華夏機構典藏 HWHIR : Item 987654321/756

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華夏技術學院

資產與物業管理研究所

在職專班碩士論文

住宅類建築物給水系統的管線內部清潔週期之

研究-以大台北地區為例

Water System residential buildings within

the cleaning cycle of the pipeline - A Case Study

of Taipei Area

研究生：黃士真

指導教授：陳建謀博士

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誌謝

本碩士論文得以順利完成，我要感謝的人很多，首先我要感謝我的指導教授陳建謀博士，在論文撰寫期間不斷的給予指導，實驗過程中遇到挫折時協助我解決問題，乃至論文順利完成。口試期間，非常感謝口試委員譚義績博士、陳哲鑫博士百忙撥冗指導，並提供許多寶貴的意見，使本論文得更趨完整，特此致上誠摯謝意。在學期間感謝我們班導師-陳俐茹老師及謝百鈎、李隆盛、黃裕鈞、楊子儀、方豪、沈明展、林世俊、史經文等老師們的教導，讓我在研究所期間獲益良多。還有系辦的田蕙綺小姐及張宏宇學弟，有你們真好。至於我的同窗至友黃鼎昇、羅俊興、蔡培元、萬吉祥、杜炳維、廖振仁、詹旭斌、黃漢欽、關靖同學陪我走過求學的這兩年，在此一併誌謝。感謝良源科技股份有限公司林世俊董事長在我求學及論文寫作階段全力的支持及指導，感謝我的清潔團隊-潔之方事業黃昭贊董事長、李錫涓經理、黃美羨小姐、雷文川主任、七福環保邱比特先生及台技水質環保科技檢驗(股) 公司陳慶洲主任全力的配合。再來就是要感謝本論文熱心提供案場的住戶、蔡易璋學長、詹旭斌同學、萬吉祥同學及吳秋遙學弟大力相助，在此表示感謝。最後，謹以本論文獻給爸爸、媽媽、啟棠哥哥、啟年弟弟（感謝你們一直以來的關心），我最親愛的家人公公、婆婆、先生馬國忠、寶貝兒子誠億及承遠（謝謝你們的支持和體諒，讓我無後顧之憂的完成碩士學業），分享我畢業的榮耀。黃士真謹識于華夏技術學院資產與物業管理研究所民國一百年八月

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住宅類建築物給水系統的管線內部清潔週期之研究-以大台北地區為例

研究生：黃士真指導教授：陳建謀博士華夏技術學院資產與物業管理研究所 摘要 台灣隨著科技日趨發達，依目前的淨水處理技術而言，水源經過淨水廠處理後的出流水大都能夠符合自來水法規標準，然而自來水水質方面卻不完全理想，造成此現象主要是因為自來水配水管壁的二次污染而民眾還不自知；同時根據康健雜誌得調查日常生活中每個家庭一天當中用的水，約佔一天用水量的 98%，喝的水只佔 2%，而一般人因飲用水多已經過過濾或煮沸，故而完全忽略 98%的使用水，若是不乾淨將會引發傳染病或造成皮膚病，因此建築物給水管線的清潔維護將是我國邁向文明先進觀光產業國家所必須重視的重要課題。故本研究以高週波管線清潔法並選定大台北地區屋齡 5-30 年之住宅進行現場實驗，探討給水系統的管線使用鍍鋅鋼管或不銹鋼管之管線經高週波管線清潔法前中後之水質比較，以決定給水系統的管線內部清潔之最適清潔週期。經本研究分析大台北地區屋齡 5-30 年之住宅 11 處案場獲得以下三項結論: 1.歸納實驗確知不銹鋼管內溶出於自來水中之鐵(Fe) 值偏高且為各供應自來水淨水埸之鐵(Fe) 倍數比為 32 倍~∞倍，主要原因來自管線內壁產生腐蝕結瘤與新聞媒體報導給水系統管線大約 5 年以上就產生結垢並附著生物膜不謀而合。所以建議給水系統管線材質為不銹鋼管之內部清潔應以每五年清洗一次為宜。 2.歸納實驗確知鍍鋅鋼管內溶出於自來水中之鐵(Fe) 值偏高且為各供應自來水淨水埸之鐵(Fe) 倍數比為 60 倍~748 倍，主要原因來自管線內壁產生腐蝕結瘤，且鍍鋅鋼管(GIP)因使用僅十年後即行銹塞出現紅水之危害等，所以在 1992 年起鍍鋅鋼管(GIP)己經停止使用。為確保鍍鋅鋼管未更新為不銹鋼管之前，能夠繼續被使用，且要確保不出現銹塞紅水之現象，所以建議給水系統管線材質為鍍鋅鋼管之內部清潔應以每一年清洗一次為宜。 3.歸納本研究分析總菌落數自靜置開始日起至水體靜置第 15 天的總菌落數 1300 (CFU/mL) ＞［自來水水質標準為 100(CFU/mL)］為最高值，

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第 29 天的總菌落數降至 830 (CFU/mL)，第 45 天的總菌落數降至 5(CFU/mL)，表示微生物在第 45 天已完全死亡殆盡為第一次生物膜之生命週期；第ニ次生物膜之生命週期為第 45 天至 60 天的總菌落數為 15 (CFU/mL)，75 天的總菌落數為 690 (CFU/mL) 為最高值，第 75 天至 90 天的總菌落數為 5(CFU/mL)。而給水系統管線內自來水中總菌落數第 15 天的總菌落數 1300 (CFU/mL) 為最高值，有影響自來水品質，所以建議空屋時間超過 15 天給水系統管線應請清潔公司施作管線內壁的清洗及消毒，以確保自來水的品質。關鍵詞：濁度、PH 值、總溶解固體量水質［TDS］、有效餘氯、游離氨氮、大腸桿菌群、總菌落數

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Existing Residential Type buildings cleaning cycle of the

water supplysystem

- A Case Study of Taipei Area

Student：Shih-Chen Huang. Advisor：Dr.Jiann-Mou Chen.

Graduate Institute of Property Management Hwa Hsia Institute of Technology

ABSTRACT

Along with increasingly advanced technology of Taiwan, according to current Water purification technology, Water Plant treatment water through the most of the flowing water to meet water regulations and standards, but city water quality is not entirely satisfactory, the main cause of this phenomenon is due to city water distribution the second wall of water pollution and people not knowing; also with Health Magazine to investigate the daily lives of each family of the day with city water, accounting for about one day 98% city water, drinking water only 2%， and more than most people because of drinking water has been filtered or boiled, therefore completely ignored 98% of using water, if not clean will lead to disease or cause skin diseases, so clean and maintain the building water supply pipeline in Taipei will be advanced towards civilization, sightseeing industrial countries must pay attention to an important issue. Therefore, this study high-frequency pipeline cleaning method and selected age 5~30 in the greater Taipei area of residential housing for field experiments to explore the use of water supply system of

galvanized steel or stainless steel line pipe by the frequency of pipeline before the pipeline after cleaning method water quality compared to determine the water supply system of internal cleaning of the optimal pipeline cleaning cycle.

The analysis in this study or age of 5-30 years, the greater Taipei area of field case housing 11 to obtain the following three conclusions:

1. Summarized to ascertain stainless steel pipe dissolution in water in the iron (Fe)

and the high value of clean water and drinking places for the water supply of iron (Fe) multiple of ratio 32 rate ~∞rate, mainly resulting from the pipeline wall corrosion

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nodulation water supply system and news media reports about the pipeline more than five years to produce fouling and biofilm attached coincide. It is proposed pipeline water supply system made of stainless steel pipe of internal cleaning should be cleaned once every five years is appropriate.

2. Summarized to ascertain Galvanized steel pipe dissolution in water in the iron (Fe)

and the high value of clean water and drinking places for the water supply of iron (Fe) multiple of ratio 60 rate ~748rate, Mainly due to corrosion resulting from the pipeline wall nodules, and galvanized steel pipe (GIP) is only ten years after the use of the line plug appears red rust water hazards, so in 1992 galvanized steel pipe (GIP) has been discontinued. To ensure that galvanized steel pipe stainless steel tube is not updated as before, to continue to be used, and the plugs to ensure no rust red water phenomenon, it is recommended that water supply system pipe made of galvanized steel pipe of internal cleaning should be cleaned once per year appropriate.

3. Summarized this research and analysis since the Total Bacterial Count in the standing body of water standing start date to the 15th day of the Total Bacterial Count 1300 (CFU / mL)> [water quality standards for 100 (CFU / mL)] as the highest value, 29 days reduced the Total Bacterial Count 830 (CFU / mL), the 45th day of the Total Bacterial Count dropped to 5 (CFU / mL), said micro-organisms in the death of the first 45 days has been completely exhausted for the first cycle of biofilm of Health; the students first ni biofilm cycle times for the first 45-60 days of Total Bacterial Count 15 (CFU / mL), 75 days, the Total Bacterial Count of 690 (CFU / mL) as the highest value, the first 75-90 days the Total Bacterial Count of 5 (CFU / mL). The water supply system, water pipes in the total number of colonies within the first 15 days of the Total Bacterial Count 1300 (CFU / mL) as the highest value, impact water quality, it is proposed that vacancy time of more than 15 days should be clean water supply system pipeline facilities for the pipeline company wall cleaning and disinfection to ensure water quality.

Keywords: turbidity、PH value、total dissolved solids [TDS]、Free Chlorine 、free ammonia、Coliform group、Total Bacterial Count

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目錄

誌謝中文摘要 ... I 英文摘要 ... III 目錄 ... V 圖目錄 ... VIII 表目錄 ... XI 第一章緒論 ... 1 1.1 研究動機與目的... 1 1.2 研究範圍 ... 2 1.3 研究方法、流程與內容... 3 1.3.1 研究方法 ... 3 1.3.2 研究流程與內容 ... 5 第二章文獻回顧 ... 6 2.1 給水系統管線維護之相關文獻... 6 2.1.1 給水系統 ... 6 2.1.2 給水系統管線的維護 ... 6 2.1.3 給水系統管線之耐用年限 ... 6 2.2 影響給水系統管線腐蝕及劣化之相關文獻... 9 2.2.1 腐蝕之成因 ... 9 2.2.2 劣化之探討 ... 12 2.3 給水系統管線之生物膜的相關文獻... 16 2.3.1 生物膜之相關文獻 ... 16 2.3.1.1 微生物與介質之接觸 ... 16 2.3.1.2 吸附 ... 17 2.3.1.3 形成微菌落 ... 18 2.3.1.4 生物膜生成 ... 18 2.3.1.5 菌體脫附 ... 18 2.3.2 給水系統管線的生物膜之相關報導探討 ... 19 2.4 給水系統的管線內部清潔方式及週期之相關文獻 ... 23 2.4.1 給水系統的管線內部清潔方式 ... 23

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2.4.2 給水系統的管線內部清潔週期之探討 ... 24 第三章建築物的給水管線系統與材質 ... 30 3.1 建築物給水計畫之探討... 30 3.1.1 給水系統之組成 ... 30 3.1.2 給水方式之探討 ... 32 3.2 給水系統的管線材質之探討 ... 38 3.2.1 常用建築給水系統的管線材質探討 ... 38 3.2.2 現有建築管線類型及材質整理 ... 39 第四章案場給水系統管線內部清潔實驗結果與討論... 42 4.1 管線內部清潔方法... 42 4.2 個案的實驗 ... 48 4.3 實驗結果 ... 92 4.3.1 不同屋齡住宅類建築物之給水系統管線的清潔前、中、後水質的濁度變化... 92 4.3.2 不同屋齡住宅類建築物之給水系統管線的清潔前、中、後水質的 PH 變化... 95 4.3.3 不同屋齡住宅類建築物之給水系統管線的清潔前、中、後水質的總溶解固體量(TDS :Total Dissolved Solids) 變化. ... 98 4.3.4 不同屋齡住宅類建築物之給水系統管線的清潔前、中、後水質的有效餘氯變化... 101 4.3.5 不同屋齡住宅類建築物之給水系統管線的清潔前、中、後水質的游離氨氮變化... 104 4.4 討論 ... 109 第五章實驗室水體靜置水管中之水質實驗分析... 112 5.1 實驗室水體靜置水質觀測 ... 112 5.1.1 實驗步驟 ... 112 5.1.2 實驗流程 ... 113

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5.1.3 水體靜置之水質採樣時程規劃 ... 114 5.2 實驗結果 ... 121 5.2.1 水體靜置之總菌落數的水質變化 ... 121 5.2.2 水體靜置之大腸桿菌群的水質變化 ... 123 5.3 討論 ... 125 第六章結論與建議 ... 126 6.1 研究結論 ... 126 6.2 建議 ... 127 參考文獻 ... 128 A.中文文獻... 128 B.外文文獻... 130 附錄一給水系統的管線內部清潔週期之試驗與調查... 132

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圖目錄

圖一、研究範圍示意圖 ... 3 圖二、本研究流程與內容 ... 5 圖三、影響腐蝕的因素 ... 9 圖四、故障率的時間變化 ... 12 圖五、劣化的概念 ... 13 圖六、管線內部劣化原因 ... 14

圖七、生物膜生長示意圖(Montana State University Center for Biofilm Engineering，2011) ... 16 圖八、給水系統計畫 ... 30 圖九、建築之給水系統示意圖 ... 31 圖十、給水系統構成圖 ... 31 圖十一、自來水直接給水方式 ... 34 圖十二、泵直接給水方式 ... 36 圖十三、壓力水槽給水方式 ... 36 圖十四、高架水槽給水方式 ... 37 圖十五、建築物給水系統常用管線材質演進... 39 圖十六、高週波清洗設備的原理 ... 43 圖十七、高週波清洗設備之操作盤面 ... 43 圖十八、高週波清洗設備之空壓機解說圖 ... 44 圖十九、大台北市區(台北市、新北市)的住宅類建築物給水管線清潔週期研究的實驗流程圖 ... 48 圖二十、本研究調查樣本-自來水供應水場的水品質統計... 55

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圖二十一、不同屋齡住宅類建築物之給熱水管線的清潔前、中、後水質的濁度變化 ... 94 圖二十二、不同屋齡住宅類建築物之給冷水管線的清潔前、中、後水質的濁度變化 ... 94 圖二十三、不同屋齡住宅類建築物之給熱水管線的清潔前、中、後水質的 PH 值變化 ... 97 圖二十四、不同屋齡住宅類建築物之給冷水管線的清潔前、中、後水質的 PH 值變化 ... 97 圖二十五、不同屋齡住宅類建築物之給熱水管線的清潔前、中、後水質的總溶解固體量變化 ... 100 圖二十六、不同屋齡住宅類建築物之給泠水管線的清潔前、中、後水質的總溶解固體量變化 ... 100 圖二十七、不同屋齡住宅類建築物之給熱水管線的清潔前、中、後水質的有效餘氯變化 ... 103 圖二十八、不同屋齡住宅類建築物之給冷水管線的清潔前、中、後水質的有效餘氯變化 ... 103 圖二十九、不同屋齡住宅類建築物、不同水塔清洗頻率、給熱水管線材質不同-清潔前的濁度與清潔前的總溶解固體量及清潔中的鐵與不同供應淨水廠的濁度、總溶解固體量、鐵之變化 ... 107 圖三十、不同屋齡住宅類建築物、不同水塔清洗頻率、給熱水管線材質不同-清潔前的濁度與不同供應淨水廠的濁度之變化 .. 107 圖三十一、不同屋齡住宅類建築物、不同水塔清洗頻率、給熱水管線材質不同-清潔前的總溶解固體量(TDS)與不同供應淨水廠的總溶解固體量(TDS)之變化 ... 108

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圖三十二、不同屋齡住宅類建築物、不同水塔清洗頻率、給熱水管線材質不同-清潔中的鐵 Fe 與不同供應淨水廠的鐵 Fe 之變化 ... 108 圖三十三、水體靜置水管中之水質變化實驗研究流程圖... 113 圖三十四、水體靜置之總菌落數的水質變化圖... 122 圖三十五、水體靜置之大腸桿菌群的水質變化圖... 124

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表目錄

表一、給冷水系統與給熱水系統的耐用年限... 7 表二、給冷水系統的管線/給熱水系統的管線與不同材質的耐用年限 8 表三、給水系統的管線內部劣化內容與現象... 14 表四、給冷水系統的管線內部與給熱水系統的管線內部劣化內容與不良現象 ... 15 表五、給水系統的管線內部清潔方式 ... 23 表六、給水系統的不同管線材質清潔注意事項... 24 表七、給水方式分析表 ... 33 表八、給水系統的管線之最小水壓需求 ... 35 表九、金屬管主要用途 ... 40 表十、非金屬管主要用途 ... 41 表十一、調查樣本之建築物背景資料之數量... 49 表十二、建築物屋齡調查樣本數量表 ... 50 表十三、建築物屋齡調查樣本-給水管線的更新過或維修的統計表. 51 表十四、建築物屋齡調查樣本-水塔清洗頻率的統計表... 52 表十五、建築物屋齡調查樣本-自來水供應水場的統計表... 53 表十六、本研究調查樣本-自來水供應水場的統計表... 55 表十七、給熱水管線的濁度水質變化表 ... 92 表十八、給冷水管線的濁度水質變化表 ... 93 表十九、給熱水管線的 PH 值水質變化表 ... 95 表二十、給冷水管線的 PH 值水質變化表 ... 96

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變化表 ... 98

表二十二、給泠水管線的總溶解固體量(TDS :Total Dissolved Solids)水質變化表 ... 99 表二十三、給熱水管線的有效餘氯水質變化表... 101 表二十四、給冷水管線的有效餘氯水質變化表... 102 表二十五、給熱水管線的游離氨氮水質變化表... 104 表二十六、給冷水管線的游離氨氮水質變化表... 105 表二十七、不同屋齡住宅類建築物、不同水塔清洗頻率、不同給水系統管線材質、不同供應淨水廠-清潔前的濁度與清潔前的總溶解固體量及清潔中清潔前的鐵之變化... 106 表二十八、個案與淨水埸之鐵、TDS 比較 ... 110 表ニ十九、水體靜置之水質採樣第 1 次至第 10 次時程規劃表.... 114 表三十、水體靜置之總菌落數的水質變化表... 121 表三十一、水體靜置之大腸桿菌群的水質變化表... 123

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第一章緒論

台灣隨著科技日趨發達，依目前的淨水處理技術而言，水源經過淨水廠處理後的出流水大都能夠符合自來水法規標準，然而自來水水質方面卻不完全理想，造成此現象主要是因為自來水配水管壁的二次污染而民眾還不自知；同時根據康健雜誌得調查日常生活中每個家庭一天當中用的水，約佔一天用水量的 98%，喝的水只佔 2%，而一般人因飲用水多已經過過濾或煮沸，故而完全忽略 98%的使用水，若是不乾淨將會引發傳染病或造成皮膚病，因此建築物給水管線的清潔維護將是我國邁向文明先進觀光產業國家所必須重視的重要課題。故本研究以高週波管線清潔法並選定大台北地區屋齡 5-30 年之住宅進行現場實驗，探討給水系統的管線使用鍍鋅鋼管或不銹鋼管之管線經高週波管線清潔法前中後之水質比較，以決定給水系統的管線內部清潔之最適清潔週期。本章共分為三節，第一節為研究動機與目的，第二節為研究範圍，第三節為研究方法、流程與內容，分別說明如下：

1.1 研究動機與目的

給水系統於住宅類建築物就扮演著重要的角色，且該系統擔任自來水的接收、輸送、保存安全而衛生的飲用水。給水系統於住宅類建築物使用者而言，水槽(池)或管路一但因為管線內壁產生銹蝕結垢、裂縫或其他因素，致水質變質變濁，對住戶的飲用水衛生產生不良的影響，所以該系統運作的正常與否，對使用者的日常生活可說是息息相關，若無良好的維護管理，勢必影響住戶的給水系統之機能及耐用壽命的減少。台灣隨著科技日趨發達，依目前的淨水處理技術而言，水源經過淨水廠處理後的出流水大都能夠符合自來水法規標準，然而自來水水質方面卻不完全理想，造成此現象主要是因為給水系統的管線內壁自來水受到二次污染而民眾還不自知；同時根據康健雜誌得調查日常生活中每個家庭一天當中用的水，約佔一天用水量的 98%，喝的水只佔 2%，而一般人因飲用水多已經過濾或煮沸，故而完全忽略 98%使用水的水質是否乾淨，不乾淨的自來水將會引發傳染病或造成皮膚病，因此建築物給水系統管線內部的清潔維護將是我國邁向文明先進觀光產業國家所必須重視的重要課題。有鑑於給水系統管線內部清潔維護是如此重要且是長期以來被大家所忽略的事情，目前已有業者開發出利用震波震動或水管壓力控制….等之應用於給水系統管線內部的清潔，但多數人卻不知道到底給水系統管線內部清潔維護應該間隔多久的時間來施作做一次，故本研究之目的為從文獻及以個案實驗的角度來探討建築物給水系統的管線內部清潔週期。

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住宅類建築物給水系統的管線內部清潔週期之研究-以大台北地區為例的預期效益及目的如下: 1.建構住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)採用鍍鋅鋼管的管線內部最適清潔的週期。 2.建構住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)採用不銹鋼管的管線內部最適清潔的週期。

1.2 研究範圍

基於上述的研究動機與目的，本研究之主要研究範圍限定如下: 1.住宅類型及使用目前台灣地區建築物以住宅型態為最多數，所以公寓住宅或透天住宅為都市最常見的兩種住宅類型。本研究選定住宅類型為主要研究對象，而建築物使用方面以住宅使用單元為限，並排除住宅與商辦混合使用之情形。 2.住宅類建築物研究範圍以大台北地區的住宅類建築物為研究範圍。 3.給水系統及項目本研究參考依江哲銘等,(1995)A2〝集合住宅管線系統調查與設置準則之研究〞的分類方式為架構，集合住宅管線系統分為(1)給冷水系統(2)給熱水系統(3)排水系統。住宅類建築物給水系統分別為(1) 給冷水系統(2)給熱水系統，但本研究針對給水系統的管線內部清潔週期。本研究的範圍如圖一所示。

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自來水直給方式高架水槽給水方式泵直接給水方式壓力槽給水方式燃瓦斯熱水方式電能型熱水方式太陽能熱水方式給冷水系統給熱水系統排水系統污水排水雨水排水雜項排水源頭側:下水蓄水池、泵浦設施、垂直管道間、上水蓄水池。(共用部分) 傳輸側:計量錶組、閥類、冷水管線、支撐架。(專有部分) 末端側:水龍頭(水栓)。(專有部分) 源頭側:冷水進水閥、逆止閥、安全閥、熱水器、熱水出口閥。(專有部分) 傳輸側:給熱水管線、支撐架。 (專有部分) 末端側:蓮蓬頭、水龍頭(水栓)。(專有部分) 源頭側:冷/熱水進水閥、衛生器具、落水頭、洗衣機、廚房設備。傳輸側:排水管線、通氣管、支撐架。末端側:污水/雨水下水道、社區污水處理設備。圖一、研究範圍示意圖

1.3.研究方法、流程與內容

1.3.1 研究方法根據上述之動機、目的及方法，並確定研究方向後，並進行國內外相關文獻之蒐集，並檢討目前建築物給水方式與組成及給水系統的管線材質，藉由住宅類建築物的個案中給水系統的管線內部清潔實驗與調查，及水體靜置於 PVC 管中並觀察水質中微生物生長的變化，藉由預定規劃採樣時間及水質的樣本，每不同時間採樣的水質送委託實驗室，並依據化驗的數據與實作實驗的數據提出本研究的結論與建議。本研究之架構與流程步驟，玆分別說明各項研究工作項目之內容如下: 1.既有文獻回顧與資料整理本研究首先針對國內外現有給水系統的管線維護、給水系統的管線之耐用年限、給水系統的管線腐蝕及劣化暨給水系統的管線中自來水的微生物之研究包括(1).微生物與介質之接觸(2). 吸附(3).形成微菌落(4).生物膜生成(5).菌體脫附等五個階段的循環及給水系統的管線內壁有關生物膜生成的相關報導，給水

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系統的管線內部清潔方式及週期……等相關文獻回顧與資料整理，以暸解現今國內外相關研究之現況，並確立本研究之研究目的及範圍。 2.建築物的給水管線相關課題本研究首先針對國內外現有各種不同住宅類建築物的給水計畫及給水系統的管線材質之相關文獻回顧與資料整理以確立住宅類建築物的給水方式及法規規定的管線材質的演變。建築物給水計畫包含(1).給水系統之組成(2).給水方式之探討，而給水系統的管線材質之探討包含(1).常用建築給水系統的管線材質探討 (2).現有建築管線類型及材質整理，並確立給冷水系統的管線採用何種材質?及給熱水系統的管線採用何種材質?。 3. 給水系統的管線內部清潔週期之實驗與調查蔡宗潔,(2007)A3，〝建築物管線老化、劣化檢測修復〞指出給水系統管線內部清潔方式共計有四種：1、化學藥品清洗法 2、高速回旋氣流法 3、臭氧水管清洗 4、高週波清洗法。並於該研究計畫的個案執行成果小結中詳載:建築物內管線常因內埋與日積月累之使用而無法清洗，致使管內容易堆積無數之髒污而影響飲用水之品質，但本計畫透過日本高週波清洗設備使用，經使用前後採樣水體之檢驗報告顯示，此工法確有潔淨管路之功效。因此本研究的給水系統的管線內部清潔採用高週波清洗法之工法。既有建築物基本資料的調查與住宅建築物個案之給水系統的管線內部清潔前、清潔中、清潔後的水質變化之數據，依據各項數據作每個案比較分析。依台北市自來水事業處(1999) ，〝台北市用水設備設計、施工、檢驗作業規範〞確定屋齡在 19 年以上住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)的管線使用鍍鋅鋼管之材質及屋齡在 18 年以下住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)的管線使用為不銹鋼管，給水系統的管線使用鍍鋅鋼管或不銹鋼管是本研究之管線內部清潔週期之標的物，此研究目的要達成給水系統的管線內部清潔之最適的週期。 4. 水體靜置水管中之水質變化實驗研究給水系統的管線內壁的粗糙或結垢為生物膜生長的良好場所，生物膜不但提供細菌保護作用，生物膜上的細菌對於各種抑菌因子如白血球、化學殺菌劑、抗生素等，有較佳抵抗力。因 PVC 管之管壁內光滑度較鍍鋅鋼管與不銹鋼管更光滑，所以生物膜較不易附著生長。所以採用 PVC 管材(聚氯乙烯塑膠管)為最佳選擇，藉以進行自來水的水體靜置於 PVC 管(聚氯乙烯塑膠管)內，以各種不同靜置時間的水質變化來觀察水中的生物膜上的細菌增減數

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量，建構各種不同靜置時間的水質變化來觀察水中的總菌落數及大腸桿菌數之增減是否會影響給水系統中的自來水品質。

1.3.2 研究流程與內容

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第二章文獻回顧

2.1給水系統管線維護之相關文獻

2.1.1給水系統全省各淨水廠的自來水藉由與市鎮鄉既有自來水配水幹管相連接並引入建築物內後，以建築物內部事先埋設之給水系統的管線直接對各給水衛生器具。此種供水應自來水不須經加熱或冷卻設備，而係直接對各給水衛生器具供應，故一般稱為「給冷水系統」。若自來水須瓦斯熱水器、電能熱水器及太陽熱水器經加熱，熱水提供給沐浴與烹飪及保溫器具使用故一般稱為「給熱水系統」。依江哲銘等,(1995)A2〝集合住宅管線系統調查與設置準則之研究〞指出給水系統大體上分為給冷水統和給熱水系統。 2.1.2給水系統管線的維護從現代化生活中，建築物給水系統與每個人的日常生活關係密切也是最貼近日常生活的環境設施。而給水系統宛如人體的血管一般，帶著充沛自來水供給建築物的使用者使用，若該系統出現堵塞將會影響設備機能。目前住宅類建築物的給水系統的老化的問題並未引發大規模的討論與研究。鄭振利等, (2001) A1〝台灣住宅建築給水配管的使用年限之研究-以台北市六棟建築為例〞指出國內住宅建築給水系統之管線大多為埋管式，因此初期老化及腐蝕不易得知，無法採取適當的維護以減緩老化及腐蝕。住宅建築物給水系統之管線經常衍生出漏水、水質受ニ次污染等影響生活品質的相關問題。當使用者發現管線發生堵塞、水流量變小、漏水、水質變黃等現象時，往往已經錯過了最佳的維護時機，此時的維護不但所付出的代價相對較高，且使用者之對策也常常只是治標不治本的方法。反觀技術先進的歐、美、日，已有相當完備的管理體系在進行維護工作。 2.1.3給水系統管線之耐用年限依據何恭聖,(2002)A4〝住宅給排水衛生設備健康檢查之研究〞

於

建築結構體與給排水衛生設備的耐用年數表，載明指出一般而言建築構造體的耐用壽命為30~65年，給冷水系統的管線耐用壽命約10~30年，給冷水系統的器具耐用壽命約10~20年，給熱水系統的管線耐用壽命約10~30年，給熱水系統的器具耐用壽命約6~15年，本研究彙整給冷水系統與給熱水系統的耐用年限如附表一。

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表一、給冷水系統與給熱水系統的耐用年限文獻出處揚水泵冷水管線閥類馬桶水龍頭熱水器熱水管線洗臉盆財政部法定耐用年數 10 10 10 － 10 － 10 －台灣科技大學調查－ 15 －－－－－－台灣成功大學調查－－－ 20 10-15 15 20 20 法定耐用年數 15 15 15 －－ 6 15 －建設省營繕部調查 (預防保全/事後保全) 7.5/16 GIP 20 SUS 30 鑄鐵 6.7/10 銅 5/10 30 15 10 － 30 建築學會 15 GIP 20 20 25 －－ 18 25 九保井敬二調查 (預防保全/事後保全) 10/15 － 5/10 －－－－－小林清周 15 20 20 25 －－ 18 25 建築設備維持保全推進協會(BELCA) 15 SUS 30 － 25 20 10 12 25 建築業協會(BCS) 17 18.1 －－－ 8.2 14.9 －日本建築保全中心－ 20/30 －－－－ 20/30 － ASHRAE HandBook 1980 20 －水力式15 空力式20 自力式10 －－－－－美國 ASHRAE Jounal 1980 20 －水力式15 空力式20 自力式10 電氣式14 －－－－－資料來源:何恭聖,(2002) A4 本研究補充整理

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依據蔡靜宜,(2008)A5〝從物業管理觀點探討既有建築物給排水管路診斷修復〞於給排水管路之耐用年限表載明指出給水系統的管線材質為鍍鋅鋼管耐用壽命約10~20年，給水系統的管線材質為銅管耐用壽命約15~30 年，給水系統的管線材質為不銹鋼管耐用壽命約30年，本研究補充整理給冷水系統的管線/給熱水系統的管線與不同管線材質的耐用年限如附表二。表二、給冷水系統的管線/給熱水系統的管線與不同材質的耐用年限給冷水系統管線的材質給熱水系統管線的材質文獻出處聚氯乙烯管銅管鍍鋅鋼管不銹鋼管聚氯乙烯管銅管鍍鋅鋼管不銹鋼管財政部法定耐用年數－－ 10 －－－ 10 －台灣科技大學調查－－－－－－ 15 －台灣成功大學調查－－－－－－ 20 －法定耐用年數－－ 15 －－－ 15 －建設省營繕部調查 (預防保全/事後保全) 20 －－ 30 － 30 － 30 建築學會－－ 20 －－－ 18 －病院設備協會 _－ _－ ₁₅ _－ _－ _－ ₁₅ _－小林清周－－ 20 －－－ 18 －建築設備維持保全推進協會(BELCA) 30 －－ 30 － 15 12 30 日本建築業協會(BCS) － 21 18.1 30 － 18 14.9 30 耐用年限平均值(四捨五入) 25 21 16 30 － 21 15 30 資料來源:蔡靜宜,(2008) A5 本研究補充整理

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2.2影響給水系統管線腐蝕與劣化之相關文獻

2.2.1腐蝕之成因腐蝕的發生可分為(1)化學性的(2)電化學的(3)物理性的三類，影響腐蝕發生的因素很多，但是會造成不同的腐蝕狀況。依劉培智A6〝腐蝕的原因與防止〞指出影響腐蝕之的因素如溫度、電位差、材料表面條件、侵蝕、應力、壓力等因素會影響給水系統管線腐蝕。影響腐蝕的因素如圖三所示。溫度其他電位差材料表面侵蝕不純物的影響時間應力壓力腐蝕因素圖三、影響腐蝕的因素 (1) 溫度的影響：若一材料內某一部份之溫度較另一溫度為高時，溫度較高的部分將成為陽極，而容易發生腐蝕現象。 (2) 電位差：當暴露在相同環境內之金屬間發生電位差，如將鋅和鐵同時浸入食鹽溶液內，因鋅在電動勢列內位置較鐵為高成為陽極而被腐蝕，另一方面，電動勢列內位置為較低的鐵卻受到保護。 (3) 表面的條件：表面的潔淨與否、有無薄膜之形成以及附著物存在，都會對腐蝕的引發及進行的快慢有極大的影響。 (4) 侵蝕的影響：材質表面若經輕微的摩擦破壞表面已形成的一層腐蝕薄膜，則露出的新金屬將發生腐蝕而加速損害，尤其當流體內有懸浮物質時，對於材料的侵蝕尤盛。 (5) 不純物的影響：不純物對於腐蝕的發生影響非常大，是腐蝕的主要原因之一，因此在防腐蝕方面必須特別注意。 (6) 時間的因素：一般而言腐蝕程度隨時間之增長而增加，但是

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有些行況下腐蝕率隨時間逐漸降低。 (7) 應力的因素：相同的材料，受張力者的材料較受壓力者的材料更糟且更快被腐蝕。而受有應力者的材料又較未受應力者的材料易於發生腐蝕，尤其在負荷接近或超過彈性極限時情況更為嚴重。 (8) 壓力：壓力對於材料的化學反應與氧化都有深切的影響。 (9) 其他因素的影響：其他如輻射的影響、充氣率的不同、濃度的不同、生物的影響、處理過程等等因素，都會影響材料發生腐蝕。腐蝕的發生普遍存在於大自然，我們周圍的金屬以及非金屬材料在大自然中暴露久了，材料本身皆會發生變質以致隨時間而退化。所以腐蝕為一自然的現象，但是因應材料所處環境的不同，造成腐蝕的程度也不盡相同。而腐蝕的形式舉凡點蝕、積物腐蝕、孔蝕、沖擊腐蝕、摩擦腐蝕…等等腐蝕方式的原因不盡相同，不在本研究之探討範圍之內。一般而言在以下的環境下將會加速材料腐蝕的程度： (1) 潮濕的空氣較乾燥的空氣更具腐蝕性 (2) 熱空氣較冷空氣更具腐蝕性 (3) 熱水比冷水容易發生腐蝕 (4) 污染的空氣中 (5) 酸比鹼易生腐蝕 (6) 鹽水比淡水的腐蝕作用高管線內壁沖磨腐蝕(Erosion Corrosion)是在原本即已受侵蝕的金屬表面，再因水流動磨擦而加速其腐蝕速度，發生機制是因流體流速過快而除去管線內壁保護膜(如金屬氧化物和碳酸鈣)。此種沖磨腐蝕是由於流體高速流動、擾動、流動方向突然改變及流體中懸浮物質的摩擦作用，而導致管線內壁表面凹陷或穿孔，彎度較大的管線內壁較易發生沖磨腐蝕。而管線內部腐蝕方面，Bitton,(1994)B1指出當管線內壁出現鐵細菌並附著，形成許多微小的腐蝕機制開始腐蝕，沿著水流的方向於管線內壁面上形成一層薄膜，此膜經過一段時間後變成大小不一的瘤狀結垢，期內充滿了氧化亞鐵和硫化鐵等物質。這種

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瘤狀結垢具有造成管線阻塞之可能性且沿著管線內壁周圍均勻生長，並導致管線內壁的腐蝕現象，故水中溶氧是管線內壁腐蝕的起因，而瘤狀結垢物為其腐蝕產物，若管線內壁環境中有鐵氧化菌存在，容易加速管線內壁結垢物的成長與阻塞。Harrison et al.,(2005) B2指出阻絕氧的供應，從而形成氧濃度差有利腐蝕反應進行，而菌體代謝的過程會對腐蝕產生催化作用。Kinzler et al.,(2003) B3指出以管線內壁腐蝕而言，在含鐵高的自來水中，鐵細菌分布廣泛、形態多樣(有桿狀、球狀、絲狀等)，鐵細菌能把水中溶解的亞鐵氧化成高鐵形式。Beech et al.,(2004) B4指出沉積於菌體周圍，鐵細菌常在自來水管線內壁附著生長，形成結瘤造成通水面積變小，並且還能形成氧濃度差而腐蝕管線內壁，使出現〝紅水〞惡化水質。 EPA指出我們的飲用水的供水系統最大一個問題為腐蝕，腐蝕主要原為氧化或化學作用。EPA估計，1380億美元將需要在未來 20年保持和取代現有的飲用水的供水系統和770億美元這將竭誠為供水系統的管線維修和恢復。 (http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/cr/corr_res_iron.html) B5 資料來源: (http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/cr/corr_res_iron.html) B5

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2.2.2劣化之探討依井上宇市等,(1995)B6，〝建築設備の維持保全と劣化診斷〞指出一般建築設備的劣化主要有下列三大類: (1)設備的物理劣化 (2)設備的機能劣化 (3)設備的社會劣化建築物的給水系統是很多是由設備、材料所構成的，而這一些設備以及材料也是由各種零件組成的，隨著時間以及使用的消耗磨損，這些設備的零件逐漸老化，而導致設備系統的「物理及機能劣化現象」。但是物理性的劣化卻會使設備發生故障，而降低原有的使用效能。因此當物理性劣化發展到最後，就是故障率的發生。依種田稔等,(1989)B7〝設備配管の改修と耐久設計指出故障率的時間變化如圖四所示，設備在初期使用時，由於處在試驗階段故障率較高，但是其故障率隨著時間降低。而在耐用年限中所發生的偶發故障，其故障率不大，但是一旦超過設備本身的使用年限，則磨損故障造成的故障率將越來越高。此時必須加以更新修復。圖四、故障率的時間變化B2 依佐滕文人,(1991)B8，〝建物更新における社會的要因の劣化現狀〞指出造成設備的社會劣化的因素非常複雜，較難加以推估及量化。與成大環境控制室,(1994)A7，〝新建築與設備的接點〞指出由於技術隨著時代的變遷而不斷的革新，社會要求水準提高導致人

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們對於原有設備機能已無法滿足，即所謂的「時代性的劣化」如圖五。時代性的劣化並不會影響到設備本身原有的機能，因此佐滕文人,(1991)B8指出社會劣化的與成大環境控制室,(1994)A6時代性的劣化不謀而合。故本研究以住宅類建築物的給水系統的管線內部為主要探討範疇，是以給水系統之管線材料的物理及性能的劣化為主。圖五、劣化的概念A8 給水系統的管線內部劣化內容與現象中以下是最常被舉例出來如表三所示。給冷水系統的管線內部與給熱水系統的管線內部跟劣化有關的項目彙整如表四所示。給水系統管線材質為鍍鋅鋼的劣化是因為管內腐蝕而產生紅水現象，經過這現象而產生漏水。石正義譯,(2000)A8，〝漏水問題與解決對策-設備編〞指出紅色銹水為自來水水質異常現象之一，產生紅色銹水的原因有(1)、鐵製自來水管線產生銹(2)、因鐵細菌引起(3)、錳與鐵混入自來水中。日本建構設備診斷機構,(2005)B9，〝設備配管の診斷，改修實務〞指出探討管線內部的劣化現象需要從水質、水量、管材強度著手。水質包含了生活用水品質與工業之空調、排水、洗淨、冷卻裝置用水及農業之食品、洗滌、飲食等用水。水量的供給包含供給的時間及壓力的充足與否。以及管材強度是否有漏水、破裂之現象。管線內部的劣化原因如圖六所示。

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表三、給水系統的管線內部劣化內容與現象給水系統的管線內部劣化內容給水系統的管線內部劣化現象 1. 腐蝕生鏽 2.管壁厚度變薄 3.管線自然脆化 4.管內結垢(微生物附著) 1.水量減少 2.紅色銹水 3.漏水 4.水質變差資料來源: 日本建構設備診斷機構,(2005) B9

，

本研究補充整理。

管線內部劣化原因

水量不足

水質不良

管材強度

壓力及用量不足

結垢生銹

管線漏水

圖六、管線內部劣化原因B9

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表四、給冷水系統的管線內部與給熱水系統的管線內部劣化內容與不良現象給水糸統管線材質及劣化內容給冷水系統的管線內部給熱水系統的管線內部管線材質劣化內容水量變少銹水漏水水質變差水量變少銹水漏水水質變差銹塊－－－－－－－－管壁變薄－－－－－－－－管線自然脆化－－ ◎ －－－ ◎ －聚氯乙烯管 PVC 管內結垢－－－ ◎ － ◎ 銹塊－－－－－－－－管壁變薄－－ ◎ －－－ ◎ －管線自然脆化－－－－－－－－銅管管內結垢－－－ ◎ － ◎ 銹塊 ◎ ◎ －－ ◎ ◎ －－管壁變薄－－ ◎ －－－ ◎ －管線自然脆化－－－－－－－－鍍鋅鋼管 GIP 管內結垢－－－ ◎ － ◎ 銹塊－－－－－－－－管壁變薄－－ ◎ －－－ ◎ －管線自然脆化－－－－－－－－不銹鋼管 SUS304 管內結垢－－－ ◎ － ◎ ◎:劣化伴隨不良現象－:無此現象資料來源: 日本建構設備診斷機構,(2005) B9

本研究補充整理。

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2.3給水系統管線之生物膜的相關文獻

2.3.1生物膜之相關文獻

生物膜(Biofilm)之結構由物理性、化學性和生物性所組合，其結構包含生物膜的厚度(Biofilm Thickness)、密度(Biofilm Density)和外形(Biofilm Suface Shape)等。Picioreanu et

al.,(1998) B10指出生物膜外形對反應之穩定性是重要因子之一，生物膜的密度影響生質量(Biomass)的濃度進而直接造成基質改變，這些因素所導致之反應對於能否建構完整生物膜是相當重要的。孫文益，(2005) A9指出管線內壁腐蝕，一般泛指為生物腐蝕(Microbially Influenced Corrosion,MIC)，微生物的快速增長，會改變管線周圍的物理和化學環境，進而增加管線內壁的腐蝕速率，嗜氧菌(Aerobic Microbes)會消耗氧氣，增生後在管線內壁面上形成一層生物膜。 2.3.1.1微生物與介質之接觸自來水中有機物質吸附至管線內壁(固體介質)（substratum）的表面上，造成介質表面性質改變，成為「條件介質」（conditioned substratum），而形成一種利於微生物附著之生長環境，稱之為

conditioning films （Donlan,2002）B5，產生吸附的菌體雖對管線

內部的粗糙度影響不大，但會改變管線內部的表面電荷和疏水性等表面特徵，同時提供微生物生長所需營養物質，為菌體發生黏附創造有利條件。當環境中的微生物隨著自來水中移動，則有機會與介質表面接觸（圖七步驟5→步驟1）然而，不同材質的給水系統管線與自來水接觸後，水中各種物質，如各種細菌微生物、蛋白質等可能會通過疏水作用、表面化合反應等作用吸附到給水系統的管線內部，吸附速率取決於水中養分的含量及水流特徵等（Tanyolac and Beyenal,199）B12。

圖七、生物膜生長示意圖(Montana State University Center for Biofilm Engineering，2011) B13

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2.3.1.2吸附 1.物理性吸附（Physical adsorption）當微生物接觸到介質表面後，菌體可藉由微細構造暫時性的吸附到介質表面，菌體分泌之胞外聚合物亦可能影響其吸附能力（圖七步驟1所示），而由於細菌種類、生長條件的不同和物體表面的差異，導致菌體吸附表面的機制也會不相同（Lee and Newman,2003）B14。菌體附著到介質表面的機制有以下幾種方式

（Costley and Wallis,2001）B15：

(1) 菌體表面經帶負電容易與介質表面產生靜電，產生菌體與介質表面互相吸引或排斥之現象。 (2) 介質表面電價先吸引一些水溶性的高分子化合物；其次，菌體在附著於其上。其藉由體表的鞭毛（flagella）、纖毛（fimbriae）和線毛（pili）直接附著，有時也可分泌多醣類化合物來幫助菌體附著在高分子化合物上。 (3) 重力作用直接促使些許菌體掉落在介質表面。 (4) 布朗運動也有助於菌體細胞與介質表面的碰撞與接觸。 (5) 其他化學結合力，例如：氫鍵；亦有助於細菌附著在物體表面上。由於此時菌體與介質表面是以微弱之凡得瓦力或靜電力的相互作用，在氫鍵、偶極矩、色散力等理化作用的控制下，部分菌體與給水系統的管線內部接觸，進而發生黏附，但這些黏附菌體仍作布朗運動，因此，流體剪切力（shear force）或其他物理化學因素會解除此黏附機制，此時，菌體處於一種不穩定的可逆附著（reversible attachment）狀態。發生可逆性吸附的菌體和有機物質都來源於水體中的懸浮性物質，因而水中微生物的種類和數量及其狀態都會決定可逆性吸附的發生速度和過程。 2.化學性吸附（Chemisorption）發生可逆性吸附後，有些菌體分泌大量具黏和作用的胞外聚合物，可將微生物、有機質和配水管壁緊黏繫在一起，使此附著作用轉變為不可逆性（irreversible attachment）的化學性吸附。然而，微生物發生不可逆性吸附是在生物膜發育過程中的重要關鍵階段，此可禁的起管壁內較高流速水利沖刷的菌體並逐漸

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形成結構複雜的生物膜。 2.3.1.3形成微菌落最初只有少許菌體以不可逆吸附之狀態吸附於介質表面，這些菌落會分泌胞外聚合物附著在介質表面，胞外聚合物構成利於菌體群落生長的膜基質（matrix），給水系統的管線內部少數菌體開始生長形成純種的初級立體微菌落（microcolony），其可視為生物膜之初期構造（圖七步驟2所示）。隨著微菌落的形成外被多糖（glycocalyx）的分泌，增加此區域的變化，有助於其他菌體之附著（Antoniou et al.,2005）B16。隨著菌體持續吸附及其繁殖菌體的不斷增生，給水系統的管線內部微生物菌落會逐漸複雜化。物種組成上，吸附生物種類增加，甚至在水中有機質降低到一定程度時，原生動物有出現在生物膜表層；在結構上，給水系統的管線內部群落逐漸向外伸展，由突出的二維平面變為垂直的三維立體。微生物生長之所需條件包含可發育的接種體、能量來源、菌體養分適當的物理化學環境。微生物生長速率與生質量是成比例之關係。 2.3.1.4生物膜生成陳雍熙(2002）A10，〝殺菌劑混合物用於造紙濕端之藥效研究〞指出微菌落形成後，菌體持續生長繁殖，並大量分泌胞外聚合物，而胞外聚合物主要成份為多醣體（Polysaccharides）。這些胞外物質不僅可以幫助細胞聚集在一起，穩定細胞與固體表面之結合，並且具有保護細胞之功能。即使菌體死亡，胞外聚合物結構依然存在，新生之菌體將持續在此結構中增生（Center for Biofilm

Engineering，2011）B13。隨著菌體增生及胞外聚合物之累積，生物膜越來越厚實，最後達到穩定期（steady state）之成熟的立體結構（圖七步驟3→步驟5）。 2.2.1.5菌體脫附胞外聚合物雖提供微生物保護屏障，同樣地，由於較大的阻力而阻止了基質，尤其是溶解氧向其縱深的擴散傳遞，當生物膜超過

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一定厚度後，導致生物膜內部PH值下降且內部出現厭氧區；當生物膜之環境已不在適合微生物生長，菌體會分泌某些酵素將胞外多醣體分解，並脫離生物膜，以懸浮菌體的形態找尋更適合生長之環境（圖七步驟1~步驟5）。一般而言，導致生物膜之菌體產生脫附步驟進入流體中，有三種因素，分別為：1.磨損（abrasion）2.沖蝕（erosion）3.脫落（sloughing）（Stewart，1993）B17。磨損和沖蝕皆指自生物膜表面釋出菌體，但機制卻截然不同；沖蝕是因為系統中流體產生的剪切力與生物膜之表面相碰觸所產生；而磨損則是生物膜之菌體相互碰撞所造成的。脫落常發生在營養豐富之環境，且相較於磨損和沖蝕其速度是較快的。生物膜脫落的部分會掉落至底層，水力沖刷亦是引起生物膜脫落的重要因素之一，生物膜外層結構較為疏鬆，在向外伸展的過程中，水流不斷地將其沖走，這同樣導致給水系統的管線內部生物膜不能無限制地增厚。但針對脫附步驟而言，脫落並不會使整個生物膜去除，反而是磨損和腐蝕可導致局部性整個生物膜完全脫附。 Niquette.el al.,(1999) B18指出自來水的水體中殘存的餘氯量會逐漸減少，而菌體的生長和聚積的可能性同時相對提高。通常自來水管線的液相中常見的微生物為鐵、錳氧化菌(Iron and

Managanese Oxidizing Bacteria)、硫酸氧化菌(Sulfate Reducing Bacteria)、硝化菌(Nitifying Bacteria)、真菌(Fungi)、大腸桿菌(Coliforms)、退伍軍人菌(Legionella)等。Peyton and

Characklis,(1993) B19;Coete et al.,(2003) B20指出營養源和管內

流速是限制生物膜生長之主要因素，故管線內液體流動速率一般設產為0.2~0.5 m/s，以防止管線中菌體因凡得瓦力黏附於管壁。另外 Flemming et al.,(2002) B21指出在管線內所孳生的寡養性細菌主要約有95%是附著於管壁上；其餘5%細菌存在於管線的液相中。因此，生物膜的聚集主要是長時間經過物理性、化學性和生物性所產生的產物。 2.3.2給水系統管線的生物膜之相關報導探討依據中央社記者楊一峰台北2009年5月4日報導A11:您了解家中自來水衛生嗎？根據一項調查，台北市家庭自來水管中生物膜檢測的總菌落數為100%，大腸桿菌檢出率也是100%，醫衛專家提醒民眾，開水一定要煮沸10分鐘以上才能殺菌。依據台灣飛利浦公司於2009年5月4日舉行A12〝台北市家庭飲用水細菌調查〞記者會，試想一個已使用10年的水龍頭，只要把棉花

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棒伸進裡面輕刮，就可以刮下一層黃膩黏稠的細菌，而我們每天的飲用水就是經過這些細菌群落來到我們的家裡，實在十分嚇人！一個針對「台北市居家水質檢驗調查」發現，不論是屋齡1.5年的電梯大樓，或是將近30年的舊公寓，都可在居家水塔或是水龍頭管壁採集到黃稠黏膩的「生物膜」，且生物膜中100%檢驗出大腸桿菌群。水質專家指出，「生物膜」中隱藏多種病原菌與微生物，包括多種致病的腸道細菌，汙染水質後可能引起各式腸胃疾病，有可能造成小朋友腹痛、腹瀉、發燒、頭痛等症狀。飛利浦優質生活事業部提醒父母，掌握三大居家水質把關口訣：1清、2洗、3殺菌，以維護家人飲水健康。國內水質專家國立中正大學地球與環境科學系副教授許昺慕指出：細菌薄膜是居家飲用水主要的汙染來源之一，而且在居家飲水管線，包括水塔、蓄水池、水管、甚至水龍頭都可以找到。居家管線與儲水設備只要久未清洗，或是水管老化生鏽，水中細菌就會附著生長在管線內壁，形成一層黃稠黏膩的細菌聚群，稱為「生物膜」。這層細菌膜蓄積具黏性的多醣體，可使各類微生物（包括病原體）一層又一層的增生加厚，當生物膜脫落，這些一塊塊的菌群就順著水流出水龍頭，流進居家的鍋碗瓢盆裡。在這一個針對〝台北市居家水質檢驗調查〞中，不論房屋老舊程度，也不管是水塔或水龍頭，皆可發現生物膜的蹤跡，總菌落數檢出率為100%，大腸桿菌群的檢出率也為100%，明顯影響消費者居家飲用水品質。許教授表示，自來水在進入蓄水池、水塔前的水質合格率達99%以上，但在2002年環保署委託台大公共衛生研究所的計畫中發現，自來水在經過儲水池水塔儲存後，會有餘氯降低的情形發生，餘氯降低導致殺菌效果不足，因此水中總菌落數會上升。這些細菌沿著管線內壁攀附生長，形成細菌薄膜；再加上水管長期使用的老化生鏽，水質汙染問題絕對是消費者所無法想像。為了家人健康著想，民眾應主動採取自我防護措施，如定期清洗水塔、水管，並使用正確的飲用水殺菌方式，以達成有效殺菌的效果。此次居家水質調查中，發現生物膜廣泛存在於居家自來水給水管線與儲水設備中。除此之外，生物膜中還可能藏有退伍軍人菌、自由型阿米巴原蟲……等致病微生物。這些菌落若脫落於管線內壁流入自來水中，就會成為自來水的汙染源，影響飲用水安全。家醫科醫師林青穀指出，水中最常見的病菌為大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等腸胃型病菌。若是家裡有抵抗力差的大人或小朋友，不小心喝下未經有效殺菌的水，很容易會發生噁心、急性腹瀉、嘔吐、腹痛等現象。過去即有案例，因為父母使用飲水機煮過的山泉水沖泡牛

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奶，但由於未經完全煮沸殺菌，因此小朋友感染沙門氏桿菌而引起腸胃炎，甚至引起腦膜炎併發症。天氣漸漸轉熱，逐漸要進入腸胃疾病的流行季節，有小朋友的家庭一定要注意飲用水殺菌，以保護小朋友遠離健康警戒區。資料來源: 台灣飛利浦公司及MSN 3C 頻道本研究整理根據國內外許多相關研究顯示，自來水管線內壁腐蝕結垢形成生物膜生長的良好場所，生物膜不但提供細菌保護作用，生物膜上的細菌對於各種抑菌因子如白血球、化學殺菌劑、抗生素等，有較佳抵抗力。水中加氯雖可殺死許多污染的雜菌，但無法有效殺死生物膜中的細菌。綜合上述敘論自來水管線內壁腐蝕結垢形成生物膜生長的良好場所，生物膜不但提供細菌保護作用，生物膜上的細菌對於各種抑菌因子如白血球、化學殺菌劑、抗生素等，有較佳抵抗力。而一般住宅類建築物六樓以下自來水給水系統的給冷水管線的材質大部份採用 PVC 管(聚氯乙烯塑膠管)，住宅類建築物六樓以上 1992 年

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以前自來水給冷水管線的材質大部份採用鍍鋅鋼管，1992 年以後自來水給冷水管線的材質自來水公司規定用戶必須採用不銹鋼管，而 PVC 管之管壁內光滑度較鍍鋅鋼管與不銹鋼管更光滑，所以生物膜較不易附著生長。因此採用 PVC 管材(聚氯乙烯塑膠管)為最佳選擇，藉以進行自來水的水體靜置於 PVC 管(聚氯乙烯塑膠管)內，以各種不同靜置時間的水質變化來觀察水中的生物膜上的細菌增減數量，建構各種不同靜置時間的水質變化來觀察水中的總菌落數及大腸桿菌數之增減是否會影響自來水的品質。

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2.4給水系統的管線內部清潔方式及週期之相關文獻

2.4.1給水系統的管線內部清潔方式依李惟義,(2003)A13

，

〝以維護觀點探討集合住宅給排水管路配設空間之研究〞指出清洗的對象主要為管線及蓄水槽、污廢水槽、截留器等，至於水泵一般只上漆及潤滑並不清洗，且各種性質及狀況下的給排水管線均有其適用的清潔方式，若使用不當反而會有破壞管線之情況發生。國內多以化學藥品來清潔給水系統的管線內部，但若管線的材質為鍍鋅鋼時，鍍鋅層可能會遭破壞而快速腐蝕。給水系統的管線內部清潔方式如表五所示。給水系統的不同管線的材質清潔注意事項如表六所示。表五、給水系統的管線內部清潔方式清潔方式主要方法/時機化學藥品清洗法利用化學藥品清潔，以除去鏽塊及其他沉積物(鹽類沉澱)、附著物(藻類) 等。且不需設有特別的藥劑投入口。從水栓或配管端末側灌入即可。主要方法如下: 1.靜置法:以一定濃度之洗淨液靜置一段時間再放流。 2.循環法：可利用設備本身循環糸統或另加循環裝置，效果比靜置法好。高速回旋氣流法與排水管相似，於配管末端水栓將壓縮空氣繼續壓入，同時壓入薄片狀的冰。主要使用時機如下: 1.新設配管清掃：以排除管內殘存異物。 2.腐蝕配管清洗：除去管壁鏽塊及沉積物。臭氧水管清洗特殊的放電管生成的臭氧 (O3)溶解在水裡，形成含有超微細氣泡的臭氧水，將管線內壁的各個角落全部洗淨的エ法。管線內壁的細菌、軟泥殺菌洗淨後，就能消除異味，利用臭氧的高氧化力，使牢黏在管線內壁上的紅銹，也能被臭氧的高氧化力輕易的剝離流出，即能解決紅銹水的困擾。高週波清洗法利用微電腦控制氣動和水流，產生水槌直沖、快速來回逆流、螺旅側面環洗和高週波震盪剝離等四種波動。依建築法規規範，住宅內管線必須能夠承受 10-20Kg/cm2以上的水壓，而高週波水管清洗機的單位面積壓力只有2公斤，所以存有很大安全容許空間。資料來源: 李惟義,(2003) A13蔡宗潔,(2007) A3 本研究補充整理

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表六、給水系統的不同管線材質清潔注意事項管線材質適當的清潔方式注意事項硬質聚氯乙烯管 (PVC) 污染較輕時，可用高壓水沖洗，由於內壁光滑，效果好。長桿、金屬線等如端頭刀具過大、或施力不當，可能造成管壁破損或破裂。鍍鋅鋼管 (GIP) 管壁較薄，螺栓結合處易產生破口，對於明管，應用柔和的金屬線清洗，用高壓沖洗時要降低水壓。在管內多處產生鏽蝕的情況下，如用金屬線清洗，銹斑會隨污物一定剝落，造成管壁破損。不銹鋼管 (SUS304) 材質堅硬，任何清洗工具皆可推動通過。為使剝落結垢物不滯留於管內，須有大量的水沖洗。資料來源:李惟義,(2003) A13蔡宗潔,(2007) A3 本研究補充整理就蔡宗潔(2007) A3，〝建築物管線老化、劣化檢測修復〞指出給水系統管線內部清潔方式共計有四種：1、化學藥品清洗法；2、高速回旋氣流法； 3、臭氧水管清洗；4、高週波清洗法。並於個案執行成果小結中載明:建築物內管線常因內埋與日積月累之使用而無法清洗，致使管線內容易堆積無數之髒污而影響飲用水之品質，但本計畫透過使用日本高週波清洗設備，經採樣該設備清潔前/清潔後的水體之檢驗報告顯示，此工法確有潔淨管路之功效。綜合以上敘論故本研究考慮給水系統的管線材質及清潔費用，所以個案給水系統管線內部清洗採用高週波清洗法。 2.4.2給水系統的管線內部清潔週期之探討依據東森新聞報導指出，水在日常生活中是不能少的，一般民眾都知道水塔需要定期清洗，卻忘了清洗給水系統的管線。東森記者透過特殊的方式清洗水管後，發現流出的水為深咖啡色的髒水，民眾長期飲用，就等於喝下重金屬的髒水。實地走訪個案試驗：個案1：屋齡10年的房子每2個月清洗一次水塔，浴室及廚房的水龍頭流出的水呈深咖啡色，裡面除了含鉛、鎘等重金屬外，也包含了微生物及大腸桿菌。經化驗後，鉛含量高達0.19毫克，超過飲用水標準。北醫張晃榮教授指出，長期吃下含有鉛的水容易產生神經中毒，造成痴呆，甚至會造成生長遲緩、學習力降低。如長期飲用含有鐵的髒水則更嚴重，會妨礙新陳代謝。

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資料來源: 東森新聞報導本研究彙整依據年代新聞報導指出，有關家裡的給水系統的管線是否該清洗了，事實上，只要超過5年的大樓水管會開始氧化產生鐵銹，甚至藏污納垢，一般人從來沒有注意到就這麼吃進肚子裡。實地走訪個案試驗：個案2：從浴室水龍頭流出的水經化驗後，裡面含有鐵銹外還包括了銅、鋅等微量元素，長期飲用容易造成神經病變。實際化驗後，髒水裡面含有鎘、鋁、錳、鋅、綠膿藻菌。經檢驗科醫師表示，銅中毒會產生威爾森氏病外，給水系統的管線材質如果溶出鉛，鉛也會影響神經甚至造成小血球性的貧血，對於人體的傷害可見一般。由於微量元素是需要經過一段時間才會產生中毒的症狀，民眾還是需要定期清洗水管。

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資料來源: 年代新聞報導本研究整理依據中視新聞報導指出，有業主引進最新清洗水管的設備，從自來水管中洗出黃色、深褐色甚至黑色，看起來很嚇人，洗過的人表示從不知道家中的水管竟然那麼髒,。實地走訪個案試驗：個案3：家裡的水管經過專業的清洗，竟然洗出了一大堆的污垢，有的洗出了深褐色甚至黑色的污垢,業者表示一般住家的水管通常為鐵管，5 年以上的住屋最好按時清洗水管。根據了解，如果洗出的是黑色的水代表裡面含有重金屬、深褐色含有鐵銹、淺黃色表示含有菌類及藻類較多。根據最新的檢驗報告發現，清洗之前水的濁度5.6個NTU，但清洗過後為含鉛量只剩0.19毫克。

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資料來源: 中視新聞報導本研究整理年代新聞報導指出，看似透明潔淨乾淨的水實在有夠髒，這些污垢是由很多重金屬所組成的，飲用久了容易造成中毒。刷牙、洗臉、洗菜..都要用水，每天日積月累下來。會產生多大的影響？據毒物科醫師謝柏欣表示，重金屬會囤積在體內，剛開始會跑到身體的軟組織裡面，包括神經系統、骨髓、腎臟或是肝臟裡面，最後進到骨頭裡面不容易被排出去，如果長期接觸會產生很多症狀，像小朋友還在發育的話可能造成智力發展障礙，IQ會受到影響。

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資料來源: 年代新聞報導本研究整理綜合以上敘論，以依據東森新聞報導指出:屋齡 10 年的房子每 2 個月清洗一次水塔，浴室及廚房的水龍頭流出的水呈深咖啡色，裡面除了含鉛、鎘等重金屬外，也包含了微生物及大腸桿菌。經化驗後，鉛含量高達 0.19 毫克，超過飲用水標準。依據年代新聞報導指出:有關家裡的水管是否該清洗了，事實上，只要超過 5 年的大樓水管會開始氧化產生鐵銹，甚至藏污納垢，一般人從來沒有注意到就這麼吃進肚子裡。而中視新間報導及年代新聞報導只讓我們明暸建築物之給水系統的管線大約5年以上就產生結垢並附著生物膜，是進行管線內部清潔最佳時機，但不清楚該建築物給冷水系統之管線的材質為何? 及給熱水系統之管線的材質為何? 依據1992年自來水用戶使用管線材質規定，確定屋齡在19 年以上住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)的管線材質為鍍鋅鋼及屋齡在18年以下住宅類建築物給水系統(給冷水及給熱水)的管線材質為不銹鋼管是本研究之管線內部清潔週期之標的物，此研究目的要達成給水系統的管線內部清潔之最適的週期。

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第三章建築物的給水管線系統與材質

3.1建築物給水計畫之探討

3.1.1給水系統之組成給水系統計畫基本考慮的事項就是必須提供建築空間具有適量、適壓而良好自來水的水質，給水系統計畫如圖八所示。給水系統之主要設置的目的在於提供適合用途而易於使用的水。而給水系統可以分為給泠水系統以及給熱水系統兩大類。目前較小規模的住宅大多不分用途而採用單一給水系統，但是也有採用兩套給水系統以分別供給兩種用途之給水。給水系統計畫充足的水壓水源與水質適當給水量管線的材質給水方式管線的直徑給水目的圖八、給水系統計畫在擬定建築計畫時，關於給水系統這一部份，首先必須考慮水的來源及水質，現階段台灣由於自來水的水費訂定較為便宜，因此一般地區水源大多使用自來水。建築物內所需的水是經由自來水淨水場處理之後，經由都市供水道輸送到建築物，因此水源除了自來水之外，在某些地區也使用井水。而水壓是否充足必須配合建築的類型、地區的都市供水水壓等因素，以決定採用何種給水方式，不同的給水方式造成建築物不論在外形、設備空間等都是影響建築規劃的主要因素，建築之給水系統示意圖如圖九所示。而管線的管徑大小以配合端末器具的形式等因素，則是依據施用者對於供水量的所需而決定，一般而言這些因素都是在建築計畫中就必須考量的因素。

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圖九、建築之給水系統示意圖建築物的各類維生系統中，給水系統由於關係著民眾每日生活之所需，因此給水系統的重要性可見一斑。現代社會的進步，也帶動了生活品質的提升，在現代的建築中為了提供方便、衛生、可靠的用水，民眾對於給水系統的品質要求也趨於嚴謹。因應建築物型態不同，有不同的給水方式，但基本上給水系統仍必須具備三個條件：(1)合於用途的水質(2)適當的供水壓力(3)充足的水量。住宅建築物中的給水系統主要可以區分為3個部分：貯水設備、輸送設備以及端末器具。其給水系統構成如圖十所示。圖十、給水系統構成圖

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一、貯水設備：貯水設備的主要目的是儲存經由都市輸水管送到建築物中的下水池經由揚水泵輸送自來至主要水塔或蓄水池，水塔或蓄水池包括進水口、出水口、排水配管、通氣管、溢流管、人孔、扶梯、水位控制器、導流牆、五金類等。二、輸送設備：輸送設備主要是將貯存在水塔以及蓄水池中的水，送到需要用水的空間中，因此在建築物構造之中，給水系統的管線幾乎是遍佈其中。由於給水系統的管線在目前的建築物中某些部分是埋設在牆壁以及天花板中，因此通常很難注意到是否已經發生損害，另一方面也不易診斷其劣化的狀況。因此在目前建築中管道間的規劃及安排是否合宜，將是影響日後在維護以及診斷劣化狀況的重要因素。設計者應在初期規劃時將管線的維護方式進行考量，以符合安全、美觀以及持久性為考量，進而提升建築的品質。另一方面給水系統管線的劣化除了間接影響到建築的美觀以及耐久性之外，更直接影響的民眾使用水的品質。尤其當給水系統管線內部劣化到某一程度而開始發生鏽蝕現象時，更直接造成諸如銹水等等的不良水質，因此建構給水系統管線內部清潔最適的週期對於維護建築物生命週期而言是非常重要的。三、端末器具：端末器具為提供用水的直接設備，包括有廚房用水器具的冷熱水的水龍頭、洗滌水槽、烹調器具等以及衛生器具的浴缸、水龍頭、蓮蓬頭、馬桶等器具。通常端末器具是依據使用者個人的喜好而決定，通常並無一定的規範及限制，但是端末器具的品質往往是造成建築物內部是否美觀的外在重要因素，因此對於這些設備的維修以及更新也就相對的重要。 3.1.2給水方式之探討建築給水系統為了提供所需空間之衛生器具輸送具有充分的水量，其給水方式可分為（1）自來水直接給水方式（2）泵直接給水方式（3）壓力水槽給水方式（4）高架水槽給水方式四種方式，依陳志宏(1998)A14，〝建築給水設備與水質變動關係之研究〞彙整給水方式的優缺點如表七所示：

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表七、給水方式分析表A13 給水方式示意圖適用範圍優點缺點直接給水方式由於給水壓力有限，只適用於兩層機以下的小規模建築物。 ●屋頂可以自由變化 ●水壓較穩定 ●較美觀 ●成本較低 ● 水壓低之地區無法使用 ● 出水量受水壓影響泵直接給水方式適用於大規模建築物如工廠等給水量一定的建築類型 ●屋頂可以自由變化 ●可弭補直接給水水壓不足之缺點 ● 出水量受水壓影響壓力水槽給水方式適用於都市供水管壓力低的小規模建築物 ●美觀 ●初期成本較低 ● 需有設備空間

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高架水槽給水方式適用於三層樓以上建築物供水量穩定目前高層各類型住宅大多採用此種給水方式 ●可儲存水避免停水時立刻斷水 ●壓力較穩定 ●維護容易 ● 屋頂突出物不美觀 ● 佔用空間大 ● 運轉成本高一、自來水直接給水方式自來水直接給水方式是利用自來水管線本體具有的水壓，將自來水直接供應到自來水用戶末端的各器具、止水拴之簡單給水方式，如圖十一所示。一般水壓多在1 kg/cm2因此給水所能提供建築物高度受到限制。但是給水管線經常可以保持穩定的水壓，如此直接傳送到末端給水器具供給所需空間使用可以避免水質因為用戶另行加壓而受到污染。直接給水時於給水管線接水點所需最低水壓是依供水樓層而定，如表八所示。圖十一、自來水直接給水方式A14

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表八、給水系統的管線之最小水壓需求供水區域內樓層最小水壓（kg/cm2 ） 3層樓以下 1.5~2.0 4層樓以下 2.0~2.5 5層樓以下 2.5~3.0 6層樓以上 3.0~3.5 二、泵直接給水方式泵直接給水方式大多使用於不在屋頂上設置高架水塔的情況，利用揚水泵自受水槽抽水，直接加壓送至建築物內用水設備處之給水方式，如圖十二所示。另一方面建築物必須另外承受大型水槽或高揚程水泵之壓力結構。泵之送水量配合建築物內用水量作調整，同時為了維持管線內壓力的穩定，通常採用多台泵並列運轉的台數控制系統，或採用泵的負荷可做調整的變流量控制系統。台數控制系統常用於工廠的生產用水設施；變流量控制系統則多用於住宅或辦公建築的給水系統；另有依時刻區分，在尖峰時間採用大型泵，夜間離峰時間採用小型泵的方式。泵直接給水方式無需設高架水槽或壓力水槽，僅需設置數台水泵即可，設備空間相對減少，若採用性能良好之水泵及控制系統，亦可獲得穩定的給水壓力，但在運轉時操作管理較高架水槽方式複雜，其缺點為水泵故障或停電時即無法供水。

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圖十二、泵直接給水方式A14 三、壓力水槽給水方式壓力水槽給水方式與高架水槽給水方式之前段過程相同，即均設有受水槽，不同之處為給水之後段過程，係採用給水泵送水至壓力水槽，並以空氣壓縮機向壓力水槽施加壓力，利用該壓力供水至建築物之用水處，其系統構成如圖十三所示。壓力水槽須能承擔給水壓力作用，一般以鋼板製居多，當槽內壓力大於2 kg/cm2 時,須注意安全管制。圖十三、壓力水槽給水方式A14