為什麼實驗室空壓管路會產生冷凝水？壓力露點與 ISO 8573-1 壓縮空氣品質解析

一、物理原理：大氣物理與飽和含水量

在實驗室環境中，壓縮空氣的水份來源於大氣。根據物理特性，空氣在不同溫度下具備不同的飽和含水量（Saturated Water Vapor Content）：

相對濕度（RH）影響： 若環境 RH 為 80%，在 32°C 時，每立方米空氣即含有約 27g/m³ 的水氣。

環境數據參考： * 20°C 時，飽和含水量為 17.3g/m³。32°C 時，飽和含水量為 33g/m³。

二、核心概念 : 壓力露點(Pressure Dew Point, PDP)

露點溫度是衡量壓縮空氣乾燥程度的關鍵指標。當空氣達到飽和狀態（RH 100%）時的溫度即為露點。

微生物控制（Lab Safety）： 在科研規範中，若要徹底抑制微生物滋生，壓力露點需維持在 -26°C 以下。根據 ISO 8573-1 國際標準，不同精密等級的實驗儀器對露點有嚴格要求（如 Class 1-3）。

冷凝機制： 若壓縮空氣的壓力露點為 -20°C，只要管路環境溫度低於 -20°C，氣態水就會轉化為液態冷凝水。

當大氣被空壓機壓縮至壓力7bar時，體積縮小至1/7，壓縮腔因為壓縮熱（往復式會高達攝氏200°C左右）讓溫度升高，所以冷凝水不至於發生。排出壓縮機體後，溫度降低，加上液體不可被壓縮，所以過飽和的水氣就變成液態的水霧，產生冷凝水。（請參考下圖）

三、壓縮過程中的水分轉化

當大氣被空壓機壓縮至 7 bar (gauge) 時，體積縮小至約 1/8（絕對壓力計算）。

降溫冷凝： 當空氣離開機體進入儲氣桶與管路後，溫度迅速下降。由於氣體體積大幅縮小且液體不可壓縮，過飽和的水氣隨即凝結成液態水霧。

壓縮升溫： 傳統往復式空壓機在壓縮腔內會產生高達 200°C 的壓縮熱，使水分維持氣態。

（請參考下面圖片說明）

四、實驗室空壓系統的水分治理方案

針對壓縮空氣中的水分，應採取「分段治理」策略：

1. 液態水霧處理 (Liquid Water Aerosols)

• 原理： 物質不滅定律，透過物理碰撞與截留。
• 設備： 設置旋風式氣水分離器、儲氣桶及具備坡度設計的排水管路。
• 自動化管理： 建議加裝自動排水閥（Auto Drain），避免人為疏忽導致積水回流。

2. 氣態水蒸氣處理 (Water Vapor)

• 冷凍式乾燥機： 將空氣降溫至 2-10°C，迫使水氣凝結排出（適用於一般氣動工具）。
• 吸附式乾燥機： 利用分子篩（MS）、活化氧化鋁（AA）等吸附劑，可達到 -20°C 至 -70°C 的極低壓力露點（精密實驗室與氮氣機前置系統首選）。

各種去除壓縮空氣關於冷凝水這類污染物，合理管路設施設計（請參考下圖）與乾燥設備選型（例如冷凍式乾燥機有入氣攝氏50°C以下的標準型與入氣攝氏80°C以下的高溫型；並且依據入氣溫度與壓力需要修正或補正）。

常見的接頭洩漏則可以考慮下圖的解決方案…..

日本岩田（Anest Iwata）無油渦卷式技術優勢

在科研與檢測領域，日本岩田（Anest Iwata）無油渦卷式空壓機提供超越傳統設備的系統穩定性：

• 潔淨無油（ISO 8573-1 Class 0）： 確保壓縮過程中不含油霧，防止油水乳化造成的排水系統堵塞。
• 低排氣溫度： 渦卷式技術產生熱能較低，能減輕後端乾燥機的熱負荷，提升除水效率。
• 穩定氣流： 為**氮氣產生機（N₂ Generator）**提供高穩定、低含水的入口空氣，延長分子篩壽命，確保氮氣純度。

瞭解更多日本岩田ANEST IWATA無油渦卷式空壓機系統在實驗室應用? 到 科研實驗室空壓機系統逛逛!

聯絡實驗室業務技術專人 黃金祥 0937-847981 / simon.huang@nextut-service.com.tw

珍愛我們的故鄉