排风罩检测教材

职业卫生工程/通风治理长荣大学教授兼安全卫生环保中心主任中国劳工安全卫生管理学会理事长张振平博士12学经历简介学历成大环工系毕台大公卫所硕士台大环境卫生所博士经历专职台北市政府劳工检查所技正（8年)劳委会劳工安全卫生研究所组长（18年）兼职台科大、中山医大、中国医大副教授卫生部疾病管制署咨询委员(迄今)CNS安全卫生标准起草委员(迄今)教育部实验室安全卫生咨询委员(迄今)前言主要的目的危害缺氧化学性危害因子火灾爆炸目的提供新鲜空气稀释浓度稀释及排出温、湿度调节3雪山隧道-台北到宜兰13km4整体换气整体换气又称稀释通风 污染物扩散后

稀释(低于容许浓度)

排除污染物5局部排气局部排气(Localexhaustsystem)

污染物未扩散之前利用吸气气流局部性予以捕集

处理合乎法规排放标准

排放至大气6使用时机整体换气污染物毒性低、浓度低(量少)污染源分布广泛污染物进入空气速度慢且均匀作业人员呼吸带离污染源较远局部排气污染物毒性高、浓度高(量多)污染源分布面积小污染物进入空气速度快且无一定规律作业人员呼吸带离污染源较近拟回收废气中有用物质78概说-

-有害物依健康风险分类危害低等，长时间暴露于低浓度不造成不适或抱怨；短时间暴露于较高浓度不造成累积性健康危害；瞬间大量吸入不造成无法回复的健康危害。Ex.厌恶性粉尘(惰性粉尘)危害中低等，长时间暴露于低浓度不造成累积健康危害，但使部分劳工刺激不适；短时间暴露于较高浓度不造成无法回复的健康危害，但使劳工严重困扰；瞬间大量吸入不排除造成无法回复的健康危害的可能性，但即使是较严重的案例，致命机率（包括间接致死）仍低。危害中等，长时间暴露于低浓度环境，可能造成累积健康危害；短时间暴露于较高浓度，可能造成无法回复的健康危害；瞬间大量吸入时，可能致命（包括间接致死）。Ex.游离二氧化硅粉尘危害最高，法规或规范建议应避免劳工吸入。长期暴露于低浓度环境或短时间暴露于较高浓度时，可能致癌、永久损害生殖系统或脏器功能，甚至致死。EX-Beneze9概说(6/7)有害物依健康风险分类(续)危害低等危害中低等危害中等危害最高整体换气局部排气过滤循环密闭作业10概说(7/7)依有害物运动特性分类>5m/sec：与高速气体流动、体积瞬间膨胀、产生不可控制之大量气相物质与热的意外化学反应有关，是最难控制的样态。作业中常见现象是爆炸、冲击、压力容器放泄、高速喷射或抛射。常见案例是铝材爆炸熔接、粉体袋装(如水泥或石灰)、回转抛射制程(如砂轮机研磨)、冲击雾化制程(如喷漆)、容器释压(如高温灭菌锅)0.5-5m/sec：与中等速度空气流动、剧烈相变化、产生大量气相物质与热的标准化学反应有关，作业中常见现象是可控制的燃烧与沸腾、快速加热、中速喷洒或抛射。常见案例是电焊(高热熏烟)、蒸汽沸腾、烹调油烟、板擦拍打、抛砂筛选、燃气排出等0.05-0.5m/sec：与缓和的相变化、不同相之间的过饱和溶解、产生较少气体与热的温和化学反应有关，作业中常见现象是高速挥发、中低速加热、低速抛射、低速相分离。常见的案例是香精油灯、半湿式摩擦搅拌、超音波雾化、电解电镀制程等0+-0.05m/sec：中低速挥发、纯粹的浓度扩散、缓慢的蒸发等几乎无速度的空气有害物发生过程。整体换气装置种类自然换气风力换气温差换气气体扩散机械换气排气式供气式排供气并用温差换气11通风动力(自然力)温度密度流风力压力差扩散凡得瓦耳力121.排气方式利用抽气动力将室内有害空气污染物或废热抽出而形成负压状态，新鲜空气则由厂房开口(如门、窗等)自然进入。(排出的有害空气污染物或废热直接利用室外自然风予以稀释扩散) (污染物产量小且毒性较低的有机溶剂作业场所，粉尘作业环境较不适合。)132.给气方式利用动力将室外新鲜空气导入作业环境中，使室内形成正压状态，将室内空气污染物藉由厂房的开口溢出而降低污染。

(亦可调节室内温湿条件)143.给排气并用方式气方式利用动力将室外清净空气由作业环境中(1)未受污染区导入，(2)经过操作者位置后再向污染源所在(3)污染区移动，带走污染物并排放至室外。

(给排气口尽量配置在相对一边，不可太接近而使新鲜空气造成短流。)1516有害物在通风作用下之质量质量不灭定理产生量(或增加量)-排除之量

=作业场所变化量

(GΔt+QCinputΔt-QCΔt=VΔC) G:产生速率(mg/min) Q:换气量(m3/min) Cinput:随空气进入之污染物浓度(mg/m3) C:作业环境污染物浓度(mg/m3) V:作业环境大小(m3)方程式之解(或浓度在不同时间变化量)17换气量对浓度衰减之影响18特定时间内欲达某特定浓度Q=2(m3/min)Q=5(m3/min)Q=20(m3/min)19整体换气装置性能需考虑流场模式使用时需考虑安全系数清除时间与V/Q成正比(V:空间体积)G(m3／min)＝w/M.W.×24.45×10-3Q

风量G

污染物产生量C

理想浓度Co

外气中之浓度W

每分钟消耗量MW

分子量20法令规定(台湾)整体换气设施规则气积换气量＜5.70.65.7-14.20.414.2-28.30.328.3>0.14有机溶剂中毒预防规则每小时消费量（公克）×系数系数0.30.040.01铅中毒预防规则每分钟1.67立方公尺基本要求：低于暴露限值21ACHACH:AirChangeperHour每小时换气次数，即换气率。也就是某房间(容积V)内的空气，每小时被换气系统提供新鲜空气所置换次数，单位为1/小时或1/hr。ACH=Q/V*60(Q:m3/min，V:m3)22工业通风在负压病房应用23负压病房之通风系统设计负压状态与负压大小ACH有利于污染物排除之流场设计(why?)人员操作安全性能需求硬件设计该如何达到上述需求呢？24负压隔离病房理想配置图考虑前述负压(采用过量排气的设计)、有利流场以及相对位置。房门横跨墙面的排气口水平进气口Qin0.2QinQout=1.2Qin排气口通往HEPA25inoutV1V2V2’V1’V1=V2V1’<<V2’A=4πR2Q=60AV26局部排气装置基本组成27局部排气(8/27)实际使用的包围式气罩一般包围式气罩 密闭手套箱28局部排气(7/27)实际使用的外装式气罩侧吸式：须搭配有害物扩散上升速度下吸式：对倾向落下的有害物效果最佳接收式：最适合热上升的有害物29局部排气(9/27)实际使用的包围式气罩（排气柜）30局部排气(10/27)吹吸式气罩只有吸 过渡模式 强抽模式31概说前人为降低侧风影响所作的气罩改良

四面开启 一面遮蔽 两面遮蔽 三面遮蔽 近似四面遮蔽外装式气罩挡板气罩双挡板气罩三挡板气罩包围式气罩

气罩悬吊安装于墙面安装于屋角气流亭排气柜×32气帘技术(3)气帘辅助排气方法之概念正面气帘右侧气帘左侧气帘污染源接收型(外装式)气罩污染控制空间工作台背墙QHQA工作台QC33流场特征(2)数值模拟结果34确认能捕集颗粒微小的气胶后，以简易方式制备颗粒大、惯性大且缺乏浮力的冰冷气胶，导入控制空间，以考验实验组合的极限捕集能力。3536透气帷幕实验（使用SF6均匀释放器）器材架设用于消减侧风影响之纱网帐棚六氟化硫分析仪风速计85cm175cm350cm350cm3738气帘式气柜立体示意图

39气罩性能评估包围型气罩之控制风速为气罩开口面划分为16个等面积，每一个等面积中心点风速中最小者，为该气罩之控制风速。外装型气罩为距离罩最远距离之污染有害物作业位置之风速。局部排气装置开始使用时测定各气罩之控制风速，使用一段时间后再予以测定各气罩之控制风速，与前者比较，以了解其性能状况控制风速与劳工暴露并无直接相关，目前台湾法规已删除。示踪气体(tracegas)引进保护系数释放气体量测外侧浓度说明面速度测试(FaceVelocityMeasurement)

面速度无一定规范，而且排烟柜因人员操作、人员在周围走动、柜门移动、排烟柜本身等因素产生不稳定的气流，使得面速度难以维持。在过去台湾规定中曾要求面速度之大小，如下表:40ASHRAE-1004128.5in(0.72m)10in(0.26m)SF6N2OQtotal

=14L/minQindividual

=1.56L/minVindividual=4.5cm/ssashP1P2P3P4P5P6依照EN14175-3测试方法制造之SF6Ejector30mm

3.EN14175Fumecupboards-Part3:Typetestmethod4243工程改善之气罩设计(1)局部排气气罩设计考虑局部排气气罩设计需考虑欲捕集污染物之特性。具高温或较小之粉尘，宜设置上吹式气罩。若粉尘颗粒较大，则需考虑其逸散方向与重力问题，宜设置侧吸式气罩。说明44工程改善之气罩设计(2)气罩型式决定气罩开口大小应具有吸引全部污染物之功能，并使吸气气流之方向与污染气流之方向一致。气罩开口之外缘设置凸缘时，可防止非污染物之空气流入且具有获得较大风速之优点；不论何种型式之气罩应尽量设置凸缘，可减少气罩外形成乱流而增加气罩压力损失。外装式和接收式气罩开口面之吸气气流速度应尽量使之分布均匀，必要时亦可设置挡板或导风板防止气罩周围乱流影响，造成污染物逸散。说明454647工程改善之气罩设计(3)气罩性能评估劳工暴露评估局部排气装置运转时与停止运转时，分别于劳工呼吸带采样测定，比较二者差异，以评估其工程控制性能。气罩外测浓度测定气罩外测浓度称为抑制浓度，比较运转时与停止运转时浓度，以评估其工程控制性能。控制风速控制风速为气罩有效捕集进入气罩，所需要的最小风速，又称捕集风速。

方法FumeHood(固定风量)VentilatedEnclosureLaminarFlowBoothSlotExtractHoodBiosafetyCabinet局部抽气罩80-120fpm(0.4-0.6m/s)60-80fpm(0.3-0.4m/s)80-120fpm(0.4-0.6m/s)Slot风速大于1m/s中心点风速大于0.5m/sPackageBooth负压?VentilatedFunnelIsthatcorrect?48环型气罩之应用49层流亭LFBLaminarFlowBooth

VS

外装式气罩5051高温工程改善(1)环境规划辅以整体换气改善现场高温问题厂区内流场混乱，将高温区域之热气带往场区各处。重新为该事业单位规划现场整体换气，以适当气流走向，提高排热效能。说明52高温工程改善(2)以整体换气改善现场高温问题作业内具高温设备造成厂区内温度持续升高(WBGT：30.4℃)。需利用整体换气方式引入室外空气以降低厂房室温，并利用对流将高温排出。厂区上方屋顶加盖太子楼，并由两侧窗户导入室外空气。利用热浮力将高温空气向上输送，经由屋顶之气窗排出。说明53高温工程改善(3)以局部排气改善现场局部热源问题具局部高温热源之现场如加压软管作业区，高温加压产生之过热空气逸散至一般环境中。建议该作业区段可设置局部排气并加以遮蔽，提高排热效果，将局部高温空气排出。说明54防尘工程改善(1)以局部排气改善现场粉尘问题

铸铁修整区或抛光区未考虑粉尘逸散之惯性现象，以工业用风扇协助却无法有效捕集粉尘，造成严重非规律性逸散。气罩开口正对研磨粉尘逸散之惯性方向，并应加装导管协助粉尘之有效捕集与排除。说明55防尘工程改善(2)以局部排气改善现场粉尘问题

粉体搅拌等易产生粉尘颗粒之作业，可于搅拌桶开口处设置一侧吸式气罩，提高捕集效率。说明56粉尘工程改善(3)以加装集气罩并调整风量以改善粉尘问题

炉石粉太空包装作业区将原有设计送料管线延长，导致抽气量不足，炉石粉下滑于太空包时，未能适当回收粉尘，而逸散于作业环境当中。建议应先调整导管风速达后，测试开口风量达到400-500cfm，再进行管线修正或再加装集气罩。说明57工程改善之气罩设计案例57状态地点中子成型区说明1.粉尘微粒粒径：1.5mm以下2.需以高压空气清除模具，致粉尘浓度增加为原来2倍3.局部排气装置，气罩开口位置设计不当4.风扇装设方式造成扰流影响，致捕集效果不佳5.一个风管位置同时有三支以上岐管58主要改善项目：排气管线规划问题：CNC加工区各机都使用单独排气泵浦，各排气装置功能有限，且排气至同一主排气管,形成扰流,应重新设计。改善建议：1.CNC加工区应使用一个主要抽风机，重新配置各排气导管，依需要配置不同风量。.挑选适当材质之导管，并配合管内流速设计，避免管线噪音。

现场改善案例59错误设计错误设计改善建议：＊每座油雾收集器所需风量：8.3m3/min＊总最大所需风量=8.3*4=33.2CMM

＊采用12吋管线以避免管线噪音现场改善案例(A-2)60

主要改善项目：正压隔离操作室规划现场改善案例(C)611.依前室与后式设计：前室以air-shower方式设计，有利于员工进入操作室前，先将身上粉尘拍落，避免将粉尘带入后室中。后室以正压方式设计，有效阻绝作业场所之粉尘进入操作室中。后室并设置观察窗，以利劳工进行炉火观测。2.吸引厂房外之新鲜大气，作为循环以及补风，避免循环吸引厂房内之含粉尘空气进入操作室中。如经费有余应加装空气过滤装置提升空气质量，以及加装冷气提供更舒适之作业环境。现场改善案例(C-2)62主要改善项目：局部排气设备管线配置该作业场所之局部排气系统因分多次施工，未能有完善之规划，不仅管线交错复杂也有错接之状况发生，可能因此导致抽气效能无法完全发生功效，将现有局部排气设备与管线重新配置，以达到最佳效果。现场改善案例(D)63一、针对该作业环境，将现有之区域划分为人员作业区与储槽区，两边分由一组5HP之抽风机座为主要排气风机，另由一组15HP之风机作为主要吸引前述两组系统之排气与空气清净系统所产生阻抗。

二、设计时依现场环境以最短距离作为规划目标，生产线区之各风罩进气口风速规划为12mps，储槽区之风罩口依现有设施以虚接为主，不作更动，入口风速规划为至少10mps。经计算后各风机马力足够，并建议依设计图于各抽气口机加装调节风门，以顺应作业所需。现场改善案例(D-1)64主要改善项目：集气罩改良该作业场所之炉石粉太空包装作业区内，系因将中间送料管线延长，导致抽气量不足，使炉石粉下滑于太空包时，未能适当回收粉尘，而逸散于作业环境当中，应先调整导管风速达3500fpm后，测试开口风量能达到400-500cfm，再进行管线修正或再加装集气罩。现场改善案例(E)65

最小排气风量

：400-500cfm最小导管风速

：3500fpm现场改善案例(E-1)66

主要改善项目：5S管理尚无工程改善之需求，但请加强贵厂区之「5S管理：整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）」。经专家检视各管线接口处，发现并无粉尘泄漏之状况，但各采样口与维修口周围则洒落与累积大量炉石粉，经询问贵单位陪同人员得知，系为维修后尚待清理之废料。因该作业区虽属自动化区域，人员很少进入，且进入时接佩带防护具，但仍建议维修保养时务必确实清扫干净，并将此一步骤列入标准作业程序当中。该区域各物品应排放整齐，以避免绊倒或误触。确实清扫干净后，将有效降低因人员进入所扬起之粉尘。请加强清扫周期，待改善后本团队可协助进行作业环境测定。

现场改善案例(F)67主要改善项目：集气罩改良废料回收区的塑料粉碎机之局部排气装置最小排气风量X不得大于180cm。气帘用进气量气帘用管径气帘用喷气孔洞直径0.25英吋，每洞中心距离1.5~2cm。X：前方开口高度(m)；L：装置宽度(m)；风罩内缘可黏贴吸音材料，降低噪音。现场改善案例(I)68主要改善项目：集气罩改良带状砂轮机进行通风改善，如图所示，经询问该单位陪同人员得知，该风罩虽能有效收集粉尘，但于保养维修时，因不易拆装，而遭劳工拆除至今束之高阁，如照片。现场改善案例(J)69烤漆室车床机台上方向下气流流速应在达125fpm，两侧抽气管线应以湿式洗涤方式收集有机溶剂，作业人员工作台下方应设置水雾以收集有机溶剂。

于车床机台车刀处可依左图进行局部排气气罩设计，最小风量

最小导管风速

烤漆室、车床机台局部排气辅导改善案例现场改善案例(K-1)69研磨切割作业微粒飞散状况评估及通风控制措施现况事业单位(甲)半成品修边整饰作业。作业方式采用气动手工具进行小幅修边整饰，转速约12000rpm，此手工具本身配有一小型集尘设备。(乙)大型研磨粉碎作业。作业方式是使用大型机具，以传动机等动力设备进行作业，转速约7000rpm左右。70平面细磨小幅修边小范围修整大范围粗磨微粒逸散浓度与通风控制现况(甲)半成品修边整饰作业平面细磨作业逸散浓度3.88E+08(#/m3)，小幅修边作业逸散浓度2.85E+08(#/m3)，皆无引用通风设备。两作业无通风设备，有进一步改善空间。71平面细磨粒径如图所示，属于粒径较小之微粒。该区应思考装设适当可行之通风装置外，工作人员作业时建议需配戴呼吸防护具。微粒逸散浓度与通风控制现况(cont.)(乙)大型研磨粉碎作业(大范围粗磨)大范围粗磨作业逸散浓度5.30E+09(#/m3)，显示作业位置旁所设置简陋风扇充当为通风设备效果不彰，以简陋风扇充当通风设备并非正确之作法。72此类作业产生多数皆属于粒径较大之微粒。需设置可行通风装置，取代简陋风扇充当为通风设备之作法。微粒飞散状况评估微粒飞散状况微粒浓度与粒径

直读式粉尘计诊断评估扩散范围与飞散速度

烟雾测试只代表气流方向，非微粒扩散范围与速度。微粒扩散范围、角度与飞散速度相关信息，为通风设备气罩设计重要参数需求。由于使用工具转速过高，难以利用仪器设备或烟雾进行评估。利用影片拍摄方式，于计算机中利用影像后制与解析方式，始能获得微粒飞散特性评估。73微粒飞散状况评估(cont.)微粒扩散角度(

)与范围利用影像解析结合

=tan-1(b/a)公式。微粒飞散速度利用软件解析每格画面时间，搭配飞行距离，则可求得其飞散速度。74微粒飞散状况评估(cont.)2处具研磨切割之事业单位作业，分别至少选择5个以上画面进行解析，评估扩散范围与飞散速度。75半成品修边整饰作业(小幅修边)大型研磨粉碎作业(小范围修整)大型研磨粉碎作业(大范围粗磨)最大扩散范围角度(度)17.3555.7840.91最小扩散范围角度(度)11.3134.0824.08最大飞散速度(m/s)3.3613.2317.40最小飞散速度(m/s)2.357.768.58平均飞散速度(m/s)2.8710.5713.47半成品修边整饰作业扩散范围角度(介于11.31o~17.35o之间)比大型研磨粉碎作业(介于24.08o~55.78o之间)较小。平均飞散速度最大为研磨粉碎作业之大范围粗磨，研磨粉碎作业之小范围修整次之，半成品修边整饰作业最小。此类作业之气罩设计可利用该信息为参考基准。2组飞散状粒状物通风控制设备专家会议通过使用(甲)大型研磨粉碎作业与(乙)平面细磨作业两组通风设备，规划设计图与实体制作模拟通风设备，进行性能检测评估。76仿真通风设备性能检测评估风速与压力：风速计，微压差计搭配皮拖管捕集效率：微粒释放系统，气动分径仪(APS)77(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

设计与模拟(1)考虑研磨作业扩散角度或范围变异，该设备开口设计为可调整性(30度到90度之间)，以因应作业现场不同扩散角度，调整适合的张角达到有效捕集粉尘之功能。设定有害物逸散处捕集风速仅需0.1m/s，气罩开口面速度亦只有0.50m/s即可。模拟结果分别为0.196与0.720m/s。78(乙)平面细磨作业通风设备

设计与模拟(1)该类现场难以设置一般气罩式之局部排气，思考利用环状多孔式(3孔、5孔、7孔)设计，尝试进行有效捕集细磨作业产生之粉尘。设定开孔口风速设定须达0.5m/s以上，导管风速设定则至少需10m/s以上。模拟结果分别为1.872与8.50m/s以上。79(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

实体制作与测试(1)发生源风速，气罩开口风速测点A，B，C，测定孔1，以及测定孔4每个位置至少进行5次量测后再加以平均，获得各点之平均值。80张角不足张角足够(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

实体制作与测试(2)张角足够风速结果发生源风速介于设计值(0.1

m/s)与计算机仿真值(0.196

m/s)之间。气罩开口风速皆大于设计值(0.5m/s)以及计算机仿真值(0.72m/s)。而在第1、4测定孔之风速结果，也发现都可达到设计最小值(5m/s)。81位置测值1测值2测值3测值4测值5平均A0.960.860.870.870.960.904B1.101.151.201.131.181.152C1.171.131.051.081.081.10215.535.675.785.895.695.71245.145.095.065.155.225.132发生源0.130.120.130.120.120.124(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

实体制作与测试(3)张角不足风速结果发生源风速略小于设计值(0.1

m/s)，由于此类作业飞散之粉尘具有初速，无须利用气罩抽气所形成发生源之捕集风速协助捕集，因此该结果影响性不大。气罩开口风速皆大于设计值(0.5m/s)以及计算机仿真值(0.72m/s)。而在第1、4测定孔之风速结果，也发现都可达到设计最小值(5m/s)。82位置测值1测值2测值3测值4测值5平均A1.711.711.631.611.751.682B1.761.791.791.791.761.778C1.481.551.611.481.621.54816.346.236.306.146.236.24845.275.235.125.165.125.180发生源0.100.050.060.060.070.068(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

实体制作与测试(4)压力结果发现张角不足时，由于其开口面较小导致风速稍高，因而其动压量测结果比张角足够时之量测值稍高。张角不足时静压与全压量测值较大。83位置测值1测值2测值3测值4测值5平均12.962.862.912.952.942.92442.292.392.532.372.462.408位置测值1测值2测值3测值4测值5平均13.073.093.093.072.983.06042.472.492.472.322.62.470动压(张角不足)动压(张角足够)位置测值1测值2测值3测值4测值5平均1-2.99-2.89-2.95-2.97-2.95-2.9504-2.59-2.62-2.88-2.62-2.76-2.694静压(张角足够)位置测值1测值2测值3测值4测值5平均1-3.23-3.19-3.23-3.17-3.02-3.1684-3.08-3.12-3.04-2.78-2.94-2.992静压(张角不足)(甲)大型研磨粉碎作业通风设备

实体制作与测试(5)张角足够完全涵盖发生源时，其平均捕集效率达92.812%；但是张角不足，无法完整涵盖发生源时，其平均捕集效率约86.189%。张角差异约造成有6%之捕集效率落差。捕集效率结果与速度及压力量测结果发现，虽然张角不足时虽有较大之气罩表面风速与动静压，似乎有利于捕集效率，但因不足以涵盖有害物之扩散角度与范围，导致捕集效率反而较低。由此可知，气罩张角应为针对此类作业设计之通风设备重要的性能因素。84

张角不足(%)张角足够(%)测值187.23193.646测值286.69693.327测值386.34793.149测值486.35892.825测值586.13192.555测值685.95092.315测值786.11492.544测值885.88892.904测值985.61992.513测值1085.55992.340平均86.18992.812SD0.5030.444CV(%)0.5830.479(乙)平面细磨作业通风设备

实体制作与测试(1)风速结果孔面风速皆达0.5m/s以上，导管风速亦一致大于10m/s之设计要求。大风量条件下之孔面风速与导管风速，皆大于小风量条件下测值，符合理论之推估并同时验证此次评估量测之可信度。85风速(小风量)位置测值1测值2测值3测值4测值5平均10.