醫療院所的空調系統設計，本質上是一項攸關生命安全的工程。不同於一般商業空間僅需考量舒適性，醫療空間的空調必須同時滿足感染控制、室內空氣品質、特殊壓差需求以及設備散熱等多重目標。本文將以 ASHRAE Standard 170 及台灣相關法規為基礎，探討醫療空調設計的核心議題。

一、醫療空調設計的法規框架

醫療院所空調設計的國際權威依據為 ASHRAE Standard 170——Ventilation of Health Care Facilities[1]。此標準詳細規範了各類醫療空間的最低換氣次數、壓力關係、溫濕度範圍及過濾效率要求。在台灣，衛生福利部《醫療機構設置標準》以及內政部《建築技術規則》之建築設備編亦有相關規定[2]。

值得注意的是，ASHRAE 170 於 2021 年修訂版中進一步強化了對空氣傳播感染的防護要求，這與 COVID-19 疫情的經驗教訓密切相關[3]。新版標準更加重視外氣引入量、過濾效率以及排氣處理，對既有醫療設施的空調系統升級帶來了新的挑戰。

二、手術室空調：最嚴格的環境要求

手術室（Operating Room）是醫療空調設計中要求最為嚴格的空間。ASHRAE 170 要求手術室維持正壓（相對於走廊至少 +2.5 Pa），總換氣次數不低於每小時 20 次（ACH），其中外氣換氣次數不低於 4 ACH[4]。

層流手術室

對於人工關節置換、器官移植等高風險手術，通常要求採用層流（Laminar Flow）手術室設計。手術區域上方設置大面積（約 2.4m × 3.0m）的 HEPA 過濾送風面板，以垂直向下的單向氣流覆蓋手術檯及周圍的關鍵區域[5]。

層流手術室的氣流速度一般維持在 0.2–0.3 m/s，送風面板覆蓋手術區域的中心地帶。在設計時，必須考慮手術燈、手術人員及各類管線對氣流場的干擾——這些障礙物會產生尾流效應（Wake Effect），在下風處形成渦流區域，降低局部的微粒排除效率[6]。因此，手術燈的選型與安裝位置需與空調設計密切配合。

溫濕度要求

手術室的溫度範圍通常為 20–24°C（可依手術需求調整），相對濕度控制在 30–60% RH[7]。低溫有助於減少手術團隊的疲勞與降低傷口感染風險，但也需兼顧麻醉患者的低體溫風險。過低的濕度會增加靜電放電（ESD）的風險，影響電子儀器的正常運作；過高的濕度則不利於手術部位的乾燥。

三、隔離病房：負壓與正壓的抉擇

隔離病房的空調設計取決於隔離目的：

空氣傳播感染隔離（AII）病房

用於收治肺結核、麻疹、水痘等空氣傳播疾病患者。ASHRAE 170 要求 AII 病房維持負壓（相對於走廊至少 -2.5 Pa），總換氣次數不低於 12 ACH（既有設施為 6 ACH），外氣換氣次數不低於 2 ACH[8]。排氣須直接排至室外或經 HEPA 過濾後方可回風。

COVID-19 疫情期間，許多醫療機構面臨負壓隔離病房數量不足的困境。美國 CDC 及 ASHRAE 針對此情境提出了臨時改造指引，包括利用可攜式 HEPA 空氣清淨機提升既有病房的等效換氣次數[9]。

保護性環境（PE）病房

用於收治免疫功能低下的患者，如骨髓移植後的病患。PE 病房要求正壓（相對於走廊至少 +2.5 Pa），總換氣次數不低於 12 ACH，送風須經 HEPA（H13 以上）過濾[10]。部分醫療機構甚至要求 PE 病房達到 ISO Class 7 的潔淨度標準。

四、過濾系統的多級配置

醫療空調系統普遍採用多級過濾架構。ASHRAE 170 規定一般醫療區域的送風至少需經過兩級過濾[11]：

  • 第一級：MERV 7（最低），安裝於空調箱進氣段，攔截大粒徑微粒，保護後級設備
  • 第二級：MERV 14（最低），安裝於送風段下游，攔截細微粒
  • 第三級（特殊空間）：HEPA（99.97% @ 0.3μm），用於手術室、PE 病房等高要求空間

MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）分級依據 ASHRAE Standard 52.2[12]。MERV 14 對 0.3–1.0 μm 粒徑的過濾效率為 75–84%，對 1.0–3.0 μm 粒徑的效率則超過 90%。對於需要更高防護等級的空間，MERV 16（效率 ≥ 95% @ 0.3–1.0 μm）可作為 HEPA 的替代選項。

五、外氣處理與能耗平衡

醫療空調系統的一大特徵是高外氣比。為維持室內空氣品質及正壓需求，許多醫療空間的外氣量佔總送風量的 20% 至 100% 不等[13]。在台灣亞熱帶氣候下，外氣處理所需的冷卻與除濕能耗佔空調系統總能耗的相當比例。

為兼顧室內空氣品質與節能目標，以下策略值得考量：

  • 全熱交換器（Energy Recovery Ventilator, ERV）的應用，回收排氣中的顯熱與潛熱
  • 外氣預處理專用機組（Dedicated Outdoor Air System, DOAS）的導入，將外氣處理與室內負荷調節分離
  • CO₂ 濃度感測器連動的需量控制通風（Demand-Controlled Ventilation, DCV），在非手術或非隔離區域依據實際人員密度調節外氣量

惟須注意，全熱交換器在感染區域的應用需特別謹慎——排氣與進氣之間若存在交叉汙染的風險，將違背感染控制的基本原則[14]。

六、備援系統與韌性設計

醫療空調系統的持續運轉攸關病患安全。手術室、加護病房（ICU）及負壓隔離病房等關鍵空間，其空調系統必須具備備援能力。這包括：

  • 冰水主機的 N+1 備援配置
  • 關鍵區域空調箱的雙風機設計或備用機組
  • 緊急電力系統（Emergency Power）的容量規劃須涵蓋關鍵區域的空調負荷
  • 自動控制系統的故障安全（Fail-safe）邏輯設計

結語

醫療空調設計是一門需要同時兼顧工程科學、感染控制醫學與法規合規性的複雜學科。每一次換氣、每一個壓差數值的背後，都承載著對病患安全的承諾。隨著傳染病風險的認知提升與醫療技術的進步，這個領域的設計標準將持續演化。作為冷凍空調工程技師，我們有責任與醫療團隊緊密合作，以最嚴謹的工程態度守護每一個醫療空間。