医院空调设计与感染控制之关系hvac.docx
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医院空调设计与感染控制之关系hvac
降低醫院感染之空調設計
蔡尤溪、胡石政、李旺朝
國立台北科技大學冷凍空調工程研究所
前言
醫院之空調設計應被視為醫療之一環，空調之功效主要有四方面—治療需要、增加療效、防止疾病、及提供舒適環境。
適當的溫濕度有助於病人維持良好的新陳代謝，但不同的病人也會有一些特殊的需求，如風濕病人需較高的溫度與較低的濕度（如32℃與35%RH）。
適當的濕度有助於維持衛生的環境，在60%RH之相對濕度下，細菌較不易滋生，在適當的溫濕度控制下可減少病菌之活躍性或成長率。
在美國因醫療保險公司之要求，辦公或醫院建築之空調必要有適當的過濾設計，以減少疾病感染及醫療保險之給付，以良好空調設計降低疾病之傳染在美國已為空調技術與公共衛生界之共識。
美國冷凍空調工程師學會之技術手冊[1]著有醫療院所空調設計之專篇，醫院相關之通風過濾設計方面也有美國政府相關之工業衛生師議會（ACGIH）之設計手冊[2]作為指導方針。
現代醫療院所有許多特殊防止感染之診療空間如隔離病房與手術室等，國內外多年之研究與經驗雖已建立了一些針對醫療院所之設計、操作與維護準則，尚需國人努力去研究及與國外合作，繼續改善醫療院所之疾病傳染。
溫濕度與過濾之控制
表一為不同疾病所需之空調溫濕度[1]，其功效如前述，包括治療之需要、增加療效、防止疾病症狀之惡化、及提供舒適環境。
表一為不同疾病所需之空調溫濕度
疾病
空調設計
一般及呼吸氣道急性病
濕度在30-60%
慢性肺病
暖及濕之呼吸空氣
需吸氧之病人
提供暖及濕之呼吸空氣
心臟病人
冷氣為必要環境條件
頭部受傷病人
涼及乾爽之環境
風濕痛病人
溫度32℃與相對濕度35%
燒傷病人
病房可將空調設在32℃95%
所謂疾病感染之控制為防止疾病之傳染，一般上5μm以下之粒子可懸浮在空中，細菌通常集成1μm或以上大小，可懸浮在空中，圖一所示之初級過濾主要針對5μm大小之懸浮粒子，用於使熱交換器與風機馬達免受粉塵之破壞，及用於保護下一階中級過濾器使其使用壽命延長，其過濾細菌之效率不佳。
圖中之中級過濾器除濾材本身不同，並利用摺式設計降低透過風速以提升過濾效率，其主要過濾1μm左右之粉塵，對細菌有甚好之過濾效率，中級過濾器之效率自40至95%不等，以Ashrae52.1標準[3]90至95%效率之過濾器可移除99.9%之細菌。
中級過濾器也用於高效率過濾器之前，攔截較大粒子以延長高效率過濾器之使用壽命。
依需可進一步採用高效率空氣過濾器（HEPA,HighEfficiencyParticulateAirfilter），HEPA主要用移除粒徑在0.3µm以上之微粒子，其過濾效率依粉塵計數法[4]可高達99.97%以上。
以上說明中級以上之過濾器可有效降低空氣中菌病源的濃度。
濾過性病毒多為0.05μm以下，過濾器只可過濾附著在粉塵或飛沫上之病毒，無法有效過濾懸浮游離在空氣中之病毒，以紫外線或化學噴霧等方法有部份去除之效果。
故為防濾過性病毒，宜以隔離防止傳染，以氣壓控制隔間空氣之滲透來防止污染之擴散。
再者，需以空調系統作外氣通風稀釋，降低病毒或病菌污染濃度，為必要之措施。
表二為參考Ashrae手冊中醫院各區域之過濾設計，部份區域如器官移植手術室需有三道之過濾。
過濾器之設計安裝使用應考濾以下之準則：
1.過濾器應設計成可安全拆卸及容易更換，如所謂bagin/bagout設計，以避免工作人員在維修更換時被污染。
2.過濾器之安裝應注意洩漏問題，如框架間之洩漏，安裝過程風管應密封。
風管在安裝期間，所有開口須予密封以防止粉塵等侵入並成為傳染病菌生長之媒介。
3.以過濾器之壓降判斷其之有效性，壓降超過原廠之規定時即應更換。
4.如用兩道以上過濾器，最後一道應在溫濕度控制之後端。
圖一不同等級過濾器之應用
表二醫院中各區域空調系統之過濾設計
最少之過濾器數量
過濾器過濾效率,%
區域設定
No.1a
No.2b
No.3c
3
整型外科手術室
骨髓移植手術室
器官移植手術室
25
90
99.97
2
一般手術室
產房
嬰兒室
加護病房
觀察室
治療室
相關診療區域
25
90
1
實驗室
無菌儲藏室
80
1
食物準備區
洗衣部
行政院區
散裝倉庫
感染性儲存區
25
註：
a初級過濾
b中級過濾
c高效率過濾
醫院之通風與氣流設計
為防止病菌或其他污染物擴散，院內空調通風系統設計應依循氣流方向由潔淨區往污染區方向流動，並避免各區之間的交叉感染，準則如下：
1.氣流方向須由污染濃度較低處往較高處流動。
2.自發生污染或產生病菌的房間的空氣，須經消毒、殺菌後全部直接排至室外，未經過濾處理之空氣不能流向任何其他區域。
3.會產生病菌及污染的房間，如高傳染性病房用負壓隔離，相對於臨近區域及走廊採負壓設計，避免病菌擴散，傳染給工作人員或其他病患。
4.身體抵抗力弱的病患，如手術室、免疫性病人用正壓隔離，相對於臨近區域及走廊之採正壓設計，不受污染的空氣進入造成致命的感染。
5.避免病菌因開關門時洩漏藉亂流擴散，同時又能隔離特定區域保持相對壓差，高度污染控制區應經由前室或氣艙（airlock）進入。
6.以層流送風設計用於特殊手術室如極度燙傷病人、輻射治療、化學治療、器官移植等以避免空間內之交叉污染。
醫院為防止病菌感染，依各區域性質區分其清淨度要求，防止不同區域內的交叉污染（CrossContamination），其分區說明如表三。
圖三為典型在手術室、前室與鄰近房間細菌懸浮污染濃度，其清淨度之差異顯示適當隔離之重要性。
表三醫院中各分區之清淨度等級區分
清淨度
區名
室名
I
高度清淨區
層流BCR手術室、層流BCR病房、骨隨移植中心
II
清淨區A
手術室、急診手術室、準備室、清淨走廊、洗手室、燒燙傷加護病房、無菌製劑室、無菌倉庫
III
清淨區B
早產兒病房、手術回復室、手術更衣室、加護病房、產房、特殊檢查室、醫材倉庫、人工腎臟
IV
準清淨區
病房、診療室、治療室、調劑室、一般檢查室、水療室、物理治療室、X光檢查室、待診室
V
一般區域
辦公室、會議室、廚房、餐廳、藥局、研究室（無實驗設備）、洗滌室
VI
污染擴散防止區
微生物檢查室、感染隔離病房、解剖室、污染物處理室
VII
污染區
一般廁所、器具洗滌室、醫療廢棄物處理室
註：
BCR—Bio-cleanroom
圖二典型在手術室、前室與鄰近房間細菌懸浮污染[1]
表四為Ashrae手冊中[1]部份區域之通風換氣之需求，我國之建築技術規則規定候診區需有至少15m3/hrm2外氣量。
表四醫療院所各單位之通風換氣量建議值
單位區域
相對於臨近區域之壓力
外氣最小換氣次數（h-1）
最小換送風次數（h-1）
全外氣
換氣
外科醫院及急症照護
手術室（全外氣系統）
P
15
15
YES
（全回風循環系統）
P
5
25
選項
產房（全外氣系統）
P
15
15
選項
（全回風循環系統）
P
5
25
選項
恢復室
E
2
6
選項
嬰兒室
P
5
12
選項
外傷科治療室
P
5
12
選項
麻醉劑倉庫（法規規定）
±
Optional
8
YES
護理部
病房
±
2
4
選項
廁所
N
Optional
10
YES
加護病房
P
2
6
選項
保護隔離房
P
2
15
YES
傳染隔離房
±
2
6
YES
隔離房接待室
±
2
10
YES
分娩/生產/回復/產後（LDRP）
E
2
4
選項
走廊
E
2
4
選項
其他
X-光（外科及急症）
P
3
15
選項
X-光（診斷及治療）
±
2
6
選項
實驗室,種原區
P
2
4
選項
組織移殖
N
2
12
YES
非冷藏遺體保存（福馬林）
N
Optional
10
YES
配藥區
P
2
4
選項
行政區
入口及等候區
N
2
6
YES
診斷及治療
支氣管、唾液檢體
N
2
10
YES
檢查室
±
2
6
選項
藥物治療
P
2
4
選項
治療室
±
2
6
選項
物理治療及水療室
N
2
6
選項
污染工作區及儲存區
N
2
10
YES
清潔工作區及儲存區
P
2
4
選項
P=正壓N=負壓E=同壓±=不需連續監測
排氣系統防污染擴散
感染性病患區之廢排氣不能再流回院內，廢氣應經風管道排放至屋頂，且排放前需經UVGI（Germicideirradiation）殺菌燈設施殺菌處理後，並經袋進袋出（Bagin/Bagout）高效率過濾後，方可排放至室外側，如有用活性碳除臭需有探測器以確保更換時間。
排氣風機應置於室外近排放點，可用95%過濾或HEPA置於風機前，風管應直接接到煙囪，煙囪需高於屋頂最高點至少3m如圖三所示，原則上距排氣口位置直行距離應大於9m以避免排氣回流。
風機排氣側風管之氣密性需佳以避免污染，風管所有接縫及法蘭接合處，於組合時需加填縫劑防漏處理。
風管完成後，應將內部加以清潔。
一般病房防交叉感染之空調設計
一般病房之空調設計亦需考慮交叉感染的問題，通常無法得知一般病人之潛在感染，必需避免與其它或鄰近之病房有交叉感染問題，圖四為避免交叉感染之病房設計之建議，要點如下：
1.每一病房作室內獨立循環風設計，以一風機盤管（空調冷卻器）經送風口送空調冷風，室內空氣經回風口流回風機盤管。
2.如每間病房之結構有隔離設計，外氣供應可由風管送至天花板上，回風口也不需以風管連至風機盤管，回風自會經天花板上之空間流回風機盤管。
3.如病房天花板上的空間相通，為避免與鄰近病房交叉污染，需由風管回風至風機盤管之集風箱如圖五。
4.風機盤管以冰水通過盤管冷卻空氣，冷凝水之排放需避免積水以免滋生細菌。
5.浴廁作24小時排氣，以減少排洩物游離或蒸發氣體之污染。
6.依美國Ashrae62標準[5]每人需至少13L/s之外氣，同時需考慮病人之探病親友與醫護人員，亦需較浴廁排氣量大，以避免室外走道之空氣進入。
7.回風口之過濾器主要用於保護熱交換器與風機馬達，一般而言無保護病人之過濾設計，如有需要則需另用空氣清淨機置於室內，如圖六。
8.外氣空調箱通常同時供應給多間病房，其進氣口應避免排氣之污染重入，應至少離屋頂樓板1m，以避免捲入污染。
圖四病房之防交叉污染設計
圖五外氣與回風經由風管流到風機盤管
圖六將過濾器置於病房內
公共區域及候診空間之空調設計
公共區域如服務區、護理站及候診空間等因空間規劃問題，多使用空氣調節箱系統，所謂空調箱系統係指空氣集中處理後再以風管分送到各個送風口。
公共區域經常人數眾多，其在設計上之要點為：
1.尖峰時需有充足之空調外氣以稀釋污染，外氣量如表四所示，離峰時可調低外氣量節約能源。
2.因有大部份之回風，空氣調節箱宜裝置中級過濾器，如表二所示。
3.盡量避免回風經過走廊回到空氣調節箱，以避免走廊區之感染風險。
手術室之空調設計
手術室之通風及過濾設計要點前已說明，除外尚有以下需給予注意：
1.需有排麻醉藥揮發氣體（anesthetictracegas）之抽氣管。
2.溫度不宜過高，除維持衛生外，尚需考慮醫療人員適當之工作環境，一般溫濕設定為20-24℃相對濕度50-60%。
3.外氣送風量宜有15%過量以維持正壓，且需有氣壓控制裝置。
4.適當之送風設計，手術區宜送一次風，所謂一次風為經高效率過濾後尚未接觸到手術室內任何物質或人體之潔淨空氣，一般由手術床上方作垂直向下送風，如此確保較低感染之風險。
隔離病房之空調設計
隔離病房之設置是為了將已感染或疑似感染之肺結核等傳染性病患與其他病人隔離，防止病菌藉由氣流流動擴散到鄰區或其他區域，也藉由通風方式降低空氣中病源核濃度。
美國國家疾病管制局（CenterforDiseaseControlandPrevention,CDC1994）建議隔離病房應該規劃為單人房並配有獨立空調以達到適當隔離。
隔離病房開始啟用就必須與走廊或鄰近區域保持相對負壓並持續監視，除了進出之外，門需保持常閉狀態，房間的縫隙部份都要儘量保持密封，門底部保持3~12mm的縫隙，供單方向性氣流由外流入，室內並保持負壓以防污染空氣向外擴散。
我國衛生署疾病管制局（CDC）對於呼吸道傳染隔離病房之設置標準如表五所示。
建議新設隔離病房病房通風換氣率12ACH以上，利用既設建議改建則應維持6ACH以上之標準。
表五衛生署疾病管制局（CDC）呼吸道傳染隔離病房設置標準
適用傳染病
隔離設施標準
安全裝置
操作需求
廢棄物處理
說明
白喉、流行性腦脊髓膜炎及開放性肺結核等
一、
獨立病室（包括前室均為封閉式雙門）
二、
空調系統獨立設計，排風管應裝置高效率濾網（HEPA）並定期維護，且排氣孔需高於建築物之循環氣層（airrecirculationzone）
三、
負壓之通風系統（每小時換氣6至12次）。
四、
每一病房應設置專用盥洗室，前室應有洗手設備，並採用腳踏式或自動感應水龍頭開關。
一、
高溫高壓蒸氣滅菌器
二、
紫外線燈
三、
緊急供電設備
面罩（有呼吸保護裝置）及隔離衣
一、
醫療事業廢水及污水處理及排放，應先經高溫滅菌，再以化學滅菌處理後，依水污染防治有關規定處理
二、
醫療事業廢棄物之清理，應先經高溫滅菌處理後，再依廢棄物清理法有關規定處理
一、
高效率濾網（HEPA）係指可濾除99.97﹪直徑大於0.3微米的微粒子
二、
如果限於經費或裝置困難等原因，可暫時不設高效濾網
三、
高溫高壓蒸氣滅菌器，可於院內適當地點設置，但對於污染物品應有完善之包裝、輸送、消毒滅菌計畫
四、
紫外線燈可為固定式或活動式
五、
緊急供電系統得由全院之緊急供電設備提供電力至該病房即可
除以上標準與上述要點外，負壓隔離病房尚需有一些設計準則，如下：
1.空調及排氣系統必須完全獨立，並由低污染區域送風、高污染區域排氣方式規劃空調與排氣系統。
2.為避免交叉感染，不同用途病房區域之空調系統應分開設計使用。
3.考慮避免影響病患及醫護人員，儘量避免進入病房區域進行維護檢修工作，空調機組必須確保有預留足夠的保養空間。
4.維持室內恆定負壓系統，負壓差≧1.0mmAq（病房V.S前室），可採定風量送風，以確保室內外壓力平衡，並須與送風系統有連鎖機制，避免排風機組故障時仍持續送風，造成該區域正壓氣流外流之情形發生。
5.應設有室壓監視系統與隔離區域溫度控制系統，如圖七所示。
6.外氣經過至少30﹪初級過濾及60﹪中級過濾器後，才送入病房區域，換氣路徑由共通走道至前室，再制病房區。
7.出風應在天花板，回風口在牆下方，離地至少75mm，如此造成向下之氣流，下吹風速在床高處不宜高於0.5m/s。
8.傳染性病房之前室、病房、浴厠內天花板及門窗之裝修，與空調風口及各項電器設備之施作，均應密切配合，氣密性必須良好才能達到隔離之預期效果。
9.前室與隔離病房間之壓差需藉由探測器傳回監控系統，並於壓差異常、設備故障或功能失效時發出警報通知醫護人員處理，如圖七所示，壓力信號可傳送回護理站。
圖七前室及隔離病房之空調設計與氣壓監測案例
結論
醫療院所為病患最終所寄望能獲得療效之處，但卻也是各種病原體密集之處，若無適當之通風空調設計會肇致意外的感染，這問題在SARS疫情暴發之前難獲得重視。
目前醫院空調設計確尚有未完善之處，多無法掌握如何避免交叉感染之問題，有感於此就簡要將一些重要的空調設計作概要之說明，期有助於避免醫院內之感染，及維持醫院內健康衛生之環境。
參考文獻
1.ASHRAEHandbook,1999,HVACApplications,HealthCareFacilities.
2.IndustrialVentilation,1992,AManualofRecommendedPractice,21stedition,AmericanConferenceofGovernmentalIndustrialHygienists,Ohio,USA.
3.ANSI/ASHRAEstandard52.1,1992,GravimetricandDust-SpotProceduresforTestingAir-CleaningDevicesUsedinGeneralVentilationforRemovingParticulateMatter.
4.ANSI/ASHRAEstandard52.2,1999,MethodofTestingGeneralVentilationAir-CleaningDevicesforRemovalEfficiencybyParticleSize.
5.ASHRAE62,1999,VentilationforAcceptableIndoorAirQuality.
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