本文探討如何利用二氧化碳 (CO₂) 連續監測來評估學校的通風效能，並從學校的翻修專案中獲取改善通風的經驗。研究發現，翻修後的學校通風率提高，室內 CO₂ 濃度降低，顯示連續監測 CO₂ 具有實際應用價值。
1. 研究背景
- 室內空氣品質 (IAQ) 對學生健康、幸福及學業表現影響重大，但學校往往通風不足，影響學習環境。
- CO₂ 是衡量室內通風的重要指標，因為其來源主要是人體呼吸，過高的 CO₂ 濃度代表空氣交換率低。
- 傳統的通風測量方法（如示蹤氣體技術）昂貴且難以大規模應用，因此該研究利用連續 CO₂ 監測方法，提供更精確的通風評估數據。
2. 研究方法
- 數據來源
- 研究涵蓋美國西南地區 48 間學校的 138 間教室，時間範圍為 2016 年 2 月至 2022 年 5 月。
- 監測裝置使用兩款物聯網 (IoT) CO₂ 感測器，測量範圍為 400-5000 ppm，每 10 分鐘記錄一次 CO₂ 濃度。
- 收集翻修前後的 CO₂ 數據，以比較通風效能的變化。
- CO₂ 濃度數據處理
- 應用自動基線校正算法 (ABC Algorithm) 修正感測器的數據偏移，確保監測數據準確性。
- 利用 CO₂ 濃度的上升 (Build-up) 及下降 (Decay) 期間，計算空氣交換率 (Air Change Rate, ACR)。
- 透過非線性最小平方法 (Non-linear Least Squares Solver)，計算 CO₂ 穩定狀態 (Steady-state Concentration, Css)，進一步推導 ACR。
- 統計分析
- 使用成對樣本 t 檢定 (Paired T-test) 比較翻修前後的CO₂ 峰值濃度 (DMC) 及 ACR 是否有顯著變化。
3. 研究結果
(1) CO₂ 濃度變化
- 翻修前：30% 學校的日均 CO₂ 高於 1000 ppm，90% 學校的 DMC 超過 1000 ppm，顯示通風不足。
- 翻修後：12.5% 學校的日均 CO₂ 高於 1000 ppm，57.5% 學校的 DMC 超過 1000 ppm，表示通風狀況有改善。
- CO₂ 日均值平均降低 116 ppm，DMC 平均降低 231 ppm，改善明顯。
(2) 空氣交換率 (ACR) 提高
- 翻修前：ACR 平均為 2.5 h⁻¹ (build-up) / 2.7 h⁻¹ (decay)。
- 翻修後：ACR 提高至 2.8 h⁻¹ (build-up) / 2.9 h⁻¹ (decay)，顯示通風改善。
- 成對樣本 t 檢定結果顯示，翻修後 ACR 顯著提高 (p < 0.05)。
4. 討論
- 連續 CO₂ 監測可作為 IAQ 長期監測工具，有助於學校掌握通風狀況，並進一步優化調整 HVAC 設備。
- 不同類型的學校採用了不同的通風系統 (如機械通風、自然通風等)，翻修後的調整使得整體 IAQ 改善，但仍需持續監測以確保效益。
- 疫情影響：COVID-19 期間的通風增強措施（如開窗換氣、增加機械通風等）可能影響了翻修後數據的準確性。
台灣室內環境品質管理協會為確保幼兒園的室內空氣品質（IAQ），建議導入連續 CO₂ 監測系統，透過 IoT 感測器即時掌握 CO₂ 濃度變化，並設置1000 ppm 為警報門檻，當濃度過高時，及時通知管理人員調整通風策略。同時，應定期評估空氣交換率 (ACR)，確保至少達到 3 h⁻¹（依據 ASHRAE 標準），並透過機械通風（HVAC 設備）與自然通風（開窗換氣）結合，以提升室內空氣流通。針對幼兒午休與活動後的高 CO₂ 時段，應增加通風頻率，可採用每小時開窗 5-10 分鐘的策略，確保新鮮空氣供應。此外，選用低 VOC 材料減少污染來源，並定期清潔 HVAC 設備以維持最佳換氣效能，避免灰塵與病菌影響空氣品質。最後，適度調整室內人數密度，防止 CO₂ 過快累積，為幼童打造健康、安全的學習環境。透過智慧監測與主動換氣管理，幼兒園可有效提升 IAQ，確保幼童健康成長並維持最佳學習狀態。
(參Clinchard, S., Haverinen-Shaughnessy, U., & Shaughnessy, R. (2025). Assessing ventilation performance in schools using continuous CO₂ monitoring: Insights from renovation projects. Building and Environment, 269, 112406)
