醫院空調與感染控制工程指南
從 ASHRAE 170 到負壓隔離與 HEPA 過濾系統

醫院是人群密集且免疫低下病患集中的場所，空氣傳播感染（Airborne Infection）的風險遠高於一般建築。世界衛生組織（WHO）指出，結核病（TB）、麻疹、水痘及 COVID-19 等病原體可透過飛沫核（Droplet Nuclei）長時間懸浮於空氣中傳播^[1]。在這場人與病原的攻防戰中，空調系統——精準的通風換氣、嚴格的壓力控制與高效的空氣過濾——是醫療建築最關鍵的工程防線。本文將從 ASHRAE Standard 170 出發，系統解析醫院各區域的空調感染控制設計要點，涵蓋壓力關係、HEPA 過濾、負壓隔離病房設計，以及後疫情時代的防疫韌性思維。若您需要手術室空調的深度解析，可參閱我們的手術室空調設計標準專文；若需醫療空調的通盤概述，請見醫療院所空調系統設計。

一、空氣傳播感染的機制與空調角色

空氣傳播感染的核心機制在於含有病原體的飛沫核（粒徑 ≤ 5 μm）可在空氣中長時間懸浮，隨氣流擴散至遠距離。與飛沫傳播（粒徑 > 5 μm，傳播距離通常 < 2 m）不同，空氣傳播感染無法僅靠社交距離防範，必須仰賴工程控制手段^[2]。

空調系統在感染控制中承擔三項核心任務：

• 稀釋（Dilution）：透過足夠的換氣次數，持續以潔淨空氣稀釋室內含病原的空氣，降低病原濃度至安全閾值以下
• 方向控制（Directional Control）：透過壓差管理，確保氣流由潔淨區流向汙染區，防止汙染空氣反向入侵
• 過濾移除（Filtration Removal）：透過 HEPA 等高效過濾系統，在空氣回流或排放前攔截病原微粒

這三項任務彼此互補、缺一不可。單靠高換氣次數而忽略壓差控制，汙染空氣仍可能從隔離區域擴散至走廊；僅有壓差控制而過濾不足，排出的空氣仍可能危害室外或下游區域。唯有三者系統性地整合設計，才能構築完整的空氣感染控制屏障。這三項任務的設計參數，正是 ASHRAE Standard 170 的規範核心。

二、ASHRAE Standard 170：醫療空間通風規範基礎

ANSI/ASHRAE/ASHE Standard 170——Ventilation of Health Care Facilities——是全球醫療設施通風設計的權威標準。此標準由 ASHRAE 與美國醫療工程學會（ASHE）聯合制定，詳細規範各類醫療空間的換氣次數、壓力關係、溫濕度範圍及空氣過濾等級^[3]。

壓力關係（Pressure Relationships）的設計邏輯

ASHRAE 170 以「壓力關係」作為區域間氣流方向控制的基礎。壓力關係的建立依賴於送風量與排風量的精確平衡——當送風量大於排風量，空間形成正壓；反之形成負壓。其設計邏輯遵循一個簡單但嚴格的原則：氣流必須由潔淨程度較高的區域流向潔淨程度較低的區域。

• 正壓空間（Positive Pressure）：手術室、骨髓移植病房、藥局潔淨室——這些空間須防止外部汙染空氣進入，因此維持正壓，使門開啟時氣流向外流出
• 負壓空間（Negative Pressure）：負壓隔離病房（AII Room）、支氣管鏡室、痰液誘導室——這些空間內有或可能有空氣傳播性病原，須維持負壓，使門開啟時氣流向內流入，防止病原外洩
• 中性壓力空間：一般病房、走廊、等候區——無特定壓力控制要求，但應確保不會成為汙染傳播路徑

壓差的最低要求為 ±2.5 Pa，實務設計建議值為 ±5 至 ±15 Pa。 壓差過大會造成開門困難（特別是對行動不便的病患與輪椅使用者）與門縫處的風切噪音問題； 壓差不足則在開門瞬間無法維持方向性氣流，喪失隔離效果。 壓差的維持依賴於送風量與排風量的精確差值， 以及圍護結構（牆壁、天花板、門窗）的氣密性能。 典型的負壓隔離病房，送排風量差額約為 50–150 CFM（85–255 CMH）， 視房間的圍護結構氣密等級而定^[4]。

三、各類醫療空間換氣次數對照

ASHRAE 170 之 Table 7-1 依空間功能規範不同的換氣次數與壓力要求。以下整理醫院主要空間的關鍵參數^[3]：

表中的換氣次數為最低要求，實務設計應依空間容量、汙染源強度及安全餘裕適度提高。例如，高風險的負壓隔離病房在疫情期間可考慮提升至 15–20 ACH 以強化稀釋效果。

四、負壓隔離病房（AII Room）設計

負壓隔離病房（Airborne Infection Isolation Room, AII Room）是醫院應對空氣傳播感染的核心設施。CDC《醫療機構環境感染控制指引》明確規定，收治確認或疑似空氣傳播感染病患的病房，必須維持負壓環境^[2]。

設計關鍵要素

一間合格的 AII Room 須滿足以下工程要求：

• 負壓差 ≥ -2.5 Pa：相對於走廊與前室。實務建議維持 -5 至 -10 Pa，確保開門瞬間仍有足夠的內吸氣流
• 換氣次數 ≥ 12 ACH：新建設施要求，既有設施改造的最低標準為 6 ACH
• 獨立排氣系統：排氣須直接排至室外，排氣口應遠離進氣口、公共活動區域及鄰近建築窗戶。若無法直接排至室外，排氣須經 HEPA 過濾後方可接入一般回風系統
• 前室（Anteroom）設計：在病房門與走廊之間設置前室，形成氣鎖（Air Lock）。前室壓力介於走廊與病房之間，進一步降低開門時的氣流擾動
• 自閉門（Self-Closing Door）：減少開門持續時間，降低壓差破壞的累積效應
• 壓差持續監控：在病房門外安裝壓差計或壓差指示器，護理站可即時確認負壓狀態。建議搭配 BMS 系統進行 24 小時數據記錄與異常警報

前室壓力階梯設計

一座設計嚴謹的 AII Room 其壓力分佈應呈階梯式下降：

此階梯式設計確保在任何一道門開啟時，氣流方向均一致地從潔淨側流向汙染側，不會發生反向洩漏。

門開啟對壓差的影響與恢復時間

AII Room 最脆弱的時刻是門開啟的瞬間。研究顯示，當門開啟時，病房內的負壓差會在 0.5 至 1 秒內顯著降低甚至歸零，而門關閉後壓差的恢復時間（Recovery Time）取決於空調系統的送排風能力與控制回應速度。FGI 指引建議，壓差恢復時間應在門關閉後 5 秒以內達到設計壓差的 80%。為縮短恢復時間，設計上可採用快速回應的變風量（VAV）控制器、加大送排風量的設計裕度，以及使用自動關門裝置縮短門開啟時間。此外，建議安裝連鎖機制防止前室與病房門同時開啟，避免氣鎖功能失效。

換氣次數與微粒清除效率的關係

換氣次數（ACH）與空氣中汙染物濃度的清除關係可由稀釋通風理論推導。在穩態條件下，空氣中汙染物的清除遵循指數衰減模型：C(t) = C₀ × e^(-n×t/60)，其中 C₀ 為初始濃度，n 為換氣次數（ACH），t 為時間（分鐘）。在 12 ACH 條件下，空氣中 99% 的汙染物約需 23 分鐘即可被移除；而在 6 ACH 條件下，達到相同移除率則需要 46 分鐘。這一量化關係清楚地說明了為何高風險的 AII Room 需要更高的換氣次數。CDC 亦發布了不同 ACH 下達到 99% 與 99.9% 微粒移除所需時間的對照表，是醫療設施管理者制定空間淨化等待時間的重要參考。

五、HEPA 過濾系統：H13 與 H14 的工程實務

HEPA（High Efficiency Particulate Air）過濾器是醫院空調感染控制的最後一道物理屏障。依據 EN 1822 / ISO 29463 標準分類^[5]：

MPPS（Most Penetrating Particle Size）通常為 0.12–0.25 μm，此粒徑下過濾效率最低，因此以此作為測試基準。這是因為在此粒徑範圍內，擴散捕集（Diffusion）與攔截/慣性碰撞（Interception/Impaction）兩種機制的效率均處於低點，形成所謂的「過濾效率谷值」。值得注意的是，多數空氣傳播病原體（如結核桿菌飛沫核約 1–5 μm、麴菌孢子約 2.5–3.5 μm）的粒徑遠大於 MPPS，HEPA 對其實際攔截效率遠高於標稱值，接近 100%。

HEPA 在醫院空調中的安裝位置

• 送風端終端過濾：安裝於手術室、正壓隔離病房天花板送風面板，確保進入室內的空氣為最終潔淨狀態。此為最關鍵的安裝位置，因為濾網下游無管路汙染疑慮
• 排氣端過濾：安裝於 AII Room 排氣管路，在病房排氣釋放至大氣前攔截病原微粒。當排氣無法直接排至室外安全位置時，此設計為必要配置
• 回風管路過濾：當 AII Room 排氣必須接回一般回風系統時（非理想但某些既有建築的折衷方案），回風管路必須安裝 HEPA 過濾
• 移動式 HEPA 空氣清淨機：作為既有空間的臨時補強方案，在疫情期間可快速部署於門診、急診等候區

HEPA 維護與驗證

HEPA 濾網安裝後須進行現場完整性測試（In-Situ Integrity Test），常用方法為 DOP（Dioctyl Phthalate）或 PAO（Poly-Alpha Olefin）氣膠掃描測試，依 IEST-RP-CC034 標準進行。測試時在 HEPA 上游注入已知濃度的 PAO 氣膠（典型中位粒徑 0.3 μm），使用光度計在下游逐點掃描整個濾面與密封邊框，確認無洩漏點。安裝時亦須注意濾框與安裝座之間的密封方式——常見的凝膠密封（Gel Seal）氣密性最佳，適用於手術室與正壓保護環境；刀口密封（Knife-Edge Seal）次之；墊片密封（Gasket Seal）則適用於一般應用場景。後續維護重點包括：

• 定期監測濾網壓降，新濾網初始壓降約 120–250 Pa，當壓降超過終壓值（通常為初始值 2 倍或 450–500 Pa）時更換
• 更換頻率依空氣品質與使用強度而定，一般每 1–3 年更換
• AII Room 排氣端 HEPA 更換時須遵循嚴格的生物安全程序，避免維護人員暴露於病原
• 建立完整的更換紀錄，納入醫院感染管制文件體系

六、正壓保護隔離病房（PE Room）

與負壓隔離病房相對的是正壓保護隔離病房（Protective Environment Room, PE Room），專為嚴重免疫低下病患設計，如接受骨髓移植或高劑量化療的病患^[6]。

PE Room 的設計重點與 AII Room 恰好相反：

• 正壓差 ≥ +2.5 Pa：相對於走廊與前室，確保外部空氣不會攜帶真菌孢子或其他環境病原進入病房
• 送風終端 HEPA H14 過濾：確保進入病房的空氣達到極高潔淨度
• 換氣次數 ≥ 12 ACH：維持高換氣率稀釋殘餘微粒
• 密封建材：天花板、牆面與地板接縫密封，避免建材釋出微粒或真菌孢子

當需要同時隔離免疫低下且患有空氣傳播感染的病患時（如骨髓移植病患同時感染結核病），可採用「前室正壓、病房負壓」的複合式隔離設計（Combined AII/PE Room）。此設計需要雙重前室與完全獨立的送排風系統，前室一維持正壓保護病患免於外部感染，前室二維持負壓防止病房內病原外洩，是空調設計中技術難度最高的類型之一。

七、後疫情時代的防疫韌性設計

COVID-19 疫情暴露了全球醫療設施在應對大規模空氣傳播感染時的基礎建設不足。許多醫院發現既有的負壓隔離病房數量嚴重不夠，而將一般病房臨時改造為負壓空間在工程上面臨重大挑戰^[7]。以台灣為例，全國負壓隔離病房床位約僅千餘床，在疫情高峰期遠不敷使用。同時，疫情亦凸顯了幾個長期被忽視的設計問題：多數一般病房與急診區域缺乏基本的壓差控制能力，無法迅速轉換為隔離空間；既有空調系統大量使用回風，增加了病毒透過空調管路在不同區域間交叉傳播的風險；門診候診區域的通風量普遍不足，成為潛在的群聚感染熱點。

設計韌性的四大策略

策略一：可轉換式病房設計（Convertible Room）

在新建醫院中，將部分一般病房設計為「平時正壓或中性、疫情時可切換為負壓」的彈性空間。工程手段包括：

• 預埋獨立排氣管路與排氣風機接口
• 安裝可調式風量控制閥（VAV Box）於送風與排風管路
• 預留 HEPA 過濾器安裝空間於排氣管路
• 門框安裝密封條，提高氣密性
• BMS 預設負壓切換模式，可一鍵切換壓力控制策略

策略二：急診分流區強化

急診是疫情第一線，疫情初期常需在急診設置發燒篩檢站與臨時隔離區。設計建議：

• 急診入口設置獨立外氣系統的發燒篩檢區，壓力獨立於急診主體
• 候診區提高換氣次數至 12 ACH 以上
• 回風管路加裝 HEPA 或 UV-C 消毒裝置
• 設置可快速組裝的臨時負壓帳篷或模組化隔離單元，作為病房不足時的應急擴充

台灣部分醫學中心在疫情後已將急診動線重新規劃，將發燒篩檢區從建築主體分離，設置於戶外或半戶外空間並配備獨立空調系統，從根本上消除篩檢區與急診主體之間的交叉感染風險。此設計概念值得在新建醫院中推廣採用。

策略三：全外氣運轉能力

在極端情境下，醫院空調系統應具備切換至 100% 外氣運轉的能力，徹底避免交叉汙染。此設計需考慮空調主機的除濕與冷卻容量餘裕，在台灣亞熱帶氣候下尤為關鍵——夏季外氣焓值極高，全外氣運轉的冷卻負載可能為正常運轉的 2–3 倍。建議在設計階段即預留至少 30% 的冷卻容量餘裕，並搭配全熱交換器（Energy Recovery Ventilator, ERV）回收排氣中的冷量，降低全外氣運轉時的能耗衝擊。

此外，全外氣運轉模式下的除濕設計亦不可忽視。台灣夏季外氣露點溫度可高達 26–28°C，若未經充分除濕即送入醫療空間，不僅無法維持規範要求的 60% RH 以下濕度，更可能導致設備表面結露、黴菌滋生等二次汙染問題。建議採用專用外氣處理機組（Dedicated Outdoor Air System, DOAS），將外氣預冷除濕至露點 8–10°C 後再送入各區域空調箱混合處理。

策略四：即時監控與數據可視化

疫情期間，感染管制團隊需要即時掌握各隔離區域的壓差與換氣狀態。建置整合 BMS 的壓力與空氣品質監控儀表板，提供即時數據與歷史趨勢分析，是後疫情時代醫院空調設計的標準配備^[8]。具體而言，監控儀表板應至少包含以下功能：

• 各隔離病房、手術室與保護環境的即時壓差數值與狀態燈號（綠色正常、紅色異常）
• 壓差歷史趨勢圖表，可查閱過去 24 小時、7 天或 30 天的數據
• HEPA 濾網壓降監測與更換預警
• 送排風機運轉狀態與故障警報
• 異常事件自動通知——透過簡訊或即時通訊推送至值班工程師與感控護理師
• 定期自動產出驗證報告，簡化評鑑與稽核的文件準備工作

八、台灣醫院評鑑與感染管制法規要求

台灣的醫院空調感染控制設計不僅要遵循國際標準的工程最佳實踐， 更須符合國內多層法規體系的監管要求。不同於歐美國家以單一標準為主的體系， 台灣醫療機構同時受到衛生福利部、疾病管制署與內政部等多個主管機關的規範， 設計者須全面掌握各法規的要求並確保系統設計的合規性。

台灣醫療機構的空調感染控制設計受以下多層法規監管：

• 衛生福利部《醫療機構設置標準》：規範各級醫療機構應設置之隔離病房數量與基本設施要求^[9]
• 衛生福利部《醫院評鑑基準》：將負壓隔離病房的壓差驗證、手術室正壓監測、空調維護紀錄等列為評鑑項目。區域醫院以上須具備一定比例的負壓隔離病房
• 疾病管制署《醫療機構感染管制查核基準》：查核項目包含空調系統運作狀態、隔離病房壓差記錄、HEPA 濾網更換紀錄及通風系統定期維護證明
• 內政部《建築技術規則》建築設備編：醫療建築通風設備的一般性規定

在實務層面，台灣多數醫學中心與區域醫院在設計階段即參照 ASHRAE 170 及 FGI《Guidelines for Design and Construction of Hospitals》作為設計基準^[10]，因其規範較台灣現行法規更為細緻完整。近年部分醫院更進一步導入 ISO 14644 無塵室標準於手術室與無菌調配區的環境驗證。值得一提的是，COVID-19 疫情後，台灣衛福部亦啟動了醫療機構空調感染控制相關規範的檢討與強化，未來可預期在負壓隔離病房數量、空調系統備援能力及即時監控等面向將有更明確的法規要求。

日常維運的感染控制要點

空調系統的感染控制效能不僅取決於設計，更依賴嚴謹的日常維運：

• 壓差驗證：負壓隔離病房與手術室應每日確認壓差指示，建議每季執行完整壓差量測記錄
• 濾網管理：建立分級濾網更換排程——預濾器每 1–3 個月、中效濾網每 6–12 個月、HEPA 每 1–3 年，並記錄壓降數據
• 管路清潔：空調箱與風管定期清潔消毒，防止生物膜（Biofilm）與黴菌滋生
• 水系統管理：冷卻水塔與加濕系統的退伍軍人菌（Legionella）防治，維持水溫與消毒劑濃度
• 感控與工程協作：感染管制委員會應定期與工程單位召開聯席會議，檢視空調系統運作數據與異常事件
• 施工期間感染控制（ICRA）：醫院進行空調系統改造或擴建工程時，須執行感染控制風險評估（Infection Control Risk Assessment），採取適當的防護措施——如臨時負壓圍封、HEPA 過濾排氣、施工區域與病患區域的氣流隔離——防止施工揚塵中的真菌孢子（特別是麴菌）進入病患照護區域

九、空調感染控制的未來趨勢

隨著技術進步與防疫意識提升，醫院空調感染控制正朝向幾個方向發展：

• UV-C 空氣消毒整合：在回風管路或上層空間安裝 UV-C（254 nm）照射裝置，作為 HEPA 過濾的輔助手段。UV-C 可有效滅活空氣中的細菌與病毒，且不產生化學殘留
• 離子化技術（Bipolar Ionization）：部分醫院開始嘗試在空調系統中加裝雙極離子產生器，宣稱可在空氣中產生正負離子以中和病原體。然而，目前臨床證據尚不充分，且部分產品可能產生臭氧等有害副產物，ASHRAE 亦未將其納入標準建議，使用時應審慎評估
• CFD 模擬輔助設計：利用計算流體力學（CFD）模擬病房內的氣流場，預測汙染物擴散路徑，優化送風口與排風口的位置配置
• 即時微粒與微生物監測：整合微粒計數器與即時微生物感測器至 BMS 系統，實現空氣品質的主動式監控與預警
• AI 驅動的自適應通風控制：依據即時感測數據動態調整換氣次數與壓差設定，在確保安全的前提下優化能耗
• 數位孿生（Digital Twin）技術：建立醫院空調系統的數位模型，模擬各種疫情情境下的通風效能，預先驗證應變方案的可行性，縮短實際應變的反應時間

這些技術趨勢的共同方向，是從「被動防禦」走向「主動偵測與智慧回應」。未來的醫院空調系統將不僅是機械設備，更是一套整合感測、分析與控制的智慧感染防禦平台。然而，無論技術如何進步，基本的工程原則——足夠的換氣次數、正確的壓差方向、可靠的 HEPA 過濾——仍是一切進階應用的基石。

結語

醫院空調感染控制是一門跨越暖通空調工程、微生物學與感染醫學的系統工程。從 ASHRAE 170 的通風參數設定，到負壓隔離病房的壓力階梯設計，再到 HEPA 過濾系統的選型與驗證，每一個環節都是感染防線的組成部分——任何一處疏漏，都可能讓病原突破屏障。

COVID-19 疫情更提醒我們，醫院空調系統不僅要滿足日常運營需求，更須具備面對未知大規模疫情的韌性——可快速切換的壓力控制、預留擴充的排氣管路、即時回饋的監控系統，以及經過驗證的應變操作程序。這些不是錦上添花的附加功能，而是攸關生命的基礎建設。

作為專業冷凍空調技師事務所，我們在每一個醫療空調專案中始終以 ASHRAE 170 及 CDC 指引為設計基準，結合台灣在地法規與亞熱帶氣候條件，為醫療團隊打造可靠、合規且具備防疫韌性的空調感染控制系統。守護病患與醫護人員的健康安全，是我們作為冷凍空調工程技師最嚴肅的專業承諾。