許多密閉空間,如辦公室、密閉的公共場所...等的空調系統,為避免二氧化碳濃度過高,常會去計算換氣回數或是加裝二氧化碳感測器,以補充足夠的新鮮空氣量。然而,換氣回數對於無塵室而言,卻完全不是這麼一回事。

無塵室因需維持室內正壓,已加入大量的室外空氣,二氧化碳濃度通常不會太高(除非建築物內的空氣新鮮度已有問題);微粒、氣膠等污染物的移除才是無塵室考量的重點。

換氣回數標準參考

不同產業的無塵室對換氣回數標準不一;此外,標準也隨著年代不同而有所修正。下方僅列出現行最具公信力的標準供大家參考:

GMP相關產業

台灣衛福部公告的「執行確效作業參考標準」(2000年)和「GMP空調確效手冊」(2002年)指出,10,000級無塵室換氣回數應在20次以上;100,000級則須在10次以上

爾後,衛福部又在2007年公告的「無菌操作作業指導手冊」則提高了100,000級無塵室的換氣回數至20次以上。這是參考了美國cGMP要求換氣回數的內容:

「換氣回數是無塵室另一個重要的設計參數。對於100,000級(ISO 8),每小時至少換氣20次以上10,000級和100級區通常需要明顯更高的換氣回數。」

"Air change rate is another important cleanroom design parameter. For Class 100,000 (ISO 8) supporting rooms, airflow sufficient to achieve at least 20 air changes per hour is typically acceptable. Significantly higher air change rates are normally needed for Class 10,000 and Class 100 areas."

而EU GMP則未對此參數多作贅述,這時可以ISO標準為其依據。對於GMP相關產業而言,當GMP規範與ISO不符時,GMP規範是優先於ISO的。

一般產業

對於非GMP廠房的無塵室可依據ISO 14644-4。ISO針對科技業無塵室房間的換氣回數建議如下:

*ISO 8─10~20次、ISO 7─30~70次、ISO 6─70~160次、ISO 5以上等級換氣回數不適用。

(此數值係以3 m高之無塵室為基準;高度為影響換氣回數的參數之一)

由於換氣回數是一輔助參數,若是無塵室的氣流設計優良,以較低的換氣回數就達到潔淨度要求是有可能的。這考驗到設計師的功力,若能以較低的換氣回數就達到需求的潔淨等級,是可以有效降低無塵室的運作成本。因此ISO對所提出的換氣次數採用建議一詞;不像GMP對自己的產業是有約束力的。

反過來說,設計師若是不知道如何設計出不同等級的無塵室時,參考ISO的換氣回數就對啦!通常換氣回數落在區間內時,潔淨度也會同時達到標準。下方是換氣回數的計算公式:

到這裡,有些空調業者可能會發現這些數值與當初讀書時教科書上寫的有些出入。這並不是說教科書錯了。而是教課書的內容屬於早期無塵室標準的「春秋戰國時代」,各專家都有自己對無塵室的看法。經過多年的論戰,ISO標準才漸漸成為台灣的主流標準(ISO內容也經過多版的修正)。


※一些特殊場所,如負壓病房(台灣)的送風換氣回數標準為8~12次。諸如此類的非無塵室之特殊標準不在本篇討論範圍內。

換氣回數對等級高的無塵室不適用

從ISO 14644提出的內容可以發現,對於ISO 5以上等級的無塵室換氣回數就不適用了。一面ISO 5以上的無塵室換氣量多半很大。但真正的原因是在於無塵室的空調原理。

在無塵室的分類中,可依氣流型態分為─亂流型與單向氣流型兩種。ISO 8~6的無塵室大多是屬於亂流型的無塵室。這類的無塵室是採用濃度稀釋的方式,達到室內空氣的潔淨。因此換氣回數越多,濃度稀釋的效果就越好,可以作為無塵室性能的一項參考因素。

而ISO 5以上等級的無塵室大多屬單向氣流型。採取直接將污染物吹走的方式達到潔淨度要求。換氣回數在這裡就顯得不是那麼重要了。


※生技業因為GMP規範而無法設置高架地板來實現單向氣流,因此無塵等級最高就停在ISO 5左右。

換氣回數建議

在認識上述各規範對換氣回數的要求後,繼開公司對各類型無塵室換氣回數設計的建議如下:

換氣回數之於正壓設計

科技廠在設計室內正壓時,可以採用0.5~1.5次換氣回數(受空間大小與氣密度影響),當作形成正壓所需要的外氣量,是個省時又方便的方式,但也考驗著設計師的實務經驗。

但須注意這裡的換氣回數與前述的換氣回數不同。前述的換氣回數包含了回風,在意的是空氣經過濾網(過濾器)的次數。而設計正壓用的換氣回數僅包含了 "MA"


MA, Make-up Air經空調處理後的外氣。因外氣相對於無塵室而言是很髒的空氣,且溫溼度條件不一定符合室內需求,因此都需要先經過空調處理後才能送入無塵室內。

YANG writes in 2019/12/23