1 室內空氣品質 與建築節能之研究 IAQ&POWER 指導教授 : 胡子陵 研究生： 郭政明 學號： E09314012.

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1 1 室內空氣品質 與建築節能之研究 IAQ&POWER 指導教授 : 胡子陵 研究生： 郭政明 學號： E09314012

2 2 大綱 序論 文獻回顧 – 室內空氣品質 Indoor Air Quality – 電力 Power 結論

3 3 序論 室內空氣品質 Indoor Air Quality 以往我們先注意戶外空氣污染 近年愈來愈多的注意力放在「室內空氣 品質 IAQ 」。

4 4 序論 病態大樓症候群 ( Sick Building Syndrome, SBS) 之介紹 – 通常發生在空調大廈。 – 病徵，包括暈眩、頭痛、喉嚨乾涸、眼睛刺 痛、咳嗽、氣喘、皮膚感敏及乾燥等。 – 因建築物內空氣污染導致人體異常症狀。 – 下班離開辦公室或放假時，不適自然消失 。

5 5 序論 學校之實例 – 日本的元加賀小學， 2003/4 學校改建、重新裝修後， 嶄新的校舍竟變成「令人致病的教室」，教室空氣 充滿裝潢與殺菌的化學物質。 – 日本「生活與自治」月刊 169 號 http://forum.yam.org.tw/women/backinfo/recreation/bulletin/pu19 103.htm 主婦聯盟會訊第 191 期 (2003 年 12 月 ) 黃月嬌, 讓孩子免 於污染的環境

6 6 序論 室內空氣污染 – 室內環境污染造成兒童健康傷害主要有五項 : – 誘發兒童血液性疾病 – 增加兒童哮喘病發病率 – 造成新生兒先天性異常 – 引發新生兒心臟病 – 降低兒童智力。 (2003/8/22 中國室內裝飾協會環境監測中心 )

7 7 序論 _ 室內空氣法規 國內環保署曾於 1999 委託成大評估室內空氣品 質標準並提出建議草案，內政部建築研究所研 究的綠建築指標中 2003 加上室內環境指標 : 音環境。 光環境。 通風換氣。 室內建材裝修。 除此之外政府並無動作。

8 8 序論 _ 美國 EPA 的學校室內空氣品質計劃

9 9 序論 室內污染源 1. 室外污染空氣 2. 室內燃燒源 3. 家具及建材  電子電器 5. 消費性產品 6. 生物污染物 7. 通風不良 8. 放射性物質

10 10 室內污染源 都市的空氣污染很容易進到室內，甚至 在室內累積污染濃度。

11 11 室內污染源 ( 續 ) 交通工具的無機空氣污染物 (SO2, NOx) 進到室內後不易分解去除。

12 12 室內污染源 ( 續 )_ 空氣污染物 固體 : 懸浮微粒 (PM) 氣體 : 無機氣體 : 二氧化硫 (SO 2 ) 、二氧化氮 (NO 2 ) 、 一 氧化碳 (CO) 、臭氧 (O 3 ) 等。 有機氣體 : 揮發性有機物 (VOCs) 、碳氫化合物 (HCs) 、苯類等。 附著在懸浮微粒上的微量毒性污染物 : 戴奧辛 Dioxin 、重金屬、多環芳香烴碳氫化合物 poly- cyclic aromatic hydrocarbon, PAHs 等。

13 13 室內污染源 ( 續 )_ 粒狀物質 PM 總懸浮顆粒物 Total Suspended Particulate, TSP 所有懸浮於空氣中之微粒 ( 小於 100  m 或 0.1 mm) 。 懸浮微粒 Particulate Matter 細微 PM 10 ( 小於 10  m) 、 PM 2.5 ( 小於 2.5  m) 。 粒 狀 PM 2.5 主要來自燃燒源及車輛廢氣。燃燒後 的有毒物質 (Dioxin, PAHs, 重金屬 ) 易吸附其上。 粗微粒 PM 10 多半來自道路揚塵、飛灰、花粉、 黴菌、海鹽、營建施工、農地耕作等。 來自燃燒源的細微粒比來自大自然的粗微粒對 健康有更嚴重的傷害。且粒徑小飄的更高更 遠，也更易通過呼吸道的攔截。

14 14 室內污染源 ( 續 )_ 粒狀物質 PM 成人在室內的呼吸量平均為 0.63 m 3 /hr * 24 hr/day * 365 day/yr * 較糟的室內懸浮微粒 PM 10 濃度 110  g/m 3 * 10 -6 g/  g  懸浮物密度 ( 空氣密度 ) 0.001205 g/cm 3 = 504 cc 的灰 塵 意思是，在糟糕的室內，一年 之內，您得把一大杯 (500 cc) 的 灰，從您鼻子吸進去 !!!

15 15 室內污染源 ( 續 )_ 硫氧化物 SO 2 二氧化硫 Sulfur Dioxide, SO 2 和三氧化硫 Sulfur Trioxide, SO 3 合稱為 SOx 。 SO 2 是無色，對眼睛和呼吸道黏膜產生刺激， 呼吸短促、氣喘、支氣管炎。加重心肺病患的 病狀。 SO 2 易溶於水，與水反應為亞硫酸 H 2 SO 3 ；於空 氣中可氧化成 SO 3 與水反應為硫酸 H 2 SO 4 ，為主 要的硫酸煙霧和酸雨物質。 SO 2 主要來自燃燒源 ( 汽柴油、煤 ) 及車輛廢氣。

16 16 室內污染源 ( 續 )_ 氮氧化物 NOx NOx 主要指 NO 及 NO 2 –NO 為無色無味氣體，光化學反應中變成 NO 2 。 –NO 2 為刺激味道之赤褐色氣體，與水反應為 亞硝酸及硝酸，亦造成酸雨。 –NO 2 比 NO 較具毒性及刺激性。對眼睛、鼻 和肺產生刺激。氣管炎、肺炎、減低抵抗力 使呼吸道易受感染。 燃燒是 NOx 的主要成因。空氣的氮和氧反應產 生，溫度越高越易產生。室內的 NOx 除交通廢 氣入侵外，以瓦斯爐為主。

17 17 室內污染源 ( 續 )_ 一氧化碳 CO 無色、無味、無臭。 毒性很強，與血紅素結合後不能還原，影響血 液運載氧氣。 燃燒時不完全產生、吸煙、瓦斯熱水器及煮食。 濃度低時缺氧中毒徵狀 : 影響知覺、思考、反 射動作、暈眩、昏睡，噁心、疲倦、氣喘、胸 口局促及神智不清等，甚至心血管疾病。 濃度高時會引致死亡。

18 18 室內污染源 ( 續 )_ 臭氧 O 3 臭氧 Ozone, O 3 、活性氧、三元氧 … 。 由 NOx 、反應性碳氫化合物 VOCs 、照射日光後 產生之二次污染物。都市最主要的空氣污染物。 可由人為放電產生，可用於殺菌、自來水消毒。 臭氧為僅次於氟之氧化劑，具強氧化力，對呼吸 系統具刺激性，能引起咳嗽、氣喘、頭痛、疲倦、 肺功能降低，呼吸道發炎，呼吸急促，減低肺部 對傳染疾病及毒素的抵抗力。 特別是小孩、老人、病人、戶外運動者。 人造材料，橡膠 / 輪胎及油漆。

19 19 室內污染源 ( 續 )_ 碳氫化合物 HCs, VOCs 碳氫化合物 Hydrocarbon, HCs 揮發性有機物 Volatile Organic Compounds, VOCs 多環芳香烴碳氫化合物 poly-cyclic aromatic hydrocarbon, PAHs VOCs 中個別物種多具毒性，有些具有生物累積性， 對健康有威脅。 少數 VOCs 個別物種具臭味，為民眾陳情主因。 成因 : 不完全燃燒、工廠製程排放、油品揮發、溶 劑使用、生物作用。 室內 VOCs 以甲醛、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷 等為主，皆具毒性和致癌性及致突變性。

20 20 室內污染源 ( 續 )_ 甲醛 甲醛, Formaldehyde, HCOH (37% 或 56% 之水溶液 俗稱福馬林 ) 甲醛是無色易溶的刺激性氣體，由於化性活潑、 反應性強，在化學工業上廣泛地用在民生消費用 品、樹脂之合成、黏著劑等。 高濃度的甲醛對神經系統、免疫系統、肝臟等都 有毒害。 長期接觸低劑量甲醛，可引起慢性呼吸道疾病、 女性月經紊亂、妊娠綜合症，引起新生兒體質降 低、染色體異常。 甲醛還有致畸、致癌作用，長期接觸可引起鼻腔、 口腔、鼻咽、咽喉、皮膚和消化道的癌症。

21 21 室內污染源 ( 續 )_ 甲醛 室內 VOCs 中以甲醛之逸散量最大。 甲醛主要來自民生消費用品、裝潢板材甲醛樹 脂或黏著劑、辦公事務機、黏著劑及塗料之逸 散。油漆、塑膠、壓縮木、夾板及醛泡沫樹脂 保暖材料。拜香、蚊香、香煙等燃燒產物。 歐美各國室內甲醛之建議值為 0.1 ppm ， WHO 建議不超過 0.08 ppm 為原則。 由於國人有過度裝修的習慣，各大樓求得的甲 醛終生致癌風險為可接受致癌風險基準 (10 -6 ) 之 100~1000 倍。

22 22 室內污染源 ( 續 )_ VOCs 室內 VOCs 逸散主要來自裝潢板材、辦公事務機、 黏著劑及塗料、吸煙、及一般消費品之使用。油 漆、溶劑、清潔劑、蠟、殺蟲劑、芳香劑木料、 染料、辦公室器材。 各種有機溶劑中大量存在苯。 再加上台灣地處亞熱帶，溫濕度高，有利於 VOCs 逸散，且台灣地狹人稠，住宅區中常混雜 各種產業如乾洗業、加油站，因此台灣之 VOCs 負荷較一般歐美國家高 。 室內 VOCs 濃度可高於室外 2~50 倍。

23 23 室內污染源 ( 續 )_ 生物氣膠 bioaerosols 氣膠 aerosols: 以固態或液態懸浮於大氣中 的物質，微小固體、結晶、液體粒子、氣 體介質所形成之混合系統。 生物氣膠 bioaerosols: 人及動物之毛髮、皮 屑、花粉、微生物、真菌 ( 黴菌 Mold/Mildew) 、細菌 ( 退伍軍人菌 ) 、塵螨、 及塵灰等。都是致病原及致過敏原。

24 24 塵蹣

25 25 室內污染源 ( 續 )_ 塵蹣 塵蹣大小約 0.17~0.50mm ，以人或動物脫落的 皮屑、指甲、毛髮有主食。 在 25 o C ，溼度 ~80% 時生長最好。 塵蹣及其排泄物是常見的過敏原，屋外灰塵只 是非特定性的刺激物質。 最好同時用除濕機、冷暖氣機及空氣濾淨裝置， 以保持空氣潔淨及溫濕度穩定。 溫度最好 <24 o C ，濕度最好 50~65%

26 26 室內污染源之防治 _ 口罩 N100 、 P100 、 R100 三型口罩都是用 0.3  m 微 粒進行測試時，阻隔效率須達 99.7 ％以上 。 N99 、 P99 、 R99 都是過濾率在 99 ％以上 。 N95 、 P95 、 R95 都是過濾率在 95% 以上。 N95 口罩是用 0.3  m 氯化納微粒進行測試，阻 隔效率須達 95% 以上。

27 27 室內污染源之防治 _ 口罩 標準的外科醫用口罩分三層： – 外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入口罩裡 – 中層有過濾作用，可隔住 90 ％以上的 5  m 顆粒 – 近口鼻的一層用以吸濕。 基本上，外科醫用口罩應該已經足夠隔絕口鼻分 泌物（外科手術用具的必要條件）。

28 28 室內污染源之防治 _ 口罩 病毒大小只有 0.08  m ，但口罩的縫隙至少 0.3  m SARS 口罩要防範的是藏在口鼻飛沫（遠比病毒 大上百倍）裡的病毒，而不是一隻隻完全沒沾染 到口鼻飛沫的「乾淨」病毒。 N95 之類型口罩是美國指定防範肺結核病菌防疫 的口罩，可以有效濾除結核桿菌（直徑約為 0.3~0.6  m ，長 1~4  m ）

29 29 室內污染源之改善 裝潢建材會持續釋放微量甲醛及 VOC 之逸散達一年至 數年之久。 欲短時間內加速甲醛及 VOC 之逸散，可利用建材在高 溫高濕環境下較容易逸散之特性，於夏季或中午、下 午污染物逸散加速時，利用通風換氣之方法來降低污 染物濃度，以抽氣設備或抽風扇將污染氣體抽出戶外， 同時要避免產生抽氣迴流之現象。 裝潢完畢後應加強通風至少一個月。室內有人在時勿 緊閉窗戶，並且多利用開窗配合電風扇 / 抽風扇來降低 污染物濃度。

30 30 室內污染源之改善 ( 續 )  正確裝修觀念 : 簡潔大方，避免在室內打造過多傢具， 尤其是居室面積小的家庭。  選擇有環保標識的綠建材，低污染之傢俱、塗料 。不 能只圖好看或便宜，應注意選擇知名度較高的廠家的 產品。水性漆、植物漆等。可向商家索取建材中甲醛 釋放量的測試報告。  新房子可在裝修前 1~2 個月事先購買好裝修材料。先 放在戶外或陽台將污染物逸散。  新裝修後最好在有效通風換氣 1~3 個月後入住。  老舊房子建議用通風換氣 ( 開窗、空調 ) 及污染物控制 方法 ( 如空氣清淨機 ) 來降低室內污染濃度。  簽訂環保合同。包工包料的裝修合同，應將環保要求 明確規定，以免糾紛出現後空口無憑。

31 31 室內污染源之改善 ( 續 )_ 環保合同 虛假環保 : 在宣傳中使用各種方式證明自己使 用環保材料，但實際上工程中並不使用環保材 料或使用很少的環保材料。 概念環保 : 一種市場炒作行為，在各種環境中 通過暗示、文字遊戲等方式，使人誤解為環保 裝修，實際工程中沒有使用環保材料。

32 32 室內污染源之改善 ( 續 )_ 退伍軍人 症 在 1976 年美國退伍軍人大會在美國賓州費城一 家旅館中舉辦年度大會，會後不久陸續有二百 多名參與大會的人員發生肺炎及呼吸道感染現 象，其中三十多人死亡 以環境中阿米巴原蟲為宿主，截至目前發現 48 種菌種、 70 種血清型 (Roig and Rello,2003) ，其 中至少 19 種菌種與人類疾病有關 (Muder and Yu, 2002 ) 。

33 33 室內污染源之改善 ( 續 )_ 退伍軍人 症 人工的冷熱水處理系統是 Legionella pneumophila 很好的繁殖環境，而冷暖空調噴霧 系統更使它散播。 被吸入肺臟後會寄生在肺泡內的吞噬細胞中而 繁殖。 肺炎、發燒、發冷、頭痛和肌肉疼痛及降低免 疫力。 發病型態分為肺炎型、輕度自癒型、無症狀型 及肺外感染型等。

34 34 文獻回顧 ( 一 ) 能源效率大樓 (Power) 為了節約能源，現代所謂的能源效率大樓，避 免室外冷熱空氣影響室內溫度，儘量減少可以 開啟的窗戶，空氣流通主要靠大廈中央通風系 統。 中央通風系統循環，令室內空氣污染物，包括 微塵、細菌、化學物質等不能排出而累積於室 內，導致健康受影響。 只要把空調轉到氣體交換，就能避免這些污染， 雖然電費增加，但健康可被改善。

35 35 文獻回顧 ( 一 ) 通風換氣 通風換氣法是將室內髒空氣抽出而將乾淨空氣 抽進室內。 強制換氣是藉空調設備將污染物抽出而換氣， 用新鮮空氣稀釋室內污染空氣。但若換氣次數 太高電費也相對提高。 建築物內換氣是維持室內良好空氣品質的一種 最有效的方法，也因此影響建築物之耗能。

36 36 文獻回顧 ( 一 ) 建築耗能 住宅耗電的主要三部分是空調 (31%) 、 照明 (20%) 與烹調 (20%) 用電 。 在台灣地區，多為空調耗能，尤其在夏 季，室內室外空氣溫溼度差異很大時， 空調設備之換氣更增加空調負荷。

37 37 文獻回顧 ( 一 ) 新鮮空氣換氣能源回收機 能排除密閉空調室內的污染空氣，並不斷地供 應經處理的室外新鮮空氣來取代室內空氣 利用排出的室內『冷』空氣，來預冷即將引入 室內的室外『熱空氣』 達到通風換氣的需求，與冷氣能源回收的效益。

38 38 文獻回顧 ( 一 ) 新鮮空氣換氣能源回收機

39 39 文獻回顧 ( 一 ) 除濕基本原理

40 40 文獻回顧 ( 二 ) 轉輪式除濕冷卻空調系統 (Rotary Solid Desiccant Cooling System)

41 41 文獻回顧 ( 二 ) Exhaust Heat Driven Multi-Functional Desiccant AC Unit 處理風車 高性能除濕輪 靜止型熱交換器 噴霧式加濕器 排氣風車排 再生風車 排出熱氣

42 42 文獻回顧 ( 二 ) ir Flow System (Summer) 1-2 外氣除濕 2-3 靜止型熱交換器冷卻 4-5 加濕冷卻 5-6 靜止型熱交換器冷卻 7-8 再生排氣

43 43 文獻回顧 ( 二 ) Enhancement of IAQ Desiccant AC Unit is an AHU treating Outdoor Air Exhaust after heat recovery Enhancement of IAQ by introducing Outdoor Air Latent (Moisture) load is removed by Desiccant Air returned from room is heat-recovered and exhausted (Similar to Heat Recovery Wheel) Outdoor Air 5500m3/H Air returned from room 4500~5000m3/H To room 5000m3/H

44 44 Improvement of Dehumidification Performance Twin Rotor Desiccant AC Unit Moisture carry-over can not be avoided due to the wheel rotation Dehumidification and humidification are taken place Dehumidification Performance is not satisfactory

45 45 Improvement of Dehumidification Performance E-SAVE Method Stationary Cross-Flow Sensible Heat Exchanger No moisture carry-over brings better dehumidification performance

46 46 Improvement of Cooling Performance Stationary Cross-Flow Type Heat Exchanger SA temp. is a bit too high Cooling capacity is not satisfactory 65 ℃ 5 ％ 27 ℃ 50 ％ 35~40 ℃ 20~30 ％

47 47 Improvement of Cooling Performance E-SAVE Method Comfort dry air can be supplied without increasing humidity Cooling Capacity is increased Spray Type Humidity 65 ℃ 5 ％ 27 ℃ 50 ％ 25 ℃ 45~50 ％ 20 ℃ 90 ％

48 48 Minimal Heat Loss and Low Cost No Boiler/Heat Coil Simple Structure brings lower initial cost Low Maintenance Cost MGT Exh. Heat is directly utilized Boiler HWHC

49 49 Merit of Combination with MGT(1) Low Temp. Exh. Heat can be utilized Thermal Efficiency =92 ％ or higher (28+55+20)/112 Electricity 28kw High Temp. Exh. 55kw LNG 9.5Nm3/H 112kw Regene. Air 70-75kw Low Temp.Exh. 15~20kw Heat loss 5-10kw

50 50 Merit of Combination with MGT(2) 112kw Input 28kw Electricity+Exh. Heat 75kw 112kw Input 28kw Electricity+25kw Cooling Capacity No Secondary Device is necessary (FCU) 32 ℃ 65 ％ 65 ℃ 5 ％ 27 ℃ 50 ％ 20 ℃ 90 ％ 25 ℃ 45~50 ％

51 51 MGT Desiccant AC Unit Air Flow System (Winter) E-SAVE can be used AC unit almost through the year

52 52 文獻回顧 ( 二 ) Environmental Friendly Pints Unlike Package Air Conditioners No Substitute nor Ammonia(NH3)is used Unlike Absorption Chiller No lithium Bromide(Li Br) is used. At the end of life time of equipment Component (Silica Gel Rotor, Heat Exchange Element) of E-SAVE can be abolished with normal waste.

53 53 Features of E-SAVE

54 54 結論 Features of E-SAVE Enhancement of Indoor Air Quality Improvement of Dehumidification Performance by Special Sensible Heat Exchanger Improvement of Cooling Performance by Special Sensible Heat Exchanger Minimal Heat Loss (No Boiler/Heat Coil) Simple Structure brings lower initial cost Low Maintenance Cost

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