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1 國 立 成 功 大 學 建 築 研 究 所 第 三 十 屆 碩 士 論 文 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 - 以 台 灣 南 部 工 業 區 辦 公 大 樓 為 例 A Study on the Comprehensive Performance Index of Indoor Air Environment -By the Cases of Office Buildings of the Industrial Park in the South of Taiwan 研 究 生 : 涂 玉 峰 指 導 教 授 : 江 哲 銘

2 第 二 章 文 獻 回 顧 2-1 室 內 空 氣 環 境 的 影 響 因 子 2-2 室 內 空 氣 污 染 物 的 風 險 評 估 空 氣 污 染 物 的 健 康 效 應 健 康 性 風 險 評 估 理 論 室 內 空 氣 污 染 物 的 評 估 指 標 2-3 通 風 換 氣 的 評 估 指 標 2-4 溫 熱 環 境 的 評 估 指 標 2-5 小 結

3 第 二 章 文 獻 回 顧 第 二 章 文 獻 回 顧 2-1 室 內 空 氣 環 境 的 影 響 因 子 一 般 對 環 境 條 件 的 區 分, 大 致 可 分 為 物 理 環 境 化 學 環 境 生 物 環 境 與 社 會 環 境 四 大 項 ; 其 中 物 理 環 境 乃 指 環 境 之 物 理 性 質, 包 括 音 光 熱 空 氣 水 及 電 磁 波 等 要 素 本 研 究 探 討 的 室 內 空 氣 環 境 乃 屬 建 築 物 理 環 境 之 一 部 份 自 1973 年 世 界 能 源 危 機 以 降, 強 調 節 能 而 增 加 建 築 物 的 氣 密 性, 並 減 少 建 築 物 的 外 氣 引 入 量, 使 室 內 空 氣 品 質 惡 化, 於 是 產 生 病 態 大 樓 症 候 群 (Sick Building Syndrome, SBS) 影 響 SBS 的 原 因, 包 括 室 內 空 氣 中 的 甲 醛 揮 發 性 有 機 化 合 物 抽 煙 過 敏 原 光 化 學 煙 霧 石 綿 氡 氣 臭 氣 溫 熱 條 件 論 集 團 心 理 論 離 子 論 等 1, 其 中 屬 物 理 環 境 者 不 外 乎 空 氣 污 染 物 及 溫 熱 環 境 二 者 依 據 NIOSH(The US National Institute of Occupational Safety & Health 美 國 職 業 安 全 衛 生 協 會 ) 以 及 HWC(Health & Welfare Canada 加 拿 大 健 康 與 福 利 會 ) 分 別 針 對 484 件 及 1362 件 室 內 空 氣 品 質 問 題 的 調 查 歸 納 如 表 所 示 2,3 由 表 可 知 影 響 有 空 調 之 室 內 空 氣 環 境 的 因 子 歸 結 為 二 大 類, 一 為 空 氣 污 染 物, 約 佔 24~36%; 二 為 空 調 系 統, 佔 52%, 空 調 系 統 又 包 含 通 風 效 能 與 溫 濕 調 節 兩 大 功 能 總 結 來 說, 影 響 室 內 空 氣 環 境 的 因 子 應 包 含 空 氣 污 染 物 通 風 效 能 以 及 溫 熱 環 境 三 個 參 數 以 下 就 針 對 此 三 者 介 紹 其 意 義 及 評 估 指 標 表 室 內 空 氣 品 質 不 佳 之 原 因 ( 本 研 究 整 理 ) NIOSH HWC 不 佳 原 因 案 例 數 所 佔 百 分 比 (%) 案 例 數 所 佔 百 分 比 (%) 不 適 當 之 空 調 系 統 空 室 內 污 染 物 氣 室 外 污 染 物 污 建 材 產 生 染 物 生 物 性 污 染 物 不 明 原 因 快 適 で 健 康 的 な 住 宅 に 關 する 檢 討 會 議 編, 快 適 で 健 康 的 な 住 宅 に 關 する 檢 討 會 議 報 告 書, 1997 曾 鵬 樟, 台 灣 都 會 地 區 辦 公 室 建 築 物 室 內 空 氣 品 質 之 影 響, 冷 凍 空 調 雜 誌,pp.18~36, 李 良 梧 編 譯, 室 內 空 氣 品 質 與 通 風, 冷 凍 空 調 雜 誌,pp.79~86,

4 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 2-2 室 內 空 氣 污 染 物 的 風 險 評 估 空 氣 污 染 物 的 健 康 效 應 室 內 空 氣 中 除 須 有 合 理 的 氧 氣 外, 亦 不 能 有 過 多 對 人 體 有 傷 害 的 污 染 物 質, 若 這 些 空 氣 污 染 物 濃 度 低 於 人 體 損 害 的 程 度, 就 表 示 室 內 空 氣 污 染 物 濃 度 在 容 許 限 度 內 ; 反 之 則 可 能 造 成 人 體 健 康 損 害, 甚 至 生 命 危 害, 圖 即 為 空 氣 污 染 物 的 種 類 如 表 所 示, 室 內 空 氣 污 染 源 主 要 來 自 外 氣 室 內 人 員 空 調 系 統 建 築 材 料 事 務 器 具 與 用 品 及 室 內 有 機 物 質 等 六 大 來 源 室 內 空 氣 品 質 不 佳, 對 人 體 健 康 直 接 的 影 響 是 造 成 呼 吸 器 官 視 覺 器 官 的 不 適, 以 及 肺 部 器 官 的 疾 病 中 樞 神 經 的 傷 害 ; 間 接 之 影 響 是 降 低 人 體 反 應 能 力 與 精 神 意 志 據 調 查, 大 多 數 人, 一 天 中 有 80~90% 的 時 間 是 在 室 內 活 動, 室 內 空 氣 品 質 與 人 體 健 康 實 在 有 密 不 可 分 的 關 聯 以 下 介 紹 CO CO 2 PM 10 NO 2 SO 2 O 3 HCHO VOCs 等 常 見 室 內 污 染 物 對 人 體 健 康 的 影 響 : 1. 一 氧 化 碳 (CO) 一 氧 化 碳 是 無 色 無 味 的 氣 體, 低 濃 度 情 況 下 便 有 毒,CO 的 產 生 是 由 於 燃 料 的 不 完 全 燃 燒, 另 外 瓦 斯 爐 或 熱 水 器 滲 漏 交 通 廢 氣 及 室 內 人 員 抽 煙 也 是 室 內 CO 的 重 要 來 源 CO 進 入 人 體 後, 它 比 氧 更 容 易 被 血 液 所 吸 收, 破 壞 原 本 血 液 輸 送 氧 氣 的 功 能, 與 血 液 之 血 紅 素 (Hb) 結 合, 影 響 血 液 帶 氧 之 能 力, 因 而 對 人 體 產 生 窒 息 效 應 而 致 命 暴 露 在 平 均 為 9 ppm 之 CO 濃 度 下, 將 對 人 體 大 動 脈 產 生 病 症 之 危 害 目 前 估 算 血 液 中 COHb 平 衡 濃 度, 可 由 式 2-1~2-3 推 得 表 為 CO 濃 度 對 人 體 的 影 響 %COHb=R %CO t(min) 式 2-1 log%cohb= logc CO (ppm) logt(min) 式 2-2 %COHb=0.16 C CO (ppm)+0.5 式 2-3 表 CO 濃 度 對 人 體 的 影 響 濃 度 (ppm) 暴 露 時 間 %COHb 對 人 體 的 影 響 5 20min 0.4~0.7 高 次 神 經 系 的 反 射 作 用 變 化 30 >8hr 4 視 覺 精 神 機 能 障 害 200 2~4hr 10~18 前 頭 部 感 覺 沈 重 輕 度 的 頭 痛 500 2~4hr 25~40 激 烈 頭 痛 噁 心 視 力 障 礙 虛 脫 感 ~3hr 45~50 脈 搏 亢 進 痙 攣 抽 慉 伴 隨 失 神 ~2hr >70 死 亡 註 : 一 氧 化 碳 中 毒 之 容 許 限 度 量 與 濃 度, 依 據 吸 入 時 間 作 業 強 度 呼 吸 強 度 與 個 人 體 質 差 異 而 定, 故 較 難 設 定 容 許 強 度 8

5 第 二 章 文 獻 回 顧 空 氣 污 染 物 氣 狀 污 染 物 粒 狀 污 染 物 無 機 性 氣 體 (CO 2 CO NO X SO X O 3 H 2 S 等 ) 有 機 性 氣 體 (O 3 CH X 甲 醛 苯 類 醇 類 酮 類 酯 類 等 ) 一 般 粉 塵 非 生 物 粒 子 放 射 性 物 質 (Rn-222) 固 體 粒 子 纖 維 狀 粒 子 花 粉 生 物 粒 子 液 體 粒 子 微 生 物 4 圖 室 內 空 氣 污 染 物 質 分 類 表 室 內 污 染 源 所 產 生 的 污 染 物 質 來 源 類 別 主 要 來 源 污 染 物 質 ( 空 氣 品 質 影 響 因 子 ) 一 氧 化 碳 粉 塵 氮 氧 化 物 硫 氧 化 物 鉛 臭 汽 機 車 排 放 廢 氣 氧 滲 入 外 氣 一 氧 化 碳 粉 塵 氮 氧 化 物 硫 氧 化 物 光 化 學 工 廠 廢 氣 性 高 氧 化 物 營 建 工 程 粉 塵 細 菌 花 粉 粒 濕 氣 人 員 活 動 砂 塵 纖 維 黴 菌 細 菌 人 體 二 氧 化 碳 體 臭 氨 水 蒸 氣 頭 皮 屑 細 菌 室 內 人 員 一 氧 化 碳 粉 塵 二 氧 化 碳 氨 氮 氧 化 物 碳 香 菸 氫 化 合 物 空 調 箱 ( 過 濾 網 ) 黴 菌 虱 蚤 類 細 菌 臭 味 空 調 系 統 風 管 粉 塵 纖 維 黴 菌 虱 蚤 類 細 菌 建 築 材 料 有 機 物 質 燃 燒 器 具 與 用 品 室 內 建 築 材 料 維 修 保 養 室 內 有 機 物 質 事 務 用 機 器 燃 燒 器 具 ( 瓦 斯 爐 熱 水 器 等 ) 殺 蟲 劑 類 4 甲 醛 石 綿 纖 維 接 著 劑 ( 苯 類 ) 油 漆 地 毯 纖 維 毛 絮 黴 菌 浮 游 細 菌 壁 蝨 溶 劑 洗 劑 砂 塵 臭 菌 腐 敗 食 物 ( 黴 菌 臭 味 ) 植 物 花 草 ( 花 粉 粒 ) 潮 濕 物 ( 黴 菌 臭 味 ) 排 泄 物 ( 細 菌 臭 味 ) 氨 臭 氧 溶 劑 類 粉 塵 粉 墨 粒 一 氧 化 碳 二 氧 化 碳 氮 氧 化 物 碳 氫 化 合 物 粉 塵 煙 粒 子 燃 燒 核 噴 射 劑 殺 蟲 劑 殺 菌 劑 殺 鼠 劑 防 蠅 劑 4 彭 定 吉, 集 合 住 宅 室 內 空 氣 環 境 (CO 2 CO 粉 塵 ) 現 場 量 測 方 法 之 探 討, 成 大 碩 論,

6 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 2. 二 氧 化 碳 (CO 2 ) CO 2 在 低 濃 度 的 環 境 下 是 無 毒 的, 而 高 濃 度 的 情 況 下 對 人 體 的 健 康 影 響 主 要 是 會 產 生 呼 吸 困 難 的 窒 息 效 應 目 前 觀 察 到 影 響 人 體 健 康 之 最 小 CO 2 濃 度 值 為 7000 ppm 5, 持 續 暴 露 此 濃 度 環 境 中 會 使 血 液 中 PH 值 降 低,CO 2 濃 度 為 3500ppm 時, 雖 然 體 內 酸 鹼 值 不 易 產 生 變 化, 但 是 持 續 暴 露 的 結 果, 會 引 起 骨 中 鈣 質 的 流 失 表 為 CO 2 濃 度 所 代 表 之 意 義 從 1936 年 Yaglou 與 Riley 以 人 體 臭 為 指 標 來 確 立 室 內 必 要 換 氣 量 的 理 論 以 來, 由 於 臭 氣 不 易 作 為 客 觀 的 指 標, 且 其 後 之 研 究 並 無 CO 2 之 外 的 指 標 污 染 物 被 提 出, 故 以 易 於 量 化 的 CO 2 作 為 換 氣 指 標 的 依 據 因 為 在 CO 2 濃 度 高 於 1000ppm 之 環 境 中, 其 他 污 染 物 濃 度 也 會 監 測 到 與 CO 2 濃 度 有 相 當 比 例 的 惡 化 情 況 3. 懸 浮 微 粒 (PM 10 ) 懸 浮 微 粒 對 人 體 呼 吸 道 傷 害 的 原 因 有 三, 化 學 組 成 穿 透 力 (penetration) 與 沈 積 位 置 穿 透 力 及 最 終 沈 積 位 置 乃 依 粒 徑 大 小 決 定, 吸 入 性 微 粒 在 呼 吸 道 之 命 運 (fate) 大 致 可 由 氣 動 粒 徑 決 定 根 據 國 際 放 射 保 護 委 員 會 (International Radiological Protection Commission) 發 展 的 肺 沈 積 模 式, 如 圖 所 示, 粒 徑 在 10~100µm 之 微 粒 會 在 人 體 鼻 腔 沈 積, 對 人 體 危 害 較 小 ; 粒 徑 小 於 10µm 之 微 粒, 以 PM 10 表 示, 幾 乎 沈 積 於 肺 泡 及 氣 管 部 ; 粒 徑 小 於 2.5µm 之 微 粒, 以 PM 2.5 表 示, 沈 積 在 肺 部 之 效 率 最 高 懸 浮 微 粒 若 沈 積 在 肺 泡 及 氣 管 部, 會 阻 害 人 體 呼 吸 機 能, 而 造 成 過 敏 性 鼻 炎 氣 喘 慢 性 阻 塞 性 肺 疾 等 疾 病 本 研 究 目 前 探 討 PM 10 表 及 為 一 般 室 內 空 氣 懸 浮 微 粒 主 要 發 生 來 源 與 對 人 體 健 康 的 影 響 圖 懸 浮 微 粒 在 呼 吸 道 之 沈 積 模 式 5 Federal-Provincial Advisory Committee on Environmental and Occupational Health,

7 第 二 章 文 獻 回 顧 4. 二 氧 化 硫 (SO 2 ) 二 氧 化 硫 為 一 強 烈 刺 激 性 臭 味 之 無 色 氣 體, 人 體 可 嗅 知 之 濃 度 約 為 0.3~1.0ppm, 主 要 來 源 為 外 氣 二 氧 化 硫 被 吸 入 呼 吸 道 後,90% 以 上 在 咽 喉 上 之 呼 吸 道 就 被 吸 收, 但 二 氧 化 硫 在 空 氣 中 極 易 氧 化 成 硫 酸 或 硫 酸 鹽, 而 硫 酸 或 硫 酸 鹽 對 人 體 健 康 會 產 生 比 二 氧 化 硫 更 強 烈 的 影 響, 研 究 顯 示 暴 露 在 硫 酸 鹽 微 粒 下 可 導 致 支 氣 管 收 縮, 使 呼 吸 道 傳 導 阻 力 增 加, 換 氣 功 能 下 降, 增 加 呼 吸 道 疾 病 之 感 染 性, 增 加 慢 性 支 氣 管 炎 及 氣 喘 病 之 侵 襲 率, 使 下 呼 吸 道 疾 病 之 發 生 率 上 升, 並 可 使 有 心 肺 疾 病 之 病 人 病 情 惡 化 表 CO 2 濃 度 所 代 表 之 意 義 濃 度 (ppm) 意 義 700 多 數 人 持 續 在 室 內 狀 態 的 容 許 限 度 ( 不 使 用 燃 燒 器 具 ) 1000 一 般 場 合 之 容 許 限 度 ( 不 使 用 燃 燒 器 具 ) 1500 在 換 氣 計 算 使 用 之 容 許 限 度 ( 不 使 用 燃 燒 器 具 ) 2000~5000 被 認 定 為 相 當 不 良 之 情 況 ( 含 燃 燒 器 具 ) >5000 被 認 定 為 有 害 之 情 況 表 室 內 懸 浮 微 粒 發 生 源 與 人 體 影 響 微 粒 子 種 類 粒 徑 (µm) 主 要 發 生 源 對 人 體 影 響 住 宅 砂 塵 1~100 外 氣 中 直 徑 1~5 衣 服 被 縟 坐 墊 地 毯 粉 纖 維 狀 粒 子 過 敏 反 應 長 10~100 絨 毯 塵 壁 蝨 壁 蝨 過 敏 反 應 其 他 食 品 碎 片 紙 屑 等 過 敏 反 應 香 菸 0.01~0.3 抽 煙 肺 癌 其 他 煤 ( 油 ) 煙 0.03~1 外 氣 廚 房 油 煙 細 菌 0.3~5 人 外 氣 其 他 病 原 菌 感 染 致 病 真 菌 0.5~10 建 築 材 料 外 氣 過 敏 反 應 花 粉 10~30 外 氣 過 敏 反 應 石 綿 隔 熱 材 防 火 材 吸 音 材 石 綿 肺 肺 癌 其 他 表 懸 浮 微 粒 濃 度 對 人 體 的 影 響 濃 度 (mg/m 3 ) 影 響 備 註 0.025~0.05 背 景 濃 度 0.075~0.10 多 數 人 滿 意 濃 度 0.100~0.14 視 程 減 少 達 到 0.1 mg/m 3 以 上 會 使 死 亡 率 增 加 0.150~0.20 被 多 數 人 認 為 污 染 的 濃 度 >0.20 被 多 數 人 認 為 完 全 污 染 的 濃 度 11

8 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 5. 二 氧 化 氮 (NO 2 ) 燃 料 在 高 溫 燃 燒 時, 空 氣 中 過 量 的 氮 和 氧 反 應 產 生 氮 氧 化 物 (NOx), 溫 度 愈 高 時 愈 容 易 產 生 目 前 對 氮 氧 化 物 中 NO 2 的 研 究 最 多, 由 於 NO 2 對 呼 吸 道 的 影 響, 尤 其 是 氣 喘 患 者 支 氣 管 收 縮 反 應 會 有 增 加 的 趨 勢 表 即 為 二 氧 化 氮 濃 度 對 人 體 的 影 響 6. 臭 氧 (O 3 ) 臭 氧 對 呼 吸 道 造 成 的 傷 害 可 分 為 兩 類, 一 為 改 變 肺 功 能 並 伴 隨 呼 吸 道 症 狀 ; 二 為 特 殊 細 胞 的 結 構 傷 害 或 功 能 傷 害 大 部 分 由 汽 車 及 其 他 燃 燒 過 程 的 排 氣 中 所 含 碳 化 氫 與 氮 氧 化 物 光 化 學 反 應 而 生 成 室 內 發 生 源 為 影 印 機 列 表 機 與 靜 電 式 空 氣 清 淨 裝 置 表 為 臭 氧 濃 度 對 人 體 的 影 響 7. 甲 醛 (Formaldehyde, HCHO) 是 普 遍 存 在 室 內 的 無 色 氣 體, 為 尿 素 酚 醛 系 甲 醛 合 成 樹 脂 生 產 上 的 重 要 化 學 物 質, 這 些 合 成 樹 脂 是 生 產 碎 料 板 纖 維 板 合 板 積 層 板 等 時 的 接 著 劑, 濃 縮 的 尿 素 甲 醛 是 在 塗 覆 工 程 上 使 用, 也 用 於 發 泡 絕 熱 材 表 為 甲 醛 濃 度 對 人 體 的 影 響, 甲 醛 是 一 種 刺 激 性 毒 物, 對 黏 膜 有 刺 激 作 用 刺 激 眼 鼻 喉 部, 可 造 成 結 膜 炎 鼻 炎 喉 炎 等, 及 咳 嗽 疲 倦 起 疹 及 過 敏 等 現 象, 更 嚴 重 者 致 癌 在 美 國 環 保 署 (USEPA) 的 毒 性 物 質 致 癌 分 類 及 國 際 癌 瘤 研 究 署 (International Agency for Research of Cancer, IARC) 中, 甲 醛 是 屬 於 Group B1, 即 很 可 能 致 癌 之 人 類 致 癌 物 動 物 實 驗 結 果 顯 示, 暴 露 在 甲 醛 的 環 境 中, 罕 見 型 態 的 鼻 咽 癌 發 症 率 會 有 增 加 的 情 形 6 表 二 氧 化 氮 濃 度 對 人 體 的 影 響 濃 度 (ppm) 對 人 體 影 響 0.12 臭 味 0.075~0.26 呼 吸 器 官 感 染 抵 抗 力 下 降 ( 依 體 質 而 異 ) 50~150 引 起 慢 性 肺 病 >150 致 命 7 表 臭 氧 濃 度 對 人 體 的 影 響 濃 度 (ppm) 對 人 體 影 響 0.1~0.6 咳 嗽 黏 膜 刺 激 0.3~0.8 喉 嚨 刺 激 0.8~1.7 嘴 巴 乾 澀 胸 悶 眼 鼻 黏 膜 刺 激 0.94 嚴 重 的 黏 膜 刺 激 >0.94 脈 搏 加 快 頭 痛 嗜 睡 6 7 賴 耿 陽, 室 內 空 氣 污 染 - 解 析 預 測 對 策 與 人 體 健 康 影 響,1990 美 國 環 保 署 整 合 毒 理 資 料 庫 (Integrated Risk Information System, IRIS) 12

9 第 二 章 文 獻 回 顧 8. 揮 發 性 有 機 化 合 物 (VOCs) 表 為 WHO 對 VOCs 的 分 類, 一 般 定 義 沸 點 溫 度 範 圍 在 者 為 VOCs, 也 有 定 義 沸 點 溫 度 範 圍 在 者 除 了 WHO 所 定 義 的 VOCs 之 外, 包 含 了 極 易 揮 發 的 有 機 物 (VVOCs) 以 及 半 揮 發 有 機 物 (SVOCs) 等 當 一 VOCs 混 合 體 被 測 定 時, 經 常 以 揮 發 性 有 機 物 總 量 (TVOC) 來 表 示 整 體 結 果 表 為 WHO 之 TVOC 提 案 值, 但 是 目 前 全 球 尚 未 對 TVOC 應 包 含 那 些 化 合 物 加 以 定 義 日 本 調 查 16 棟 辦 公 大 樓 VOCs 種 類 的 數 量, 發 現 如 表 中 十 種 VOC 為 最 多, 統 稱 為 TVOC 8 10 本 研 究 乃 選 擇 探 討 前 二 項 VOCs, 即 苯 (Benzene) 與 甲 苯 (Toluene) 揮 發 性 有 機 物 質 對 身 體 健 康 的 危 害, 包 括 致 癌 性 及 非 致 癌 性 健 康 影 響, 在 非 致 癌 性 健 康 影 響 方 面 主 要 包 括 肝 腎 方 面 的 系 統 性 危 害, 以 及 造 成 呼 吸 道 的 刺 激 或 不 適 苯 與 甲 苯 皆 屬 VOC 芳 香 族 碳 化 氫, 在 IARC 中, 苯 是 被 歸 類 在 Group A, 亦 即 有 完 整 證 據 顯 示 其 具 人 類 致 癌 性 而 甲 苯 則 被 歸 類 在 Group D, 乃 指 無 適 當 證 據 其 與 致 癌 相 關, 但 相 關 研 究 顯 示, 健 康 的 成 年 人 在 濃 度 100ppm 的 甲 苯 中 連 續 暴 露 6 小 時 會 造 成 眼 睛 及 鼻 黏 膜 的 刺 激 表 甲 醛 濃 度 對 人 體 的 影 響 濃 度 (ppm) 對 人 體 影 響 0.1~0.3 最 低 觸 發 刺 激 量 0.8 臭 味 1~2 微 量 刺 激 性 2~3 眼 鼻 喉 部 刺 激 4~5 黏 膜 刺 激 不 自 主 流 淚 10~20 具 撕 裂 感 的 嚴 重 燒 灼 感, 咳 嗽, 僅 能 容 忍 幾 分 鐘 50~100 5~10 分 鐘 內 產 生 重 傷 害 表 WHO 對 室 內 有 機 污 染 物 的 分 類 分 類 說 明 沸 點 溫 度 ( ) 1 極 易 揮 發 性 ( 氣 態 ) 有 機 化 合 物 (VVOCs) <0~ 揮 發 性 有 機 化 合 物 ~ (VOCs) 半 揮 發 性 有 機 化 合 物 ~ (SVOCs) 附 著 於 懸 浮 微 粒 的 有 機 物 或 固 形 有 機 物 (POMs) >380 7 表 TVOC 10 的 排 序 TVOC 10 的 名 稱 排 序 Toluene( 甲 苯 ) 1 Benzene( 苯 ) 2 Nikotin( 尼 古 丁 ) 3 Methoxyethoxyethanol( 甲, 乙 基 乙 醇 ) 4 Xylene( 二 甲 苯 ) 5 Methylcyclohexane( 甲 基 環 己 烷 ) 6 Hexane( 己 烷 ) 7 Tetradecane( 四 癸 烷 ) 8 Cyclobenzene( 苯 環 ) 9 Pentadecane( 五 癸 烷 ) 10 表 WHO 之 TVOC 提 案 值 VOC 的 化 學 分 類 濃 度 (mg/m 3 ) 烷 類 0.1 芳 香 族 碳 化 氫 0.05 烯 類 0.03 氟 氯 化 物 0.03 酯 類 0.02 醛 酮 類 ( 甲 醛 除 外 ) 0.02 其 他 0.05 總 計 (TVOC) 藤 井 雅 則,オフィスビルにおける 室 內 空 氣 質, 空 氣 調 和 衛 生 工 學 月 刊,pp.47~60,

10 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 健 康 性 風 險 評 估 理 論 1. 風 險 (Risk) 的 定 義 風 險 (Risk) 一 般 被 定 義 為 某 個 不 希 望 產 生 的 負 面 後 果 或 事 件 的 潛 勢, 依 據 Webster 字 典 (1970) 的 定 義, 風 險 是 傷 害 損 毀 或 損 失 的 機 會, 或 是 損 失 的 可 能 性 程 度 (The chance of injury, damage, or loss) 跟 風 險 類 似 的 名 詞 稱 為 危 害 (Hazard), 危 害 是 危 險 的 可 能 來 源, 而 風 險 往 往 隱 含 著 不 只 是 立 即 的 而 是 有 預 期 的 意 涵 在 因 此, 風 險 包 含 兩 個 基 本 要 素, 一 是 人 的 傷 亡 或 遭 受 財 產 損 失 ; 二 是 事 件 或 活 動 發 生 的 機 率 9 在 本 研 究 中, 風 險 乃 被 限 定 於 因 暴 露 在 室 內 空 氣 環 境 所 導 致 的 負 面 人 體 健 康 影 響 風 險 依 本 質 可 分 為 急 性 (acute 或 稱 短 期 ) 以 及 慢 性 (chronic 或 稱 長 期 ) 二 種, 其 症 狀 由 輕 度 的 刺 激 到 生 命 的 威 脅 都 有 人 體 健 康 風 險 可 由 個 人 或 群 眾 透 過 吸 入 攝 食 與 皮 膚 接 觸 環 境 污 染 物 等 經 驗 得 知 2. 健 康 性 風 險 評 估 的 定 義 健 康 性 風 險 評 估 是 針 對 因 危 害 導 致 不 良 健 康 影 響 的 因 子 進 行 系 統 性 評 估, 並 企 圖 定 量 這 些 因 子 及 效 應 的 一 門 科 學 健 康 性 風 險 評 估 的 內 容 現 行 風 險 評 估 制 度 之 建 立, 係 參 考 美 國 國 會 1983 年 之 風 險 評 估 在 聯 邦 政 府 處 理 事 務 上 之 作 用 報 告 11, 此 報 告 常 引 用 為 對 化 學 性 質 危 害 性 進 行 評 估 之 準 則, 美 國 環 境 保 護 署 (USEPA) 更 於 1986 年 公 布 風 險 評 估 指 南 (The Risk Assessment Guideline of 1986), 其 後 並 於 年 分 別 提 出 修 正 報 告 依 風 險 評 估 在 聯 邦 政 府 處 理 事 務 上 之 作 用 報 告 之 規 範, 風 險 評 估 之 作 業 流 程 主 要 包 括 四 個 步 驟, 如 圖 所 示 危 害 鑑 定 (Hazard Identification) 所 謂 危 害 鑑 定 係 由 實 驗 室 試 驗 及 實 地 觀 察 中 獲 得 資 料, 以 決 定 某 特 定 有 毒 物 質 是 否 與 暴 露 者 某 些 健 康 效 應 有 因 果 關 係 劑 量 - 效 應 評 估 (Dose-Response Assessment) 劑 量 - 效 應 評 估 乃 是 利 用 外 插 方 法 ( 如 由 高 劑 量 外 推 到 低 劑 量 或 由 動 物 實 驗 資 料 外 插 到 人 體 上 ) 中 獲 得 資 訊, 以 決 定 暴 露 劑 量 與 從 屬 效 應 中 之 關 係 如 圖 所 示, 當 人 體 受 到 外 界 壓 力, 則 在 其 體 內 就 會 產 生 效 應, 當 壓 力 小 於 某 一 程 度 時, 人 體 可 藉 由 正 常 調 整 機 能 使 生 理 條 件 維 持 在 一 恆 定 範 圍 內, 此 時 人 體 仍 屬 健 康 狀 態, 而 此 範 圍 之 上 限 所 對 應 的 濃 度 就 是 恕 限 值 (Threshold, 或 稱 閾 值 ) 濃 度 之 點 9 黃 清 賢, 危 害 分 析 與 風 險 評 估, E. L. Anderson & R. E. Albert, Risk Assessment and Indoor Air Quality, National Research Council,

11 第 二 章 文 獻 回 顧 當 壓 力 再 增 大 一 點, 則 人 體 可 藉 由 代 償 性 機 能 使 人 體 在 無 明 顯 的 生 理 負 荷 下 仍 保 持 健 康 狀 況, 如 果 壓 力 再 加 大, 則 吾 人 之 調 節 機 能 就 可 能 失 控 或 失 效, 此 時 就 可 能 導 致 永 久 失 能 或 死 亡 的 現 象 暴 露 評 估 (Exposure Assessment) 暴 露 評 估 乃 實 地 量 測 或 預 估 民 眾 暴 露 在 已 存 在 於 環 境 中 有 毒 物 質 之 強 度 頻 率 及 期 間, 或 預 估 在 不 同 條 件 下 之 暴 露 程 度 可 能 有 多 少 風 險 推 估 (Risk Characterization) 至 於 風 險 推 估, 則 是 利 用 前 述 三 個 步 驟 所 得 資 料, 做 一 綜 合 性 評 估, 以 估 計 在 各 種 暴 露 狀 況 下, 有 害 物 對 人 體 可 能 產 生 的 危 害 性, 並 提 出 預 測 的 風 險 數 值 研 發 風 險 評 估 風 險 管 理 實 驗 與 實 地 觀 察, 特 定 物 質 之 暴 露 者 與 健 康 因 果 關 係 由 高 劑 量 外 推 到 低 劑 量 或 由 動 物 實 驗 資 料 外 推 到 人 體 危 害 鑑 定 試 劑 是 否 引 起 負 面 效 應 劑 量 - 效 應 評 估 人 體 劑 量 與 意 外 事 件 關 係 為 何 風 險 推 估 可 能 對 人 體 產 生 負 面 效 應 事 件 研 擬 管 制 的 選 擇 項 目 評 估 可 能 對 大 眾 健 康 經 濟 社 會 政 治 等 影 響 實 地 測 量, 推 測 暴 露 物 質 與 人 口 特 性 暴 露 評 估 不 同 條 件 環 境 中 實 際 與 預 期 暴 露 物 質 決 定 風 險 管 理 因 子 與 行 動 方 案 圖 風 險 評 估 與 管 理 要 素 12 圖 代 償 性 機 能 與 失 能 建 議 關 係 圖 12 Hatch T.H., Changing Objectives in Occupational Health, AIHA J.23:1,

12 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 傳 統 上 有 兩 種 方 法 可 以 用 來 估 計 化 學 物 質 暴 露 的 可 接 受 程 度 一 為 應 用 安 全 係 數 (Safety Factors) 為 基 準, 只 應 用 非 致 癌 性 物 質 可 接 受 暴 露 量 之 估 計 二 為 以 外 推 法 來 預 估, 應 用 於 致 癌 物 質 可 接 受 暴 露 量 之 估 計 如 果 某 一 化 學 物 質 之 劑 量 - 效 應 曲 線 資 料 不 完 整, 甚 或 沒 有, 則 其 暴 露 可 接 受 程 度 可 繼 續 延 用 安 全 係 數 來 估 計, 直 至 有 足 夠 的 資 料 可 適 當 地 用 於 外 推 法 為 止 健 康 性 風 險 評 估 的 內 容 分 為 致 癌 性 物 質 與 非 致 癌 性 物 質, 對 人 體 具 有 致 癌 性 的 物 質, 在 健 康 危 害 的 定 量 時 通 常 是 以 致 癌 的 危 險 度 來 表 示 在 空 氣 污 染 物 中, 經 由 呼 吸 道 進 入 人 體 的 部 分, 其 致 癌 風 險 度 之 計 算 方 法 如 式 2-4: Risk =Exposure dose slope factor C IR AT AF = (mg/kg/day) slope factor(mg/kg/day) -1 BW 其 中 : C: 污 染 物 濃 度 Contaminant Concentration(mg/m 3 ) IR: 攝 入 率 Intake rate(m 3 /hour) AT: 平 均 時 間 Average Time(hour/day) AF: 吸 收 率 Absorption Fraction(%) BW: 體 重 Body Weight(kg) Slope factor: 潛 勢 斜 率, 暴 露 每 單 位 劑 量 所 增 加 的 危 險 度 式 2-4 若 以 暴 露 單 位 濃 度 污 染 物 所 導 致 之 危 險 度 表 示 則 如 式 2-5: Risk=C Unit Risk 式 2-5 其 中 : C: 污 染 物 濃 度 Contaminant Concentration(µg/m 3 ) Unit Risk: 單 位 危 險 度 (µg/m 3 ) -1 一 般 可 接 受 罹 患 癌 症 的 風 險 度 大 約 在 每 百 萬 人 中 有 一 人 的 機 率, 因 此 在 致 癌 物 暴 露 風 險 的 控 制 則 將 目 標 風 險 度 定 為 對 於 慢 性 非 致 癌 的 物 質 而 言, 通 常 是 以 危 害 指 標 (Hazard Index, HI) 來 表 示, 危 害 指 標 為 暴 露 劑 量 與 參 考 劑 量 或 暴 露 濃 度 與 參 考 濃 度 的 比 值, 當 暴 露 劑 量 或 濃 度 大 於 參 考 劑 量 或 濃 度 時, 顯 示 污 染 物 的 濃 度 會 對 人 體 產 生 危 害 因 此 危 害 指 標 小 於 1 是 可 接 受 的 範 圍 其 計 算 方 法 如 式 2-6: Exposure Concentration HI = = RfC Exposure Concentration RfD 式 2-6 其 中 Exposure Concentration 為 暴 露 濃 度, 可 由 式 2-7 取 得 : 16

13 第 二 章 文 獻 回 顧 C IR AT Exposure Concentration = MDI = BW 式 2-7 其 中 : MDI: 每 日 最 大 攝 入 量 Maximum Daily Intake(mg/kg/day) C: 污 染 物 濃 度 Contaminant Concentration(mg/m 3 ) IR: 攝 入 率 Intake rate(m 3 /hour) AT: 平 均 時 間 Average Time(hour/day) BW: 體 重 Body Weight(kg) 而 RfC: 參 考 劑 量 Reference Concentration(mg/kg/day), 用 於 攝 入 途 徑 為 吸 入 者, 可 由 式 2-8 取 得 : RfC = NOAEL or LOAEL MF UF 式 2-8 其 中 : NOAEL: 最 高 無 明 顯 不 良 效 應 劑 量 No-observed-Adverse-Effect-Level (mg/kg/day), 其 與 NOEL 常 交 替 使 用 LOAEL : 最 低 明 顯 不 良 效 應 劑 量 Low-observed-Adverse-Effect-Level (mg/kg/day), 其 與 LOEL 常 交 替 使 用 MF: 變 更 係 數 Modifying Factor, 通 常 假 設 為 1 UF: 不 確 定 係 數 Uncertainty Factor, 其 值 如 表 所 示 : 非 致 癌 物 之 混 合 物, 如 果 沒 有 資 料 顯 示 其 對 生 物 之 影 響 彼 此 間 有 相 乘 相 拮 抗 或 協 同 作 用 時, 我 們 可 以 假 定 其 為 相 加 作 用, 此 時 可 用 式 2-9 表 示 其 綜 合 危 害 指 標 : n Cn HI = 式 2-9 RfC i= 1 n 其 中 : C n : 第 n 種 有 害 物 質 之 暴 露 濃 度 (µg/m 3 ) RfC n : 第 n 種 有 害 物 質 之 參 考 濃 度 (µg/m 3 ) 表 不 同 背 景 資 料 的 UF 值 UF 值 說 明 10 若 有 好 的 人 類 慢 性 暴 露 資 料, 且 有 動 物 之 慢 性 口 服 毒 性 資 料 支 持 時 100 若 只 能 由 二 種 或 二 種 以 上 之 動 物 口 服 毒 性 實 驗 中 獲 得 可 信 的 慢 性 毒 性 資 料, 且 又 無 人 類 相 關 資 料 可 茲 佐 證 時 1000 若 只 有 有 限 的 動 物 慢 性 毒 性 資 料 可 茲 參 考 時 17

14 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 室 內 空 氣 污 染 物 的 評 估 指 標 大 氣 環 境 之 空 氣 品 質 是 以 空 氣 污 染 指 標 值 (Pollutant Standards Index, PSI) 作 為 綜 合 評 估 指 標, 而 PSI 是 依 據 PM 10 CO SO 2 NO 2 O 3 等 五 項 污 染 物 之 測 值, 以 折 線 方 程 式 換 算 出 各 項 之 副 指 標 值, 再 以 各 副 指 標 值 之 最 大 值 做 為 空 氣 污 染 指 標 值, 上 述 空 氣 污 染 物 與 污 染 副 指 標 之 對 照 如 表 所 示 指 標 值 在 100 以 下 者, 表 示 該 測 點 當 日 空 氣 品 質 符 合 美 國 環 保 署 環 境 空 氣 品 質 標 準 中 短 期 平 均 值 但 在 建 築 物 室 內 空 氣 環 境, 目 前 並 無 空 氣 污 染 物 的 綜 合 評 估 指 標, 僅 依 各 污 染 物 提 出 不 同 暴 露 時 間 的 建 議 值 或 規 範 值, 表 為 空 氣 污 染 物 之 各 國 建 議 值 或 規 範 值 各 國 擬 定 污 染 物 基 準 均 以 健 康 為 前 提 考 量 如 日 本 空 氣 調 和 衛 生 工 學 會 規 格 換 氣 基 準 同 解 說 "(HASS-102) 之 修 正 案 中, 設 計 基 準 濃 度 取 決 於 污 染 物 濃 度 的 上 限 值 13 ; 加 拿 大 環 境 與 職 業 衛 生 諮 詢 委 員 會 亦 藉 由 流 行 病 資 料 臨 床 研 究 及 動 物 實 驗 數 據 制 訂 室 內 空 氣 品 質 的 暴 露 基 準 14 各 國 雖 依 健 康 考 量 制 訂 基 準, 但 因 污 染 物 眾 多 且 不 統 一, 加 上 同 一 污 染 物 因 不 同 暴 露 時 間 所 建 議 之 基 準 種 類 多 寡 不 定, 又 不 易 判 定 其 所 產 生 的 健 康 影 響 本 研 究 擬 應 用 健 康 性 風 險 評 估 理 論 來 建 構 室 內 空 氣 污 染 物 指 標, 藉 由 其 運 算 公 式 可 將 污 染 物 濃 度 轉 化 為 無 因 次 化 的 危 害 值, 來 做 為 室 內 空 氣 污 染 物 的 評 估 指 標, 該 指 標 設 定 的 順 序 如 下 : 1. 污 染 物 選 定 如 1-5 節 及 節 所 述, 本 研 究 選 定 做 為 指 標 之 室 內 空 氣 污 染 物 為 PM 10 CO CO 2 SO 2 NO 2 HCHO Benzene Toluene 等 八 種 表 環 保 署 環 境 空 氣 污 染 物 與 污 染 副 指 標 之 對 照 PM10 24 小 時 平 均 值 SO2 24 小 時 平 均 值 CO 8 小 時 平 均 值 O3 每 小 時 之 最 大 值 NO2 每 小 時 之 最 大 值 PSI 值 單 位 :μg/m 3 單 位 :ppb 單 位 :ppm 單 位 :ppb 單 位 :ppb 註 :PSI 值 意 義 如 下 0~50 51~ ~ ~ ~ 良 好 普 通 不 良 非 常 不 良 有 害 13 香 山 順, 設 計 基 準 濃 度 と 空 氣 污 染 物 質 の 健 康 影 響, 空 氣 調 和 衛 生 工 學 月 刊,pp.207~214, Exposure Guidelines for Residential Indoor Air Quality, Environmental Health Directorate Health Protection Branch,

15 第 二 章 文 獻 回 顧 2. 污 染 物 健 康 效 應 之 分 類 上 述 污 染 物 產 生 之 健 康 效 應 可 分 為 致 癌 性 效 應 及 非 致 癌 性 效 應, 非 致 癌 性 效 應 又 可 分 為 窒 息 (asphyxiative) 效 應 及 呼 吸 系 統 疾 病 (respiratory) 效 應 3. 污 染 物 Unit Risk RfC 或 RfD 之 選 定 本 研 究 中 化 學 物 質 危 害 特 性 的 確 認 主 要 參 考 IARC 美 國 環 保 署 之 IRIS (Integrated Risk Information System) 以 及 HSDB(Hazardous Substance Data Bank) 之 資 料 選 定 污 染 物 Unit Risk RfC 或 RfD 若 無 以 上 之 參 考 值, 則 選 用 現 行 室 內 基 準 值 替 代, 優 先 次 序 為 Unit Risk,RfC 次 之,RfD 再 次 之, 基 準 值 最 末, 如 表 所 示 4. 致 癌 風 險 及 危 害 指 標 之 計 算 致 癌 風 險 (Risk) 計 算, 可 由 式 2-5 求 得 Risk = C HCHO (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) -1 +C Benzene (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) -1 式 2-10 由 式 2-9 可 求 得, 窒 息 效 應 HI (asp) 呼 吸 系 統 疾 病 危 害 指 標 HI (res) 化 學 性 危 害 指 標 HI (chem) 與 總 和 危 害 指 標 HI (total), 如 式 2-11~2-14 所 示 : CCO( ppm) CCO 2 ( ppm) HI ( asp) = + 式 C 3 3 PM10 ( mg / m ) CNO 2 ( ppm) C C SO2 ( ppm) Toluene( mg / m ) HI ( res) = + + 式 C 3 CO( ppm) CCO 2 ( ppm) CNO 2 ( ppm) C C SO2 ( ppm) Toluene( mg / m ) HI ( chem) = 式 C 3 3 PM10 ( mg / m ) CCO( ppm) CCO 2 ( ppm) CNO 2 ( ppm) C C SO2 ( ppm) Toluene( mg / m ) HI ( total) = 式 2-14 表 本 研 究 選 擇 之 污 染 物 單 位 致 癌 風 險 與 參 考 劑 量 值 ( 本 研 究 整 理 ) 污 染 物 致 癌 性 窒 息 效 應 非 致 癌 性 呼 吸 系 統 疾 病 Unit Risk (µg/m 3 ) -1 RfC (mg/m 3 ) RfD (mg/kg/ day) -1 IAQ standard 備 註 ( 參 見 表 ) PM ppm WHO 八 小 時 平 均 值 CO ppm WHO 八 小 時 平 均 值 CO ppm 加 拿 大 住 所 室 內 空 氣 品 質 規 範 可 接 受 之 長 期 暴 露 值 NO2 * ppm WHO 時 平 均 值 SO ppm WHO 時 平 均 值 HCHO ppm WHO 時 平 均 值 Benzene * * 0.33mg/m 3 勞 動 場 所 作 業 標 準 Toluene mg/m 3 NIOSH 八 小 時 平 均 值 註 :- 表 無 足 夠 文 獻 參 考,* 表 有 文 獻 參 考 但 尚 未 決 定 19

16 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 20 表 各 國 室 內 空 氣 品 質 標 準 或 規 範 值 ( 本 研 究 整 理 ) 國 別 中 華 民 國 美 國 BOCA 美 國 ASHRAE 加 拿 大 懸 浮 粒 子 (mg/m 3 ) 二 氧 化 碳 CO2 (ppm) 一 氧 化 碳 CO (ppm) 二 氧 化 氮 NO2 (ppm) 二 氧 化 硫 SO2 (ppm) 甲 醛 HCHO (ppm) 臭 氧 O3 (ppm) 苯 Benzene(ppm) 甲 苯 Toluene(ppm) 管 制 法 令 * * 勞 工 安 全 衛 生 法 d * * 公 共 場 所 禁 煙 辦 法 PM b - 18 c 0.1 g 0.03 g - - * * NMC SEC c 0.1 g 0.03 g 0.1(min) 0.05 a * * PM a 0.1 d d 11 b 0.25 d (5min) ASHRAE 62R (Draft 1996) 住 所 室 內 空 氣 品 質 規 範 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 日 本 PM d 建 築 基 準 法 施 行 令 建 物 管 理 法 施 行 令 d 0.21 d 0.13 d 0.08 e 0.05 c TVOC=0.3 mg/m 3 HASS 102 新 加 坡 PM f 1000 c 9 c c 0.05 c TVOC=3 ppm 辦 公 室 室 內 空 氣 品 質 規 範 香 港 d 8.7 c 0.15 d 0.07 b 0.04 g 0.32 d 0.14 b 0.03 g 0.08 d 室 內 空 氣 品 質 暫 行 規 範 歐 洲 (15min) 52.4 e 26.2 d 8.7 c 0.08 e 0.07~0.1 d 0.05~0.06 c * * CEN prenv 1752 (Draft 1996) WHO 0.1~0.12 c c 0.21 d 0.13 d 0.08 e 0.05 c TVOC=0.3 mg/m 3 IAQ Standard 註 : a 長 期 暴 露,b 日 平 均 值,c 8 小 時 平 均 值,d 時 平 均 值,e 30 分 平 均 值,f 最 大 值,g 年 平 均 值,- 表 無,* 表 待 查 20

17 第 二 章 文 獻 回 顧 2-3 通 風 換 氣 的 評 估 指 標 1. 通 風 換 氣 的 評 估 指 標 評 估 室 內 通 風 換 氣 的 指 標 包 括 換 氣 量 換 氣 率 空 氣 齡 指 標 以 及 空 氣 交 換 效 率 等, 其 意 義 如 表 所 示 本 研 究 鑑 於 實 測 空 間 環 境 為 多 出 回 風 口 與 外 氣 口 配 合 實 測 設 備 之 條 件, 以 及 秉 於 評 估 指 標 因 次 數 儘 量 減 少 之 原 則, 所 以 選 擇 換 氣 率 ACH 做 為 本 研 究 通 風 換 氣 的 評 估 指 標 2. 示 蹤 氣 體 量 測 技 術 而 利 用 示 蹤 氣 體 (tracer gas) 技 術 量 測 建 築 空 間 換 氣 狀 態, 已 被 廣 泛 應 用 至 量 測 室 內 換 氣 率 由 示 蹤 氣 體 連 續 方 程 式, 如 式 2-15 所 示 : V dc( τ ) = S( τ ) + Qv ( τ ) Coa Qv ( τ ) C( τ ) 式 2-15 dτ 其 中 V: 室 內 有 效 體 積,(m 3 ) C(τ): 室 內 示 蹤 氣 體 濃 度,(m 3 / m 3 ) τ: 時 間,(hour) S(τ): 通 入 室 內 之 示 蹤 氣 體 濃 度,(m 3 /m 3 ) C oa : 外 氣 中 示 蹤 氣 體 濃 度,(m 3 / m 3 ) Q v (τ): 自 室 外 流 入 室 內 的 氣 流,(m 3 /hour) dc( τ ) S( τ ) V 式 2-8 可 改 寫 為 : Qv ( τ ) = dτ 式 2-16 [ C( τ ) C ] oa 則 室 內 換 氣 率 ACH=Q v (τ)/v 式 2-17 表 建 築 室 內 通 風 換 氣 指 標 ( 本 研 究 整 理 ) 評 估 項 目 物 理 單 位 意 義 備 註 換 氣 量 m 3 /s m 3 /h/m 2 每 秒 置 換 之 氣 流 體 積 每 單 位 樓 地 板 面 積 所 置 換 之 氣 流 體 積 換 氣 率 ( 換 氣 次 數 ) 每 小 時 外 氣 量 置 換 相 當 於 該 空 間 容 積 本 研 究 h Air Change Rate(ACH) 量 的 次 數 採 用 局 部 平 均 空 氣 齡 空 氣 由 入 口 處 飄 移 至 空 間 中 的 任 一 點 sec Local Mean Age-of-Air P 所 需 的 平 均 時 間 室 內 平 均 空 氣 齡 室 內 所 有 點 的 局 部 平 均 空 氣 齡 之 平 均 sec Room Average Age-of-Air 值 空 氣 交 換 效 率 局 部 平 均 空 氣 齡 與 室 內 平 均 空 氣 齡 的 % Air Exchange Efficiency 比 值 21

18 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 3. 示 蹤 氣 體 的 種 類 量 測 換 氣 率 所 使 用 的 示 蹤 氣 體, 目 前 在 文 獻 中 有 許 多 種 化 學 物 質 被 提 出, 包 括 二 氧 化 碳 (CO 2 ) 氧 化 亞 氮 (N 2 O) 六 氟 化 硫 (SF 6 ) 乙 烯 (C 2 H 4 ) 過 氟 碳 化 物 (perfluorocarbon tracer gas, PFTs) 多 環 芳 香 烴 (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), 以 及 放 射 性 物 質 85 Kr 與 133 Xe 等, 個 別 特 性 如 表 所 示 在 1998 年 Roomvent 98 國 際 研 討 會 發 表 之 153 篇 論 文 中 15, 以 示 蹤 氣 體 量 測 換 氣 率 共 計 20 篇, 其 中 採 用 示 蹤 氣 體 種 類 及 篇 數 依 序 為,SF 6 者 7 篇, CO 2 者 5 篇,C 2 H 4 PFTs PAHs 85 Kr 133 Xe 者 各 1 篇 3 篇 不 詳 顯 見 SF 6 與 CO 2 仍 為 目 前 常 用 之 示 蹤 氣 體 本 研 究 分 別 採 用 SF 6 與 CO 2 做 為 示 蹤 氣 體, 在 計 算 非 上 班 時 段 空 氣 洩 漏 率 (Air Leakage Value) 時, 因 室 內 CO 2 發 生 源 的 人 已 經 撤 離, 室 內 仍 有 殘 留 較 室 外 為 高 的 CO 2 濃 度, 可 採 用 CO 2 做 為 示 蹤 氣 體, 計 算 上 班 時 段 換 氣 率 則 以 SF 6 做 為 示 蹤 氣 體 4. 換 氣 率 的 量 測 方 法 運 用 示 蹤 氣 體 評 估 建 築 室 內 空 間 之 換 氣 率, 有 三 種 方 式 可 供 應 用 : 一 為 濃 度 衰 減 法, 二 為 定 濃 度 法, 三 為 定 速 釋 放 法 16, 分 述 如 下 : 濃 度 衰 減 法 (Concentration Decay Method) 首 先 釋 放 少 量 的 示 蹤 氣 體 並 和 室 內 空 氣 均 勻 混 和, 接 著 停 止 示 蹤 氣 體 之 導 入, 靜 置 一 段 時 間 後 啟 動 所 有 實 驗 條 件 ( 如 開 啟 出 入 風 口, 空 調 設 備 等 ) 並 進 行 示 蹤 氣 體 濃 度 之 量 測 表 示 蹤 氣 體 特 性 說 明 ( 本 研 究 整 理 ) 示 蹤 氣 體 危 害 濃 度 分 子 量 量 測 方 法 Roomvent 98 發 表 論 文 篇 數 SF ppm 146 紅 外 線 偵 測 7 CO ppm 44 紅 外 線 偵 測 5 C 2 H 4 * 28 紅 外 線 偵 測 1 N 2 O 25ppm 44 紅 外 線 偵 測 0 PFTs * 200~400 電 子 捕 捉 1 PAHs * * 紅 外 線 偵 測 1 85 Kr 1850mBq 85 光 學 擴 大 捕 捉 γ 射 線 Xe * 133 光 學 擴 大 捕 捉 γ 射 線 1 註 :* 表 待 查 15 Roomvent 98 6 th International Conference on Air Distribution In Rooms, Stockholm, Sweden, Martin W Liddament, A guide to Energy Efficient Ventilation, AIVC Guide,

19 第 二 章 文 獻 回 顧 量 測 時 應 確 保 示 蹤 氣 體 為 均 勻 分 佈 於 待 測 空 間 中, 如 此 可 發 現 示 蹤 氣 體 濃 度 會 與 量 測 時 間 呈 現 指 數 衰 減 現 象 (exponential decay) 將 示 蹤 氣 體 濃 度 改 以 對 數 型 式 (lnc(τ)) 對 時 間 作 圖, 可 以 得 到 一 條 直 線, 此 直 線 的 斜 率 即 為 室 內 換 氣 率 ACH, 如 式 2-18 所 示 : ACH lnc( τ s ) lnc( τ f ) = τ τ f s 式 2-18 其 中 C(τs ): 時 間 為 τs 時 的 示 蹤 氣 體 初 始 濃 度,(m 3 /m 3 ) C(τf ): 時 間 為 τf 時 的 示 蹤 氣 體 濃 度,(m 3 /m 3 ) τs: 實 測 初 始 時 間,(hour) τf: 實 測 結 束 時 間,(hour) 濃 度 恆 定 法 (Constant Concentration Method) 此 方 法 主 要 應 用 於 單 室 或 複 室 (multi-zone) 空 間 的 逐 時 換 氣 量 量 測, 特 別 適 用 於 一 般 居 室 空 間 之 分 析 使 用 此 方 法 時, 示 蹤 氣 體 之 釋 放 點 與 採 樣 點 之 間 的 配 合 是 十 分 重 要 的 本 研 究 採 用 的 氣 體 監 測 器 具 有 回 饋 控 制 (feedback control) 之 動 作 機 能, 因 此 儀 器 本 身 可 依 吾 人 設 定 之 濃 度 值 自 釋 放 點 釋 放 適 當 之 示 蹤 氣 體, 使 得 採 樣 點 鄰 近 之 示 蹤 氣 體 濃 度 保 持 恆 定 當 實 驗 條 件 有 所 變 動 ( 如 開 啟 出 入 風 口 空 調 設 備 等 ) 導 致 採 樣 點 濃 度 有 所 變 動 時, 氣 體 監 測 器 將 自 動 追 蹤 釋 放 示 蹤 氣 體, 以 使 得 採 樣 點 鄰 近 之 示 蹤 氣 體 濃 度 再 度 迴 歸 設 定 之 濃 度 值 簡 化 連 續 方 程 式 後, 可 估 算 室 內 換 氣 量 ACH 如 式 2-19 所 示 : ACH ( τ ) C( τ ) S = 式 2-19 V 在 示 蹤 氣 體 濃 度 C(τ) 恆 定 的 條 件 下, 室 內 換 氣 量 ACH 與 氣 體 監 測 器 釋 放 之 示 蹤 氣 體 量 值 S(τ) 成 正 比 由 此 可 看 出 此 方 法 可 翔 實 記 載 不 同 操 作 行 為 影 響 室 內 換 氣 量 的 程 度 定 速 釋 放 法 (Constant Emission Method) 使 用 此 方 法 時, 示 蹤 氣 體 在 量 測 時 間 內 以 定 速 釋 出, 如 此 簡 化 連 續 方 程 式 後 可 估 算 室 內 換 氣 量 ACH, 在 氣 體 監 測 器 釋 放 之 示 蹤 氣 體 量 值 S(τ) 恆 定 的 條 件 下, 室 內 換 氣 量 ACH 與 示 蹤 氣 體 濃 度 C(τ) 成 反 比 由 此 可 看 出 此 方 法 亦 可 記 載 不 同 操 作 行 為 影 響 室 內 換 氣 量 的 程 度 本 研 究 採 用 示 蹤 氣 體 量 測 技 術 的 濃 度 衰 減 法, 來 量 測 測 試 空 間 中 的 換 氣 率 23

20 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 2-4 溫 熱 環 境 的 評 估 指 標 為 有 效 地 綜 合 評 估 人 體 對 周 遭 環 境 之 舒 適 感 受 度 及 此 舒 適 之 感 覺 與 空 間 物 理 量 的 關 係, 許 多 研 究 包 括 室 內 環 境 使 用 後 評 估 (Post-Occupancy Evaluation, POE) 17 等, 均 以 定 量 的 方 式 探 討 熱 環 境 物 理 量 與 人 體 舒 適 度 的 關 連, 整 理 如 表 所 示 熱 環 境 指 標 中 當 推 PMV 指 標 最 為 完 備, 並 已 列 入 國 際 標 準 之 列 由 於 影 響 人 體 溫 熱 舒 適 度 的 決 定 因 子 十 分 複 雜, 不 但 有 生 理 因 素 更 包 括 心 理 因 素 丹 麥 學 者 P.O. Fanger 乃 將 1300 位 左 右 的 人, 置 於 人 工 控 制 熱 環 境 實 驗 室 中 進 行 實 驗, 將 其 心 理 量 依 氣 溫 濕 度 氣 流 著 衣 量 及 工 作 強 度 等 物 理 量 進 行 統 計 分 析, 以 找 尋 舒 適 與 不 快 之 範 圍, 以 便 進 一 步 確 立 PMV 與 PPD 之 評 估 指 標 18 以 下 針 對 PMV 與 PPD 指 標 予 以 詳 述 : 1. PMV 指 標 PMV 原 文 為 Predicted Mean Vote, 意 謂 預 測 的 平 均 回 答 值, 是 運 用 統 計 方 法 得 出 人 體 感 覺 與 環 境 等 六 個 量 的 定 量 函 數 關 係, 關 係 式 如 式 2-20 所 示 : PMV= (0.303exp(-0.036M)+0.028) {(M-W) -3.05[ (M-W)-Pa]-0.42[(M-W)-58.15] M(5.87-Pa) M(34-ta) fcl [(tcl+273) 4 -(MRT+273) 4 ]-fcl hc (tcl-ta)} 表 建 築 室 內 熱 環 境 指 標 ( 本 研 究 整 理 ) 式 2-20 評 估 項 目 物 理 單 位 相 關 參 數 備 註 預 測 的 平 均 回 答 值 無 因 次 溫 度 濕 度 風 速 平 均 輻 射 溫 度 著 衣 本 研 究 PMV 量 代 謝 量 水 蒸 氣 壓 採 用 修 正 有 效 溫 度 CET 球 溫 度 濕 度 風 速 新 有 效 溫 度 ET * 溫 度 濕 度 風 速 等 價 溫 度 E W 溫 度 風 速 平 均 輻 射 溫 度 水 蒸 氣 壓 作 用 溫 度 OT 溫 度 平 均 輻 射 溫 度 不 快 指 數 DI 無 因 次 溫 度 濕 球 溫 度 作 業 位 置 垂 直 溫 差 溫 度 日 射 量 W/m 2 日 射 量 溫 度 溫 度 濕 度 % 濕 度 風 速 m/s 風 速 註 : 表 中 溫 度 皆 指 乾 球 溫 度 17 オフィスの 室 內 環 境 評 價 法 POEM-O 普 及 版,KBUN, ISO 7730,

21 第 二 章 文 獻 回 顧 其 中 : tcl: 衣 服 表 面 溫 度 ( ) tcl= (m-w) lcl { fcl [(tcl+273) 4 -(MRT+ 273) 4 ]-fcl hc (tcl-ta)] fcl: 著 衣 時 表 面 積 (A cl )/ 裸 體 時 表 面 積 (A d ) fcl= lcl, 當 lcl<0.5clo = lcl, 當 lcl>0.5clo hc: 對 流 熱 傳 遞 率 (W/(m 2 K)) hc=2.38 (tcl-ta)0.25, 當 2.38 (tcl-ta)0.25>12.1 V =12.1 V, 當 2.38 (tcl-ta)0.25<12.1 V M: 代 謝 量 (W/m 2 ) W: 外 部 工 作 強 度 (W/m 2 ), 對 大 部 分 的 代 謝 量 均 可 設 為 0 lcl: 衣 服 的 熱 阻 (clo),1clo=0.155m 2 K/W ta: 空 氣 溫 度 ( ) Pa: 水 蒸 氣 分 壓 (Kpa) MRT: 平 均 輻 射 溫 度 ( ) V: 風 速 (m/s) 2. PPD 指 標 原 文 為 Predicted Percentage Dissatisfied, 意 為 預 測 不 滿 意 百 分 比, 為 人 們 不 滿 意 度 之 評 估 指 標 其 數 學 關 係 式 如 式 2-21 所 示 : PPD=100-95exp[-( PMV PMV 2 )] 式 2-21 然 後, 把 PMV 值 按 人 的 熱 感 覺 分 成 很 熱 熱 稍 熱 舒 適 稍 冷 冷 很 冷 七 個 等 級, 並 通 過 大 量 試 驗 獲 得 感 到 不 滿 意 等 級 的 熱 感 覺 人 數 佔 全 部 人 數 的 百 分 比 PPD, 畫 出 PMV-PPD 曲 線 如 圖 所 示 使 用 PMV-PPD 曲 線, 可 以 獲 得 不 同 著 裝, 從 事 不 同 工 作 的 人 在 不 同 熱 環 境 中 的 熱 感 覺 國 際 標 準 化 組 織 ISO 7730( ) 已 規 定 PMV:-0.5~0.5 範 圍 內 為 室 內 熱 舒 適 指 標 圖 PMV-PPD 關 係 曲 線 25

22 室 內 空 氣 環 境 綜 合 評 估 指 標 之 探 討 2-5 小 結 本 章 所 獲 得 之 階 段 性 結 論 如 下 : 1. 影 響 室 內 空 氣 環 境 的 因 子 包 含 空 氣 污 染 物 通 風 效 能 以 及 溫 熱 環 境 三 個 參 數 空 氣 污 染 物 評 估 指 標 分 為 探 討 致 癌 效 應 的 致 癌 風 險 (Risk 值 ), 與 探 討 非 致 癌 效 應 的 危 害 指 標 (HI 值 ) ; 通 風 效 能 評 估 指 標 為 換 氣 率 (ACH 值 ) ; 溫 熱 環 境 評 估 指 標 為 預 測 平 均 回 答 值 ( PMV 值 ) 2. 選 擇 評 估 的 空 氣 污 染 物 共 計 八 種, 評 估 指 標 依 致 癌 與 否 分 為 Risk 值 與 HI 值, 其 中 Risk 值 的 目 標 風 險 度 定 為 , 計 算 結 果 小 於 此 值 乃 在 可 接 受 範 圍 ;HI (total) 值 則 依 健 康 效 應 分 為 窒 息 效 應 HI (asp) 呼 吸 系 統 疾 病 危 害 指 標 HI (res) 化 學 性 危 害 指 標 HI (chem) 與 總 和 危 害 指 標 HI (total), 其 中 HI (chem) 若 在 1 以 下 則 為 可 接 受 範 圍 計 算 非 致 癌 性 的 參 考 濃 度, 或 因 尚 未 確 定, 目 前 暫 以 國 外 室 內 空 氣 品 質 基 準 替 代 3. 本 研 究 採 用 示 蹤 氣 體 量 測 技 術 的 濃 度 衰 減 法, 來 量 測 案 例 的 換 氣 率 在 計 算 非 上 班 時 段 空 氣 洩 漏 率 時, 採 用 CO 2 做 為 示 蹤 氣 體, 計 算 上 班 時 段 換 氣 率 則 以 SF 6 做 為 示 蹤 氣 體 4. 評 估 室 內 溫 熱 環 境 的 指 標 採 用 預 測 平 均 回 答 值 (PMV 值 ) 的 絕 對 值, 標 示 為 PMV 值, 其 意 義 為 PMV 值 愈 大, 室 內 不 滿 意 比 率 愈 高 26