第五章 生物安全等級三實驗室規劃與設計重點
5.3 P3 級實驗室建材之選用及其他硬體設施設計要求
5.3.2 P3 級實驗室空調系統之設計
淺色系為主。
五、天花板設計規劃重點
（一）天花板之淨高度應至少300 公分，使實驗人員有較舒適的工作 環境，且不易產生壓迫感。
（二）天花板之上方，應保留人員維修通道之暗架天花，暗架天花板 上方淨高應至少 200 公分，以利維修人員維修各種管路。
圖 5.12 暗架天花
（三）如有保留檢修孔之必要，該檢修孔之安裝方式須能確保天花板 氣密。
（四）天花板應採平滑、抗潮、氣密且沒有不平整之接縫者。
一般而言，天花板及隔間牆的建材均使用輕隔間外加庫板，是常 見P3 級實驗室天花板及牆壁的建材；常見的 P3 級實驗室多採一體成 型或要接合點少的地面建材，例如：高分子聚合酯 (epoxy)、高硬度混 凝土、含高硬度橡膠之聚合物等。當然，正確的施工法也是確保地面 達到要求的另一要素。
順利進行的P3 級實驗室。藉複雜的空調系統作嚴謹地人工環境控制則 似乎是必要的。例如：恆溫(21±2℃)與恆濕(相對溼度 60±10%)、藉全 換氣(10∼18 次／小時)來避免有毒物質與病源在室內的堆積、以過濾 與各相鄰區室間的氣壓差確保污染原無法進入實驗室或散佈出去等，
P3 級實驗室各相關區域溫度、相對溼度、壓力、潔淨度及落菌數比較 表詳如表5.1。事實上，這類空調系統更常見於與電腦相關的半導體、
積體電路工廠廠房以及手術設施、加護及傳染病房等醫院建築。
表5.1 各區域溫度、相對溼度、壓力、潔淨度及落菌數比較表 項
次 區域 溫度℃ 相對濕 度(%)
壓力
（Pa）
潔淨 等級
落菌數
（CFU）
一 P3 級實驗室 21±2℃ 60±10% -45 10,000 ≦10 個/m3 二 AIR LOCK 21±2℃ 60±10% -30 10,000 ≦10 個/m3 三 緩衝室 21±2℃ 60±10% -30 10,000 ≦10 個/m3 四 準備室（間） 21±2℃ 60±10% -15 5,000 ≦17.6 個/m3 五 更衣室及氣閘
(Air Shower) -15 5,000 ≦17.6 個/m3 六 準備前室 21±2℃ 60±10% -15 5,000 ≦17.6 個/m3 七 走道 21±2℃ 60±10% ±0
所謂「全換氣」即不循環使用經溫、溼度即過濾處理的環境空氣，
一般而言，即使僅使用部份循環之空氣，仍無法確保實驗室環境同時 必須要求的長期之高潔淨度與低臭氣。
此外，當空調系統循環使用過的空氣時，對空氣之質與量應符合 要求。而具公害性的P3 級實驗室所排出的空氣，應依污染源之種類、
排出量、可能造成之危害等一併進行分析，以利決定妥當的處理方式。
在標準化實驗室設施中，僅以各實驗室作個別恆溫、恆濕控制，
實難以達成整體設施之環境控制要求，故多採用全換氣的中央空調系 統。這類空調之英文簡寫為HVAC，即 Heating, Ventilating and Air Conditioning system，其組成的四部份主要元件如下：
一、空調主機（air handling system）：其構造包括
（一）進氣與排氣之主風車，
（二）應用冷卻與加熱系統供應的冷、熱源調整進氣之溫、溼度等之 熱交換盤管（coil），
（三）各式過濾網，
（四）風速、風壓、溫度與溼度之各種感知器與調控管路之自動閥門，
（五）防震與消音裝置等五類元件。
其中的過濾網多又分成數層，由近空調主機進風口之初級 與中級過濾網，進而依設施所要求的室內空氣品質等級，增加 層可有效去除空氣中微粒子的終級過濾網，即HEPA 過濾網
（high efficient particulate filter; HEPA）進風及排風管路。
二、冷卻系統（cooling system）：冷卻除使進氣溫度降低，其為除濕的 最常用方法。除非設施所需的空調規模非常小，在全換氣的原則 下，傳統上較經濟的中央空調冷卻系統為水冷式，即由冰水主機 製造系統供應7∼9℃的冰水，由循環幫浦將冰水送至空調主機之 盤管進行熱交換。當所供應之冰水高於10℃時，常常難以達到 P3 級實驗室要求的溼度。由於這類空調系統在啟動後是不再完全關 閉，故通常含主、副二空調主機，以因應故障與例行之維護。再 者，連接緊急發電機（至少二組，以便交替使用）似乎也是非常 必要的，尤其在全年高濕的台灣，不僅鼓風車不可停止，以便維 持室內的通氣，冷卻系統也必須連接緊急發電機，以免打入高濕 的外氣，而造成室內溼度突然的增高，而嚴重結露。
三、加熱與加濕系統（heating and humidifying system）：無論在寒冷乾 燥或高溫高濕的氣候，進氣之加溫皆是必須的，在濕度高的氣候 下，經冷卻所「擠乾」的空氣溫度，通常已遠低於室內所要求。
而在寒冷乾燥的氣候下，則先將進氣加溫，進而以冷卻與加濕進 氣來調整室內所訂定之溫、濕度。在P3 級實驗室所需的高速率全 換氣空調系統中，僅應用電熱式（heat coil）的加熱系統是難以滿 足要求，多以熱水或蒸氣供應系統，作為供應空調主機的熱源，
而加濕則依賴蒸氣。再者，滅菌機械也需要蒸氣與熱水之供應系 統方能運作，故標準化的P3 級實驗室必須有一全年無休的蒸氣與 熱水供應來源。
四、進風與排風管路系統（air ductal system）：在一隔間如迷宮般的 P3 級實驗室中，空調管路勢必如血管般的分支，為確保能維持各區 室空間所需要的進氣量，在各進風管末端處，常須裝設恆定風量 的終端調節箱（constant air volume regulator; CAV）或可變風量終 端調節箱（variable air volume regulator; VAV），來控制進入每一特 定空間的空氣速率。在這些終端調節箱處，也常有以小型電熱式 的盤管及或加濕裝置，使各室可將進氣作再次些微的調整，以利 該空間所需之溫、溼度。
實驗室設施的空調系統不僅佔設施總造價的三分之一以上；在運 轉時所耗損之能源，可達整體設施之五分之四；故在例行維護上所需 投入的關注，並不亞於實驗室進行的實驗工作；再者，其部份重要元 件的壽命不長，故造價、維持與折舊之昂貴程度，遠高於大型的籠具 洗滌與滅菌機械。在全年高溫、多濕、空氣品質惡劣的台灣，實驗室 設施的規劃與經營者，實不得不對這人工環境控制系統的設備有一定 程度的認識。其設計規劃重點如下：
一、應採用全換氣(10∼18 次/小時)的中央空調（Heating, Ventilating and Air Conditioning system, HVAC）系統。
二、實驗室內應保持恆溫（21±2℃）與恆濕(相對溼度 60±10%)。
三、HEPA 濾網對於 0.3 微米（μm）的粒子，最少要具有 99.97% 的 捕集效率。
四、HEPA 過濾網箱應於易更換、不會造成實驗室污染的位置。送風系 統應經過HEPA 濾網過濾。
五、每一濾網應備有可完全密封之風量調節閥，安裝位置應於實驗室 房間的天花板送風位置。
六、HEPA 濾網應儘可能安裝於接近空氣有害物發生源之位置，使受污 染的管道系統長度減到最少。
七、HEPA 濾網安裝時，其框架或是外箱體和風管之接口處，應備有防 漏設施如防漏接頭等，以確保密閉。
八、HEPA 濾網應具有可完全密閉之風量調節閥，以利除污之進行，並 應具適當測試口（如在過濾器前端以施放微粒，後端以進行表面 掃描），以允許在現場施放驗證微粒（如 DOP 或 PAO），與利用掃 瞄技術做洩漏測試。
九、HEPA 濾網必須預留消毒孔及測試孔。
十、排氣風車應設置於HEPA 濾網下游接近排出口之處，且呈負壓之 型態。
十一、實驗室之換氣須考慮抽氣設備（如生物安全櫃）之風量需求，
若抽氣設備之抽氣風量無法忽視時，須有適當之配合設計，以防 止抽氣設備之運轉造成室內通風換氣之特性失常。
十二、冰水主機製造系統供應7∼9℃的冰水，由循環幫浦將冰水送至 空調主機之盤管進行熱交換。
十三、空調主機及冷卻系統應至少二組且需連接緊急發電機，以因應 停電、故障與例行之維護。
圖5.13 緊急發電機
十四、在各進風管末端處，須裝設恆定風量的終端調節箱（constant air volume regulator; CAV）或可變風量終端調節箱（variable air volume regulator; VAV，換氣不建議採 VAV 設計，但若因空調設施維護人 力不足等因素而必須採用VAV 系統時，同一時間進氣側與排氣側 建議只能有一側實施 VAV 控制，另一側之 VAV 功能宜暫時關 閉。），來控制進入每一特定空間的空氣速率。
十五、在終端調節箱處，應有以小型電熱式的盤管及加濕裝置，使各 室可將進氣作再次些微的調整，以利該空間所需之溫、溼度。
十六、為使各區室的內的空氣對流均勻，並有效的控制室內的溫、溼 度，進風管口通常設於天花板上，而排風管口則在腰牆以下，此 即所謂的下排氣。
圖5.14 下排氣
十七、供氣系統與排氣系統應採互鎖式設計，以防止排氣側失效時造 成室內正壓。
十八、在排風管口添增容易換裝的初級過濾網，則可避免室內灰塵、
動物毛髮與皮榍等進入排風管中。
十九、排風管在進入排風主幹管前，應以逆止風門（back draft damper）
減少排風逆流造成區室間的相互污染。
二十、屋頂排氣口和新鮮外氣引入口應有15 公尺以上之水平距離，且 不得於排出口設置雨遮等妨礙排氣。
圖5.15 屋頂排氣口
廿一、排氣應完全經過HEPA 箱處理後始能排出戶外，且不得採回風 系統設計。
圖5.16HEPA 箱
廿二、排出的空氣須經過焚燒裝置處理才排出，屋頂排氣口排氣速度 至少以15m/sec 之速度垂直排出室外。
廿三、送排風管應採不銹鋼或其他耐酸鹼、高強度之材料，風管之連 接應採氣密工法，以防止風管銹蝕或洩漏。
圖 5.17 排風管應採不銹鋼材料
廿四、風管管路設計應增加適當的避震消音裝置，可將因全換氣要求 所致的風速過快，進而產生的噪音降至最低。
圖 5.18 避震措施
廿五、空調系統為避免各實驗室與一般區域造成相互感染，故各實驗 室與一般區域的空調系統均應該有各自獨立的排氣系統，不可與 實驗室外之排氣管路並聯。
廿六、進氣則應用 100％戶外空氣，不能取用不同等級區域之空氣替 代，使用全換氣系統，不可使用回風。
廿七、在實驗區、緩衝區及工作區等部份區室與其相鄰之區域間應具 備氣壓差，為了不使P3 級實驗室污染室外，室內應保持負壓，而 為了保持負壓，此區域的換器量應該是進入的氣流量小於出去的 氣流量，例如：P3 級實驗室的負壓值約為-45PA、緩衝區的負壓值 為-30PA、更衣室的負壓值約為-15PA、走廊的負壓值為±0。