便會形成 因為愛情來得太快就像龍捲 風的  複雜的流場運動。然後混雜著各種物質的高溫氣體,就這樣沿著排氣通道洩往煙囪或排氣管口、與大氣混合,造成空氣污染。[4]

根據中科院的敘述,旋風環保金爐的爐體之流場構型產生之二次燃燒現象及旋風回流氣漩(聽來不明覺厲),因此能減少不完全燃燒的現象,也可以大量減少煙塵飛散,達到降低環境污染之燃燒效果。[5]

若要想要細一點知道到底旋風環保金爐內發生了哪些事,我們也可以從技轉之廠商的產品特色敘述中,知道旋風環保金爐主要的核心在於:

1. 風扇讓爐體能產生三種立體渦流,分別是:

a.濾口渦流:可以產生氣封的效果,讓灰燼及煙塵以離心力進入縱向渦流。
b.縱向渦流:是一上下旋轉的氣流,將上述煙塵壓回爐心高溫區域。
c.中心渦流:在爐心上方形成高溫的乾淨燃氣,並讓其能從中心部位溢出、排入大氣。

2.燃燒時讓爐心能維持維持高溫:

爐心駐焰器噴口與爐壁燃氣噴口形成一環狀對噴火焰柱,讓爐心維持富氧的高溫燃燒區域,其溫度可達攝氏一千度以上。 此一區域讓上方壓回的煙塵再次徹底燃燒,形成清潔的可排放氣體。

所以上述技術便能讓相同體積的爐體能夠產生最長的燃燒路徑,讓燃燒更完全、也將空氣污染物的排放量降低。[4]

利用跟旋風環保金爐相同原理的「旋風噴射火銷爐」,這帥到炸的名字怎麼回事。source:國家中山科學院

所以以此類推、照樣照句,這樣的技術不只能夠用於燒金紙,也能用來銷毀機密文件,讓它乾乾淨淨不留痕跡就像沒來過這個世界一樣。之後還可以想想它所產生的熱能是否還能轉化為其他用途。這樣的好東西,人人都該有一個啊!

當然大家家裡都很難有一個,但有些方法可以讓你家的傳統小金爐更能完全燃燒的做法,不妨參考看看(以下文字改寫自科技大觀園「環保金爐原理」):

常見的居家用小金爐,雖然四周都有通氣孔、也都附有底座,但底座通常不夠高,無法形成有效對流,容易悶燒。所以可以利用鐵棒等不可燃的器具,架高底座,讓底座下方保留部份通氣孔,新鮮空氣就能從紙堆的下方進入,補充助燃。

另外燒金紙的量也不宜一次太多,在燃燒的時候也要避免去攪動紙堆,這其實不止無助於加速燃燒、反而會揚起不完全燃燒的紙灰。如果想進一步防止飛灰逸散,還可以在外圍多加一圈鐵絲網。

source:Lordcolus

傳統與環境之間只有兩難嗎?

近年來有許多關於維繫傳統與改善環境之間的討論,例如 P編 也曾於2017/7 「捍衛信仰 守護香火」的遊行前夕,以「關於宮廟為了燒香燒金管制而上街抗議,我想從哈拉瑞的《人類大命運》來聊聊」為題進行了討論。

圖片取自眾神上凱道粉絲頁

而這兩點之間真的只有一線嗎?在相互辯證、衝突過後我們又會怎麼做呢?你們家在祭祀時會燒金紙嗎?你又是怎麼想的?歡迎留言一起討論吧!

 

  • 此整理文章的誕生感謝盲眼的尼安德塔石匠給的靈感,和我親愛的妹妹長安。是他寬宏大量的原諒我在約會中大遲到才能有這篇文章,果然有妹妹最高XD

參考資料:

  1. 紙錢,維基百科。
  2. 祭祀活動所產生的排放量甚微,政府為什麼要推動減香、減金、減炮?,環保署。
  3. 廟宇燃香對身體的影響,泛科學。
  4. 燃燒技術,維冠精密股份有限公司。
  5. 炫風噴射火銷爐旋風環保金爐,中山科學院。
  6. 環保金爐原理,科技大觀園。

其他清明的科學:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
PanSci_96
1293 篇文章 ・ 2683 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
249 篇文章 ・ 320 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia