國立成功大學建築研究所 第 三十 屆 碩士論文

室內空氣環境綜合評估指標之探討 －以台灣南部工業區辦公大樓為例

A Study on the Comprehensive Performance Index of Indoor Air Environment

－By the Cases of Office Buildings of the Industrial Park in the South of Taiwan

研 究 生：涂玉峰 指導教授：江哲銘

第二章 文獻回顧

2-1 室內空氣環境的影響因子

2-2 室內空氣污染物的風險評估

2-2.1 空氣污染物的健康效應

2-2.2 健康性風險評估理論

2-2.3 室內空氣污染物的評估指標

2-3 通風換氣的評估指標

2-4 溫熱環境的評估指標

2-5 小結

第二章 文獻回顧

7

第二章 文獻回顧

2-1 室內空氣環境的影響因子

一般對環境條件的區分，大致可分為「物理環境」、「化學環境」、「生物環

境」與「社會環境」四大項；其中「物理環境」乃指環境之物理性質，包括音、

光、熱、空氣、水、及電磁波等要素。本研究探討的室內空氣環境乃屬建築物

理環境之一部份。 自 1973 年世界能源危機以降，強調節能而增加建築物的氣密性，並減少

建築物的外氣引入量，使室內空氣品質惡化，於是產生「病態大樓症候群」 （Sick Building Syndrome, SBS）。影響 SBS 的原因，包括室內空氣中的甲醛、揮發性有機化合物、抽煙、過敏原、光化學煙霧、石綿、氡氣、臭氣、溫熱條

件論、集團心理論、離子論等1，其中屬物理環境者不外乎空氣污染物及溫熱

環境二者。 依據 NIOSH（The US National Institute of Occupational Safety & Health 美

國職業安全衛生協會）以及 HWC（Health & Welfare Canada 加拿大健康與福利會）分別針對 484 件及 1362 件室內空氣品質問題的調查歸納如表 2-1-1 所示2,3。由表可知影響有空調之室內空氣環境的因子歸結為二大類，一為空氣污

染物，約佔 24~36％；二為空調系統，佔 52％，空調系統又包含通風效能與溫濕調節兩大功能。

總結來說，影響室內空氣環境的因子應包含「空氣污染物」、「通風效能」

以及「溫熱環境」三個參數。以下就針對此三者介紹其意義及評估指標。

表 2-1-1 室內空氣品質不佳之原因（本研究整理） NIOSH HWC

不佳原因 案例數 所佔百分比（％） 案例數 所佔百分比（％）

不適當之空調系統 252 52 710 52 室內污染物 77 16 165 12 室外污染物 48 10 125 9 建材產生 20 4 27 2

空

氣

污

染

物 生物性污染物 26 5 6 0.4 不明原因 61 12 329 24

1 快適で健康的な住宅に關する檢討會議編，快適で健康的な住宅に關する檢討會議報告書，

1997 2 曾鵬樟，台灣都會地區辦公室建築物室內空氣品質之影響，冷凍空調雜誌，pp.18~36，1993.02 3 李良梧編譯，室內空氣品質與通風，冷凍空調雜誌，pp.79~86，1993.02

室內空氣環境綜合評估指標之探討

8

2-2 室內空氣污染物的風險評估

2-2.1 空氣污染物的健康效應

室內空氣中除須有合理的氧氣外，亦不能有過多對人體有傷害的污染物

質，若這些空氣污染物濃度低於人體損害的程度，就表示室內空氣污染物濃度

在容許限度內；反之則可能造成人體健康損害，甚至生命危害，圖 2-2-1 即為空氣污染物的種類。如表 2-2-2 所示，室內空氣污染源主要來自外氣、室內人員、空調系統、建築材料、事務器具與用品及室內有機物質等六大來源。

室內空氣品質不佳，對人體健康直接的影響是造成呼吸器官、視覺器官的

不適，以及肺部器官的疾病、中樞神經的傷害；間接之影響是降低人體反應能

力與精神意志。據調查，大多數人，一天中有 80~90％的時間是在室內活動，室內空氣品質與人體健康實在有密不可分的關聯。以下介紹 CO、CO2、PM10、NO2、SO2、O3、HCHO、VOCs 等常見室內污染物對人體健康的影響：

1. 一氧化碳（CO）

一氧化碳是無色、無味的氣體，低濃度情況下便有毒，CO 的產生是由於燃料的不完全燃燒，另外瓦斯爐或熱水器滲漏、交通廢氣及室內人員抽煙也是

室內 CO 的重要來源。CO 進入人體後，它比氧更容易被血液所吸收，破壞原本血液輸送氧氣的功能，與血液之血紅素（Hb）結合，影響血液帶氧之能力，因而對人體產生窒息效應而致命。暴露在平均為 9 ppm 之 CO 濃度下，將對人體大動脈產生病症之危害。目前估算血液中 COHb 平衡濃度，可由式 2-1~2-3 推得。表 2-2-1 為 CO 濃度對人體的影響。

％COHb=R×%CO×t(min) 式 2-1 log%COHb=0.85753logCCO(ppm)+0.62995logt(min)-2.29519 式 2-2 %COHb=0.16×CCO(ppm)+0.5 式 2-3

表 2-2-1 CO 濃度對人體的影響 濃度（ppm） 暴露時間 %COHb 對人體的影響

5 20min 0.4~0.7 高次神經系的反射作用變化 30 >8hr 4 視覺、精神機能障害

200 2~4hr 10~18 前頭部感覺沈重、輕度的頭痛 500 2~4hr 25~40 激烈頭痛、噁心、視力障礙、虛脫感

1000 2~3hr 45~50 脈搏亢進、痙攣、抽慉伴隨失神 2000 1~2hr >70 死亡

註：一氧化碳中毒之容許限度量與濃度，依據吸入時間、作業強度、呼吸強度

與個人體質差異而定，故較難設定容許強度。

第二章 文獻回顧

9

圖 2-2-1 室內空氣污染物質分類4

表 2-2-2 室內污染源所產生的污染物質 4 來源類別 主要來源 污染物質（空氣品質影響因子）

汽機車排放廢氣 一氧化碳、粉塵、氮氧化物、硫氧化物、鉛、臭

氧

工廠廢氣 一氧化碳、粉塵、氮氧化物、硫氧化物、光化學

性高氧化物

滲入外氣

營建工程 粉塵、細菌、花粉粒、濕氣

人員活動 砂塵、纖維、黴菌、細菌

人體 二氧化碳、體臭、氨、水蒸氣、頭皮屑、細菌 室內人員

香菸 一氧化碳、粉塵、二氧化碳、氨、氮氧化物、碳

氫化合物

空調箱（過濾網） 黴菌、虱蚤類、細菌、臭味 空調系統

風管 粉塵、纖維、黴菌、虱蚤類、細菌

室內建築材料 甲醛、石綿纖維、接著劑（苯類）、油漆、地毯纖

維毛絮、黴菌、浮游細菌、壁蝨 建築材料

維修保養 溶劑、洗劑、砂塵、臭菌

有機物質 室內有機物質 腐敗食物（黴菌、臭味）、植物花草（花粉粒）、

潮濕物（黴菌、臭味）、排泄物（細菌、臭味）

事務用機器 氨、臭氧、溶劑類、粉塵、粉墨粒

燃燒器具（瓦斯

爐、熱水器等）

一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、

粉塵、煙粒子、燃燒核

燃燒器具

與用品

殺蟲劑類 噴射劑、殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑、防蠅劑

4 彭定吉，集合住宅室內空氣環境（CO2、CO、粉塵）現場量測方法之探討，成大碩論，1992.06

空氣污染物

氣狀污染物

粒狀污染物

無機性氣體 （CO2、CO、NOX、SOX、O3、H2S 等）

有機性氣體 （O3、CHX、甲醛、苯類、醇類、酮類、酯類等）

纖維狀粒子

花粉 液體粒子

非生物粒子

生物粒子

固體粒子

微生物

放射性物質

（Rn-222）

一般粉塵

室內空氣環境綜合評估指標之探討

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2. 二氧化碳（CO2） CO2 在低濃度的環境下是無毒的，而高濃度的情況下對人體的健康影響主

要是會產生呼吸困難的窒息效應。目前觀察到影響人體健康之最小 CO2 濃度值為 7000 ppm5，持續暴露此濃度環境中會使血液中 PH 值降低，CO2 濃度為3500ppm 時，雖然體內酸鹼值不易產生變化，但是持續暴露的結果，會引起骨中鈣質的流失。表 2-2-3 為 CO2 濃度所代表之意義。

從 1936 年 Yaglou 與 Riley 以人體臭為指標來確立室內必要換氣量的理論以來，由於臭氣不易作為客觀的指標，且其後之研究並無 CO2 之外的指標污染物被提出，故以易於量化的 CO2 作為換氣指標的依據。因為在 CO2 濃度高於 1000ppm 之環境中，其他污染物濃度也會監測到與 CO2 濃度有相當比例的惡化情況。

3. 懸浮微粒（PM10）

懸浮微粒對人體呼吸道傷害的原因有三，化學組成、穿透力（penetration）與沈積位置。穿透力及最終沈積位置乃依粒徑大小決定，吸入性微粒在呼吸道

之命運（fate）大致可由氣動粒徑決定。根據國際放射保護委員會（International Radiological Protection Commission）發展的肺沈積模式，如圖 2-2-2 所示，粒徑在 10~100µm 之微粒會在人體鼻腔沈積，對人體危害較小；粒徑小於 10µm之微粒，以 PM10 表示，幾乎沈積於肺泡及氣管部；粒徑小於 2.5µm 之微粒，以 PM2.5 表示，沈積在肺部之效率最高。懸浮微粒若沈積在肺泡及氣管部，會阻害人體呼吸機能，而造成過敏性鼻炎、氣喘、慢性阻塞性肺疾等疾病。本研

究目前探討 PM10。表 2-2-4 及 2-2-5 為一般室內空氣懸浮微粒主要發生來源與對人體健康的影響。

圖 2-2-2 懸浮微粒在呼吸道之沈積模式

5 Federal-Provincial Advisory Committee on Environmental and Occupational Health,1989

第二章 文獻回顧

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4. 二氧化硫（SO2） 二氧化硫為一強烈刺激性臭味之無色氣體，人體可嗅知之濃度約為

0.3~1.0ppm，主要來源為外氣。二氧化硫被吸入呼吸道後，90％以上在咽喉上之呼吸道就被吸收，但二氧化硫在空氣中極易氧化成硫酸或硫酸鹽，而硫酸或

硫酸鹽對人體健康會產生比二氧化硫更強烈的影響，研究顯示暴露在硫酸鹽微

粒下可導致支氣管收縮，使呼吸道傳導阻力增加，換氣功能下降，增加呼吸道

疾病之感染性，增加慢性支氣管炎及氣喘病之侵襲率，使下呼吸道疾病之發生

率上升，並可使有心肺疾病之病人病情惡化。 表 2-2-3 CO2 濃度所代表之意義 濃度（ppm） 意 義

700 多數人持續在室內狀態的容許限度（不使用燃燒器具） 1000 一般場合之容許限度（不使用燃燒器具） 1500 在換氣計算使用之容許限度（不使用燃燒器具）

2000~5000 被認定為相當不良之情況（含燃燒器具） >5000 被認定為有害之情況

表 2-2-4 室內懸浮微粒發生源與人體影響

微粒子種類 粒徑（µm） 主要發生源 對人體影響 砂塵 1~100 外氣

纖維狀粒子 直徑 1~5 長 10~100

衣服、被縟、坐墊、地毯、

絨毯 過敏反應

壁蝨 壁蝨 過敏反應

住宅中粉塵

其他 食品碎片紙屑等 過敏反應 香菸 0.01~0.3 抽煙 肺癌、其他

煤（油）煙 0.03~1 外氣、廚房油煙 細菌 0.3~5 人、外氣、其他 病原菌感染致病 真菌 0.5~10 建築材料、外氣 過敏反應 花粉 10~30 外氣 過敏反應 石綿 隔熱材、防火材、吸音材 石綿肺、肺癌、其他

表 2-2-5 懸浮微粒濃度對人體的影響 濃度（mg/m3） 影響 備註

0.025~0.05 背景濃度 0.075~0.10 多數人滿意濃度 0.100~0.14 視程減少 0.150~0.20 被多數人認為污染的濃度

>0.20 被多數人認為完全污染的濃度

達到 0.1 mg/m3 以上會使死亡率增加

室內空氣環境綜合評估指標之探討

12

5. 二氧化氮（NO2） 燃料在高溫燃燒時，空氣中過量的氮和氧反應產生氮氧化物（NOx），溫

度愈高時愈容易產生。目前對氮氧化物中 NO2 的研究最多，由於 NO2 對呼吸道的影響，尤其是氣喘患者支氣管收縮反應會有增加的趨勢。表 2-2-6 即為二氧化氮濃度對人體的影響。

6. 臭氧（O3）

臭氧對呼吸道造成的傷害可分為兩類，一為改變肺功能並伴隨呼吸道症

狀；二為特殊細胞的結構傷害或功能傷害。大部分由汽車及其他燃燒過程的排

氣中所含碳化氫與氮氧化物光化學反應而生成。室內發生源為影印機、列表機

與靜電式空氣清淨裝置。表 2-2-7 為臭氧濃度對人體的影響。 7. 甲醛（Formaldehyde, HCHO）

是普遍存在室內的無色氣體，為尿素酚醛系甲醛合成樹脂生產上的重要化

學物質，這些合成樹脂是生產碎料板、纖維板、合板、積層板等時的接著劑，

濃縮的尿素甲醛是在塗覆工程上使用，也用於發泡絕熱材。表 2-2-8 為甲醛濃度對人體的影響，甲醛是一種刺激性毒物，對黏膜有刺激作用。刺激眼、鼻、

喉部，可造成結膜炎、鼻炎、喉炎等，及咳嗽、疲倦、起疹及過敏等現象，更

嚴重者致癌。在美國環保署（USEPA）的毒性物質致癌分類及國際癌瘤研究署（International Agency for Research of Cancer, IARC）中，甲醛是屬於 Group B1，即「很可能致癌之人類致癌物」。動物實驗結果顯示，暴露在甲醛的環境中，罕見型態的鼻咽癌發症率會有增加的情形。

表 2-2-6 二氧化氮濃度對人體的影響6 濃度（ppm） 對人體影響

0.12 臭味 0.075~0.26 呼吸器官感染抵抗力下降（依體質而異）

50~150 引起慢性肺病 >150 致命

表 2-2-7 臭氧濃度對人體的影響7 濃度（ppm） 對人體影響

0.1~0.6 咳嗽、黏膜刺激 0.3~0.8 喉嚨刺激 0.8~1.7 嘴巴乾澀、胸悶、眼鼻黏膜刺激

0.94 嚴重的黏膜刺激 >0.94 脈搏加快、頭痛、嗜睡

6 賴耿陽，室內空氣污染－解析、預測、對策與人體健康影響，1990 7 美國環保署整合毒理資料庫（Integrated Risk Information System, IRIS）

第二章 文獻回顧

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8. 揮發性有機化合物（VOCs） 表 2-2-9 為 WHO 對 VOCs 的分類，一般定義沸點溫度範圍在 50-260℃者為

VOCs，也有定義沸點溫度範圍在 0-400℃者。除了 WHO 所定義的 VOCs 之外，包含了極易揮發的有機物（VVOCs）以及半揮發有機物（SVOCs）等。當一 VOCs混合體被測定時，經常以揮發性有機物總量（TVOC）來表示整體結果。表 2-2-11為 WHO 之 TVOC 提案值，但是目前全球尚未對 TVOC 應包含那些化合物加以定義。日本調查 16 棟辦公大樓 VOCs 種類的數量，發現如表 2-2-10 中十種 VOC為最多，統稱為 TVOC108。本研究乃選擇探討前二項 VOCs，即苯（Benzene）與甲苯（Toluene）。

揮發性有機物質對身體健康的危害，包括致癌性及非致癌性健康影響，在

非致癌性健康影響方面主要包括肝、腎方面的系統性危害，以及造成呼吸道的

刺激或不適。苯與甲苯皆屬 VOC 芳香族碳化氫，在 IARC 中，苯是被歸類在Group A，亦即「有完整證據顯示其具人類致癌性」。而甲苯則被歸類在 Group D，乃指「無適當證據其與致癌相關」，但相關研究顯示，健康的成年人在濃度 100ppm 的甲苯中連續暴露 6 小時會造成眼睛及鼻黏膜的刺激。

表 2-2-8 甲醛濃度對人體的影響 7 濃度（ppm） 對人體影響

0.1~0.3 最低觸發刺激量 0.8 臭味

1~2 微量刺激性 2~3 眼鼻喉部刺激 4~5 黏膜刺激不自主流淚

10~20 具撕裂感的嚴重燒灼感，咳嗽，僅能容忍幾分鐘

50~100 5~10 分鐘內產生重傷害

表 2-2-9 WHO 對室內有機污染物的分類 分類 說明 沸點溫度(℃)

1 極易揮發性（氣態）有

機化合物（VVOCs） 380

8 藤井雅則，オフィスビルにおける室內空氣質，空氣調和衛生工學月刊，pp.47~60，1998.01

表 2-2-11 WHO 之 TVOC 提案值

VOC 的化學分類 濃度 （mg/m3）

烷類 0.1 芳香族碳化氫 0.05 烯類 0.03 氟氯化物 0.03 酯類 0.02 醛酮類（甲醛除外） 0.02 其他 0.05 總計（TVOC） 0.3

表 2-2-10 TVOC10 的排序

Toluene（甲苯） 1 Benzene（苯） 2 Nikotin（尼古丁） 3 Methoxyethoxyethanol(甲 ,乙基乙醇) 4 Xylene（二甲苯） 5 Methylcyclohexane（甲基環己烷） 6 Hexane（己烷） 7 Tetradecane（四癸烷） 8 Cyclobenzene（苯環） 9 Pentadecane（五癸烷） 10

TVOC10 的名稱 排序

室內空氣環境綜合評估指標之探討

14

2-2.2 健康性風險評估理論

1. 風險（Risk）的定義 風險（Risk）一般被定義為某個不希望產生的負面後果或事件的潛勢，依

據 Webster 字典（1970）的定義，風險是傷害、損毀或損失的機會，或是損失的可能性程度（The chance of injury, damage, or loss）。跟風險類似的名詞稱為危害（Hazard），危害是危險的可能來源，而風險往往隱含著不只是「立即的」 而是有「預期的」意涵在。因此，風險包含兩個基本要素，一是人的傷亡或遭

受財產損失；二是事件或活動發生的機率9。 在本研究中，風險乃被限定於因暴露在室內空氣環境所導致的負面人體健

康影響。風險依本質可分為急性（acute 或稱短期）以及慢性（chronic 或稱長期）二種，其症狀由輕度的刺激到生命的威脅都有。人體健康風險可由個人或

群眾透過吸入、攝食與皮膚接觸環境污染物等經驗得知。 2. 健康性風險評估的定義

健康性風險評估是針對因危害導致不良健康影響的因子進行系統性評

估，並企圖定量這些因子及效應的一門科學10。 3. 健康性風險評估的內容

現行風險評估制度之建立，係參考美國國會 1983 年之「風險評估在聯邦政府處理事務上之作用」報告11，此報告常引用為對化學性質危害性進行評估

之準則，美國環境保護署（USEPA）更於 1986 年公布「風險評估指南」（The Risk Assessment Guideline of 1986），其後並於 1988、1992 年分別提出修正報告。依「風險評估在聯邦政府處理事務上之作用」報告之規範，風險評估之作

業流程主要包括四個步驟，如圖 2-2-3 所示。 ■危害鑑定（Hazard Identification） 所謂危害鑑定係由實驗室試驗及實地觀察中獲得資料，以決定某特定有毒

物質是否與暴露者某些健康效應有因果關係。 ■劑量－效應評估（Dose-Response Assessment） 劑量－效應評估乃是利用外插方法（如由高劑量外推到低劑量或由動物實

驗資料外插到人體上）中獲得資訊，以決定暴露劑量與從屬效應中之關係。如

圖 2-2-4 所示，當人體受到外界壓力，則在其體內就會產生效應，當壓力小於某一程度時，人體可藉由正常調整機能使生理條件維持在一恆定範圍內，此時

人體仍屬健康狀態，而此範圍之上限所對應的濃度就是恕限值（Threshold，或稱閾值）濃度之點。

9 黃清賢，危害分析與風險評估，1996 10 E. L. Anderson & R. E. Albert, Risk Assessment and Indoor Air Quality, 1998 11 National Research Council, 1983

第二章 文獻回顧

15

當壓力再增大一點，則人體可藉由代償性機能使人體在無明顯的生理負荷

下仍保持健康狀況，如果壓力再加大，則吾人之調節機能就可能失控或失效，

此時就可能導致永久失能或死亡的現象。 ■暴露評估（Exposure Assessment） 暴露評估乃實地量測或預估民眾暴露在已存在於環境中有毒物質之強

度、頻率及期間，或預估在不同條件下之暴露程度可能有多少。 ■風險推估（Risk Characterization） 至於風險推估，則是利用前述三個步驟所得資料，做一綜合性評估，以估

計在各種暴露狀況下，有害物對人體可能產生的危害性，並提出預測的風險數

值。

研發 風險評估 風險管理

圖 2-2-3 風險評估與管理要素

圖 2-2-4 代償性機能與失能建議關係圖12 12 Hatch T.H., Changing Objectives in Occupational Health, AIHA J.23:1, 1962

實驗與實地觀察，

特定物質之暴露者

與健康因果關係

由高劑量外推到低

劑量或由動物實驗

資料外推到人體

實地測量，推測暴

露物質與人口特性

危害鑑定 試劑是否引起負面

效應

劑量－效應評估 人體劑量與意外事

件關係為何

暴露評估 不同條件環境中實

際與預期暴露物質

風險推估

可能對人

體產生負

面效應事

件

研擬管制的選擇

項目

評估可能對大眾

健康、經濟、社

會、政治等影響

決定風險管理因

子與行動方案

室內空氣環境綜合評估指標之探討

16

傳統上有兩種方法可以用來估計化學物質暴露的可接受程度。一為應用安

全係數（Safety Factors）為基準，只應用非致癌性物質可接受暴露量之估計。二為以外推法來預估，應用於致癌物質可接受暴露量之估計。如果某一化學物

質之劑量－效應曲線資料不完整，甚或沒有，則其暴露可接受程度可繼續延用

安全係數來估計，直至有足夠的資料可適當地用於外推法為止。 健康性風險評估的內容分為致癌性物質與非致癌性物質，對人體具有致癌

性的物質，在健康危害的定量時通常是以致癌的危險度來表示。在空氣污染物

中，經由呼吸道進入人體的部分，其致癌風險度之計算方法如式 2-4： Risk ＝Exposure dose ×slope factor

＝BW

AFATIRC ××× (mg/kg/day)×slope factor(mg/kg/day)-1 式 2-4

其中： C：污染物濃度 Contaminant Concentration（mg/m3） IR：攝入率 Intake rate（m3/hour） AT：平均時間 Average Time（hour/day） AF：吸收率 Absorption Fraction（%） BW：體重 Body Weight（kg） Slope factor：潛勢斜率，暴露每單位劑量所增加的危險度 若以暴露單位濃度污染物所導致之危險度表示則如式 2-5： Risk＝C×Unit Risk 式 2-5 其中： C：污染物濃度 Contaminant Concentration（µg/m3） Unit Risk：單位危險度（µg/m3）-1

一般可接受罹患癌症的風險度大約在每百萬人中有一人的機率，因此在致

癌物暴露風險的控制則將目標風險度定為 1×10-6。 對於慢性非致癌的物質而言，通常是以危害指標（Hazard Index, HI）來表

示，危害指標為暴露劑量與參考劑量或暴露濃度與參考濃度的比值，當暴露劑

量或濃度大於參考劑量或濃度時，顯示污染物的濃度會對人體產生危害。因此

危害指標小於 1 是可接受的範圍。其計算方法如式 2-6：

RfDionConcentratExposure

RfCionConcentratExposure

HI == 式 2-6

其中 Exposure Concentration 為暴露濃度，可由式 2-7 取得：

第二章 文獻回顧

17

BWATIRCMDIionConcentratExposure ××==

式 2-7 其中： MDI：每日最大攝入量 Maximum Daily Intake（mg/kg/day） C：污染物濃度 Contaminant Concentration（mg/m3） IR：攝入率 Intake rate（m3/hour） AT：平均時間 Average Time（hour/day） BW：體重 Body Weight（kg） 而 RfC：參考劑量 Reference Concentration（mg/kg/day），用於攝入途徑為

吸入者，可由式 2-8 取得：

UFMFLOAELorNOAEL

RfC×

= 式 2-8

其中： NOAEL： 最 高 無 明 顯 不 良 效 應 劑 量 No-observed-Adverse-Effect-Level

（mg/kg/day），其與 NOEL 常交替使用 LOAEL ： 最 低 明 顯 不 良 效 應 劑 量 Low-observed-Adverse-Effect-Level

（mg/kg/day），其與 LOEL 常交替使用 MF：變更係數 Modifying Factor，通常假設為 1 UF：不確定係數 Uncertainty Factor，其值如表 2-2-12 所示： 非致癌物之混合物，如果沒有資料顯示其對生物之影響彼此間有相乘、相

拮抗或協同作用時，我們可以假定其為相加作用，此時可用式 2-9 表示其綜合危害指標：

∑=

=n

i n

n

RfCCHI

1 式 2-9

其中： Cn：第 n 種有害物質之暴露濃度（µg/m3） RfCn：第 n 種有害物質之參考濃度（µg/m3）

表 2-2-12 不同背景資料的 UF 值

UF 值 說明

10 若有好的人類慢性暴露資料，且有動物之慢性口服毒性資料

支持時。

100 若只能由二種或二種以上之動物口服毒性實驗中獲得可信的

慢性毒性資料，且又無人類相關資料可茲佐證時。 1000 若只有有限的動物慢性毒性資料可茲參考時。

室內空氣環境綜合評估指標之探討

18

2-2.3 室內空氣污染物的評估指標

大氣環境之空氣品質是以空氣污染指標值（Pollutant Standards Index, PSI）作為綜合評估指標，而 PSI 是依據 PM10、CO、SO2、NO2、O3 等五項污染物之測值，以折線方程式換算出各項之副指標值，再以各副指標值之最大值做

為空氣污染指標值，上述空氣污染物與污染副指標之對照如表 2-2-13 所示。指標值在 100 以下者，表示該測點當日空氣品質符合美國環保署環境空氣品質標準中短期平均值。

但在建築物室內空氣環境，目前並無空氣污染物的綜合評估指標，僅依各

污染物提出不同暴露時間的建議值或規範值，表 2-2-15 為空氣污染物之各國建議值或規範值。各國擬定污染物基準均以「健康」為前提考量。如日本空

氣調和衛生工學會規格“換氣基準‧同解說＂（HASS-102）之修正案中，設計基準濃度取決於污染物濃度的上限值13；加拿大環境與職業衛生諮詢委員會

亦藉由流行病資料、臨床研究及動物實驗數據制訂室內空氣品質的暴露基準14。

各國雖依健康考量制訂基準，但因污染物眾多且不統一，加上同一污染物

因不同暴露時間所建議之基準種類多寡不定，又不易判定其所產生的健康影

響。本研究擬應用健康性風險評估理論來建構室內空氣污染物指標，藉由其

運算公式可將污染物濃度轉化為無因次化的危害值，來做為室內空氣污染物

的評估指標，該指標設定的順序如下： 1. 污染物選定

如 1-5 節及 2-2.1 節所述，本研究選定做為指標之室內空氣污染物為PM10、CO、CO2、SO2、NO2、HCHO、Benzene、Toluene 等八種。

表 2-2-13 環保署環境空氣污染物與污染副指標之對照

PM10 24 小時平均值

SO2 24 小時平均值

CO 8 小時平均值

O3 每小時之最大值

NO2 每小時之最大值 PSI 值

單位：μg/m3 單位：ppb 單位：ppm 單位：ppb 單位：ppb 50 50 30 4.5 60 －

100 150 140 9 120 － 200 350 300 15 200 600 300 420 600 30 400 1200 400 500 800 40 500 1600 500 600 1000 50 600 2000

註：PSI 值意義如下 0~50 51~100 100~199 200~299 300~ 良好 普通 不良 非常不良 有害

13 香山順，設計基準濃度と空氣污染物質の健康影響，空氣調和衛生工學月刊，pp.207~214，

1998.03 14 Exposure Guidelines for Residential Indoor Air Quality, Environmental Health Directorate Health

Protection Branch, 1987.04

第二章 文獻回顧

19

2. 污染物健康效應之分類 上述污染物產生之健康效應可分為致癌性效應及非致癌性效應，非致癌性

效應又可分為窒息（asphyxiative）效應及呼吸系統疾病（respiratory）效應。 3. 污染物 Unit Risk、RfC 或 RfD 之選定

本研究中化學物質危害特性的確認主要參考 IARC、美國環保署之 IRIS（Integrated Risk Information System）、以及 HSDB（Hazardous Substance Data Bank）之資料選定污染物 Unit Risk、RfC 或 RfD。若無以上之參考值，則選用現行室內基準值替代，優先次序為 Unit Risk，RfC 次之，RfD 再次之，基準值最末，如表 2-2-14 所示。

4. 致癌風險及危害指標之計算

致癌風險（Risk）計算，可由式 2-5 求得 Risk = CHCHO(µg/m3)×1.3×10-5(µg/m3)-1+CBenzene(µg/m3)×8.3×10-6(µg/m3)-1

式 2-10 由式 2-9 可求得，窒息效應 HI(asp)、呼吸系統疾病危害指標 HI(res)、化學

性危害指標 HI(chem)與總和危害指標 HI(total)，如式 2-11~2-14 所示：

35009)()(

)(2 ppmCOppmCO

asp

CCHI += 式 2-11

4.013.021.012.0)/()()()/(

)(

322

310 mmgTolueneppmSOppmNOmmgPM

res

CCCCHI ++= 式 2-12

4.013.021.035009)/()()()()(

)(

3222 mmgTolueneppmSOppmNOppmCOppmCO

chem

CCCCCHI ++++= 式 2-13

4.013.021.03500912.0)/()()()()()/(

)(

3222

310 mmgTolueneppmSOppmNOppmCOppmCOmmgPM

total

CCCCCCHI +++++=

式 2-14

表 2-2-14 本研究選擇之污染物單位致癌風險與參考劑量值（本研究整理） 非致癌性

污染物 致癌性

窒息 效應

呼吸系

統疾病

Unit Risk

(µg/m3)-1

RfC

(mg/m3)

RfD (mg/kg/day)-1

IAQ standard 備註（參見表 2-2-15）

PM10 ◎ － － － 0.12ppm WHO 八小時平均值 CO ◎ － － － 9ppm WHO 八小時平均值

CO2 ◎ － － － 3500ppm 加拿大住所室內空氣品質

規範可接受之長期暴露值 NO2 ◎ * － － 0.21ppm WHO 時平均值 SO2 ◎ － － － 0.13ppm WHO 時平均值

HCHO ◎ 1.3×10-5 － 0.2 0.08ppm WHO 時平均值 Benzene ◎ 8.3×10-6 * * 0.33mg/m3 勞動場所作業標準 Toluene ◎ 0.4 0.2 0.4 mg/m3 NIOSH 八小時平均值

註：－ 表無足夠文獻參考，* 表有文獻參考但尚未決定

室內空氣環境綜合評估指標之探討

20

表 2-2-15 各國室內空氣品質標準或規範值（本研究整理）

國別 懸浮粒子

(mg/m3) 二氧化碳 CO2 (ppm)

一氧化碳 CO (ppm)

二氧化氮 NO2 (ppm)

二氧化硫 SO2 (ppm)

甲醛 HCHO (ppm)

臭氧 O3 (ppm)

苯 Benzene(ppm)

甲苯 Toluene(ppm) 管制法令

－ 5000 50 － － － － * * 勞工安全衛生法 中華民國

－ － 10 d － － － － * * 公共場所禁煙辦法

美國

BOCA

PM10

0.06 b － 18 c 0.1 g 0.03 g － － * * NMC SEC. 1603

美國

ASHRAE － 1000 9 c 0.1 g 0.03 g 0.1（min） 0.05 a * *

ASHRAE 62R

（Draft 1996）

加拿大

PM2.5

0.04 a

0.1 d

3500 25 d

11 b

0.25 d

0.05

0.38（5min）

0.019 0.1 0.12 － －

住所室內

空氣品質規範

PM10

0.15 1000 10 d － － － － － －

建築基準法施行令

建物管理法施行令 日本

0.15 3500 10 d 0.21 d 0.13 d 0.08 e 0.05 c TVOC=0.3 mg/m3 HASS 102

新加坡 PM10

0.15 f 1000 c 9 c － － 0.1 c 0.05 c TVOC=3 ppm

辦公室室內

空氣品質規範

香港 － － 26.2 d

8.7 c

0.15 d

0.07 b

0.04 g

0.32 d

0.14 b

0.03 g

0.08 d － － － 室內空氣品質

暫行規範

歐洲 － －

87.3（15min）

52.4 e

26.2 d

8.7 c

0.08 e 0.07~0.1 d

0.05~0.06 c * *

CEN

prENV 1752

（Draft 1996）

WHO 0.1~0.12 c 920 9 c 0.21 d 0.13 d 0.08 e 0.05 c TVOC=0.3 mg/m3 IAQ Standard

註： a 長期暴露，b 日平均值，c 8 小時平均值，d 時平均值，e 30 分平均值，f 最大值，g 年平均值，－ 表無，* 表待查

室內

空氣

環境

綜合

評估

指標

之探

討

20

第二章 文獻回顧

21

2-3 通風換氣的評估指標

1. 通風換氣的評估指標 評估室內通風換氣的指標包括換氣量、換氣率、空氣齡指標以及空氣交換

效率等，其意義如表 2-3-1 所示。本研究鑑於實測空間環境為多出回風口與外氣口、配合實測設備之條件，以及秉於評估指標因次數儘量減少之原則，所以

選擇換氣率 ACH 做為本研究通風換氣的評估指標。 2. 示蹤氣體量測技術

而利用示蹤氣體（tracer gas）技術量測建築空間換氣狀態，已被廣泛應用至量測室內換氣率。由示蹤氣體連續方程式，如式 2-15 所示：

)()()()()( ττττττ CQCQS

ddCV voav ×−×+= 式 2-15

其中 V：室內有效體積，（m3） C(τ)：室內示蹤氣體濃度，（m3/ m3） τ：時間，（hour） S(τ)：通入室內之示蹤氣體濃度，（m3/m3） Coa：外氣中示蹤氣體濃度，（m3/ m3） Qv(τ)：自室外流入室內的氣流，（m3/hour）

式 2-8 可改寫為：])([

)()()(

oav CC

ddCVS

Q−

−=

ττττ

τ 式 2-16

則室內換氣率 ACH＝Qv(τ)/V 式 2-17

表 2-3-1 建築室內通風換氣指標（本研究整理） 評估項目 物理單位 意義 備註

換氣量 m3/s m3/h/m2

每秒置換之氣流體積 每單位樓地板面積所置換之氣流體積

換氣率（換氣次數） Air Change Rate（ACH） h

-1 每小時外氣量置換相當於該空間容積

量的次數 本研究

採用 局部平均空氣齡 Local Mean Age-of-Air sec

空氣由入口處飄移至空間中的任一點

P 所需的平均時間

室內平均空氣齡 Room Average Age-of-Air sec

室內所有點的局部平均空氣齡之平均

值

空氣交換效率 Air Exchange Efficiency ％

局部平均空氣齡與室內平均空氣齡的

比值

室內空氣環境綜合評估指標之探討

22

3. 示蹤氣體的種類 量測換氣率所使用的示蹤氣體，目前在文獻中有許多種化學物質被提出，

包括二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）、六氟化硫（SF6）、乙烯（C2H4）、過氟碳化物（perfluorocarbon tracer gas, PFTs）、多環芳香烴（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs），以及放射性物質 85Kr 與 133Xe 等，個別特性如表 2-3-2所示。在 1998 年 Roomvent ’98 國際研討會發表之 153 篇論文中15，以示蹤氣體量測換氣率共計 20 篇，其中採用示蹤氣體種類及篇數依序為，SF6 者 7 篇，CO2 者 5 篇，C2H4、PFTs、PAHs、85Kr、133Xe 者各 1 篇、3 篇不詳。顯見 SF6 與 CO2 仍為目前常用之示蹤氣體。

本研究分別採用 SF6 與 CO2 做為示蹤氣體，在計算非上班時段空氣洩漏率（Air Leakage Value）時，因室內 CO2 發生源的「人」已經撤離，室內仍有殘留較室外為高的 CO2 濃度，可採用 CO2 做為示蹤氣體，計算上班時段換氣率則以 SF6 做為示蹤氣體。

4. 換氣率的量測方法

運用示蹤氣體評估建築室內空間之換氣率，有三種方式可供應用：一為「濃

度衰減法」，二為「定濃度法」，三為「定速釋放法」16，分述如下：

■濃度衰減法（Concentration Decay Method） 首先釋放少量的示蹤氣體並和室內空氣均勻混和，接著停止示蹤氣體之導

入，靜置一段時間後啟動所有實驗條件（如開啟出入風口，空調設備等）並進

行示蹤氣體濃度之量測。

表 2-3-2 示蹤氣體特性說明（本研究整理）

示蹤氣體 危害濃度 分子量 量測方法 Roomvent ’98 發表論文篇數

SF6 1000ppm 146 紅外線偵測 7 CO2 3500ppm 44 紅外線偵測 5 C2H4 * 28 紅外線偵測 1 N2O 25ppm 44 紅外線偵測 0 PFTs * 200~400 電子捕捉 1 PAHs * * 紅外線偵測 1 85Kr 1850mBq 85 光學擴大捕捉γ射線 1

133Xe * 133 光學擴大捕捉γ射線 1 註：*表待查

15 Roomvent ’98 6th International Conference on Air Distribution In Rooms, Stockholm, Sweden,

1998.06 16 Martin W Liddament, A guide to Energy Efficient Ventilation, AIVC Guide, 1996.03

第二章 文獻回顧

23

量測時應確保示蹤氣體為均勻分佈於待測空間中，如此可發現示蹤氣體濃

度會與量測時間呈現指數衰減現象（exponential decay）。將示蹤氣體濃度改以對數型式（lnC(τ)）對時間作圖，可以得到一條直線，此直線的斜率即為室內換氣率 ACH，如式 2-18 所示：

sf

fs CCACHττ

ττ−

−=

)(ln)(ln 式 2-18

其中 C(τs )：時間為τs 時的示蹤氣體初始濃度，（m3/m3） C(τf )：時間為τf 時的示蹤氣體濃度，（m3/m3） τs：實測初始時間，（hour） τf：實測結束時間，（hour） ■濃度恆定法（Constant Concentration Method） 此方法主要應用於單室或複室（multi-zone）空間的逐時換氣量量測，特

別適用於一般居室空間之分析。使用此方法時，示蹤氣體之釋放點與採樣點之

間的配合是十分重要的。本研究採用的氣體監測器具有回饋控制（feedback control）之動作機能，因此儀器本身可依吾人設定之濃度值自釋放點釋放適當之示蹤氣體，使得採樣點鄰近之示蹤氣體濃度保持恆定。當實驗條件有所變動

（如開啟出入風口、空調設備等）導致採樣點濃度有所變動時，氣體監測器將

自動追蹤釋放示蹤氣體，以使得採樣點鄰近之示蹤氣體濃度再度迴歸設定之濃

度值。簡化連續方程式後，可估算室內換氣量 ACH 如式 2-19 所示：

( )( ) τ

τCV

SACH×

= 式 2-19

在示蹤氣體濃度 C(τ)恆定的條件下，室內換氣量 ACH 與氣體監測器釋

放之示蹤氣體量值 S(τ)成正比。由此可看出此方法可翔實記載不同操作行為影響室內換氣量的程度。

■定速釋放法（Constant Emission Method） 使用此方法時，示蹤氣體在量測時間內以定速釋出，如此簡化連續方程式

後可估算室內換氣量 ACH，在氣體監測器釋放之示蹤氣體量值 S(τ)恆定的條件下，室內換氣量 ACH 與示蹤氣體濃度 C(τ)成反比。由此可看出此方法亦可記載不同操作行為影響室內換氣量的程度。

本研究採用示蹤氣體量測技術的濃度衰減法，來量測測試空間中的換氣

率。

室內空氣環境綜合評估指標之探討

24

2-4 溫熱環境的評估指標

為有效地綜合評估人體對周遭環境之舒適感受度及此「舒適」之感覺與空

間 物 理 量 的 關 係 ， 許 多 研 究 包 括 室 內 環 境 使 用 後 評 估 （ Post-Occupancy Evaluation, POE）17等，均以定量的方式探討熱環境物理量與人體舒適度的關連，整理如表 2-4-1 所示。

熱環境指標中當推 PMV 指標最為完備，並已列入國際標準之列。由於影響人體溫熱舒適度的決定因子十分複雜，不但有生理因素更包括心理因素。丹

麥學者 P.O. Fanger 乃將 1300 位左右的人，置於「人工控制熱環境實驗室」中進行實驗，將其心理量依氣溫、濕度、氣流、著衣量及工作強度等物理量進行

統計分析，以找尋舒適與不快之範圍，以便進一步確立 PMV 與 PPD 之評估指標18。以下針對 PMV 與 PPD 指標予以詳述：

1. PMV 指標

PMV 原文為 Predicted Mean Vote，意謂「預測的平均回答值」，是運用統計方法得出人體感覺與環境等六個量的定量函數關係，關係式如式 2-20 所示：

PMV= (0.303exp(-0.036M)＋0.028)×{(M－W) －3.05[5.73－0.007(M－W)－Pa]－0.42[(M－W)－58.15] －0.0173M(5.87－Pa)＋0.0014M(34－ta) －3.96-8×fcl×[(tcl＋273)4－(MRT＋273)4]－fcl×hc×(tcl－ta)}

式 2-20 表 2-4-1 建築室內熱環境指標（本研究整理）

評估項目 物理單位 相關參數 備註 預測的平均回答值

PMV 無因次 溫度、濕度、風速、平均輻射溫度、著衣

量、代謝量、水蒸氣壓 本研究

採用 修正有效溫度 CET ℃ 球溫度、濕度、風速 新有效溫度 ET＊ ℃ 溫度、濕度、風速 等價溫度 EW ℉ 溫度、風速、平均輻射溫度、水蒸氣壓 作用溫度 OT ℃ 溫度、平均輻射溫度 不快指數 DI 無因次 溫度、濕球溫度 作業位置垂直溫差 ℃ 溫度 日射量 W/m2 日射量 溫度 ℃ 溫度 濕度 ％ 濕度 風速 m/s 風速 註：表中「溫度」皆指乾球溫度

17 オフィスの室內環境評價法 POEM-O 普及版，KBUN，1994 18 ISO 7730, 1994

第二章 文獻回顧

25

其中： tcl：衣服表面溫度（℃） tcl=35.7－0.0275(M－W)-0.155×lcl×{3.96×10-8×fcl×[(tcl＋273)4－(MRT＋

273)4]－fcl×hc×(tcl－ta)] fcl：著衣時表面積（Acl）/裸體時表面積（Ad） fcl=1.00＋0.2lcl，當 lcl0.5clo hc：對流熱傳遞率（W/（m2K）） hc=2.38×(tcl－ta)0.25，當 2.38×(tcl－ta)0.25＞12.1 V

=12.1 V ，當 2.38×(tcl－ta)0.25＜12.1 V M：代謝量（W/m2） W：外部工作強度（W/m2），對大部分的代謝量均可設為 0 lcl：衣服的熱阻（clo），1clo=0.155m2K/W ta：空氣溫度（℃） Pa：水蒸氣分壓（Kpa） MRT：平均輻射溫度（℃） V：風速（m/s） 2. PPD 指標

原文為 Predicted Percentage Dissatisfied，意為「預測不滿意百分比」，為人們不滿意度之評估指標。其數學關係式如式 2-21 所示：

PPD=100-95exp[-(0.03353PMV4+0.2179PMV2)] 式 2-21 然後，把 PMV 值按人的熱感覺分成很熱、熱、稍熱、舒適、稍冷、冷、

很冷七個等級，並通過大量試驗獲得感到不滿意等級的熱感覺人數佔全部人數

的百分比 PPD，畫出 PMV-PPD 曲線如圖 2-4-1 所示。使用 PMV-PPD 曲線，可以獲得不同著裝，從事不同工作的人在不同熱環境中的熱感覺。國際標準化

組織 ISO 7730（12-15-1994）已規定 PMV：-0.5~0.5 範圍內為室內熱舒適指標。

圖 2-4-1 PMV-PPD 關係曲線

室內空氣環境綜合評估指標之探討

26

2-5 小結

本章所獲得之階段性結論如下： 1. 影響室內空氣環境的因子包含「空氣污染物」、「通風效能」以及「溫

熱環境」三個參數。「空氣污染物」評估指標分為探討致癌效應的「致

癌風險（Risk 值）」，與探討非致癌效應的「危害指標（HI 值）」；「通風效能」評估指標為「換氣率（ACH 值）」；「溫熱環境」評估指標為「預測平均回答值（｜PMV｜值）」。

2. 選擇評估的「空氣污染物」共計八種，評估指標依致癌與否分為 Risk

值與 HI 值，其中 Risk 值的目標風險度定為 1×10-6，計算結果小於此值乃在可接受範圍；HI(total)值則依健康效應分為窒息效應 HI(asp)、呼吸系統疾病危害指標 HI(res)、化學性危害指標 HI(chem)與總和危害指標HI(total)，其中 HI(chem)若在 1 以下則為可接受範圍。計算非致癌性的參考濃度，或因尚未確定，目前暫以國外室內空氣品質基準替代。

3. 本研究採用示蹤氣體量測技術的濃度衰減法，來量測案例的換氣率。

在計算非上班時段空氣洩漏率時，採用 CO2 做為示蹤氣體，計算上班時段換氣率則以 SF6 做為示蹤氣體。

4. 評估室內溫熱環境的指標採用「預測平均回答值（PMV 值）」的絕對

值，標示為｜PMV｜值，其意義為 PMV 值愈大，室內不滿意比率愈高。