膜板式外氣水洗加溼器加濕裝置研究

前言

近年來由於半導體工業的產品元件線寬已躍入奈米級的要求，因此有關無塵室的的潔淨要求已從傳統的微粒污染防制變為氣態化學污染防制。以半導體廠為例，製程線寬不斷下降，進入奈米製程後對於製程環境的要求重點，自以往的微塵粒污染物移轉至更微小的氣狀分子污染物 (Airborne Molecular Contamination，AMC)。氣狀分子污染物由字面的意義解讀，其初始狀態為氣相且行為與單一分子的氣相化學物質類似，為環境中有能力沉降於材料表面形成單分子層薄膜之氣態化學污染物質。大氣中充滿各種化學氣態污染物例如SOX、NOX、CO及其它的有機污染物等，這些氣體污染物無法以傳統以機械方式過濾，必需以化學方式加以去除。常見的方式如採用化學過濾器及空氣洗滌器等方式。前者效率雖高但本體價格昂貴，且與外氣處理量成正比，此外當空氣含微粒濃度高或濕度較大時將減短其壽命，因而較簡單的空氣洗滌器成為目前電子工業去除化學污染物初級處理的主流。由於一般外氣調箱本身負有調節潔淨室濕度的功能，故近年來已逐漸有將空氣洗滌器及加濕器功能合而為一的趨勢，一般稱為水洗加濕器(Air-wash humidifier，或直接稱Air washer)，而此種水洗加濕器本身亦具備蒸發冷卻的功能。因此種同時兼具「洗滌」、「冷卻」或「加熱加濕」等功能的外氣空調箱設計，目前已實用化而廣為相關產業採用。

雖然早期如紡織業早已運用大容量(數萬到數十萬m3/h)加濕器來應付高濕度廠房的設計要求，然而若要結合洗滌(Scrubbing)的要求就會遭遇困難，其原因為加濕僅需少許水量即可達成，而洗滌需要大量吸收液將入流氣體內的化學物質以質傳方式移出。例如在相同以水作為洗滌液的條件下，一般加濕與洗滌兩者所需的設計參數幾乎就是「互斥」的條件；在耗能表現上也會受到這些參數(例如「液氣比」以及「霧化壓力」)的影響。從 表一中可以發現，加濕器的低液氣比及低水頭需求(不需要霧化所需高壓)，其加濕循環泵之耗能遠低於水洗式加濕器之洗滌泵甚多。

文獻回顧

由於目前大部分的水洗機的架構大多來自原來的加濕器，由前面說明可以瞭解如果擬提高對外氣內含汙染物去除能力，光是提高「液氣比」以及「霧化壓力」兩項，理論上雖可奏效但耗能也隨之上升，因此找尋控制其他物理參數或另闢蹊徑或許可抑制系統耗能。關於這方面的研究，Wakamatsu^[1]利用液氣接觸方式開發一款低耗能淋水式洗滌器，並於其中放置低壓損、高液氣接觸效率的填充材料。實驗結果顯示當溶於水中AMC的濃度大於空氣中時，對NH₃的去除效率可達76%。剛村典明等人^[2]開發的循環裝置，可將加濕洗滌器內洗滌水pH值控制在5.5~7.0間，維持酸鹼的去除效率將可達到70%。春田一等人^[3]開發的連續逆流式濕膜板，利用液氣比(L/G)達0.01、導電度6μs/cm的純水，排水量導電度30μs/cm，其去除效率可達70%。稻葉人等人^[4]開發的大面積親水性除水板(Eliminator)與傳統噴水式水洗加濕器混合使用，於風速1.5~2.5m/s、外氣 NH₃濃度25ppb的情況下，採用L/G=0.02的參數即可維持去除效率在60%~70%的水準；此外，噴嘴離模板越遠去除效率則越佳。

除了相關研究文獻外，目前國內外也有若干應用前述研究成果的加濕器或水洗加濕器的開發，例如日本的菱和公司所推出的ECOWET加濕模組^[5]即為眾多同類型產品之一。ECOWET加濕模組採用曲面濕膜板方式增加質傳面積，藉以達成「加濕」的目標 圖一、圖二。然而該設計是以加濕為主要考量，僅具備對外氣少許的洗滌能力，對於本公司要求以對外氣洗滌能力為主的設計顯然不足。

此外，特別強調去除外氣中化學物質的Ultra clean air supply system (UCASS)^[6]，設計理念上著重於對於去除大氣中化學物質的能力，以「提高有效接觸面積」以及「充分使用洗滌液」的設計理念達成高效率去除外氣AMC的目標。則如 圖三所示。

然而該設計必須與多部小型傳遞泵分段傳送洗滌水，可靠性不無疑問；同時整個水洗器模組過長，安裝上也有困難。

目前外氣空調箱所採行的水洗加濕器性能，要求外氣濃度在200ppb以內去除效率須不小於90%，當外氣NH₃濃度不大於20ppb時出口濃度應不大於3ppb。而設計架構則採用「高液氣比」(L/G=0.49~ 0.99)以及「高霧化壓力」設計概念的「噴水架式水洗加濕器」，在過去無疑的成功了扮演去除外氣AMC「門神」的角色，但所付出的代價是動輒30hp或50hp的耗能。雖然許許多多的方法如打「擦邊球」的探底試驗企圖尋找水洗加濕器的L/G下限，或者用變頻器控制洗滌泵容量，但仍需採購大馬力的洗滌泵。因此，本研究的目的在打破既有框架，試圖尋找其他低耗能、高效率的外氣洗滌方式。訂定開發一款性能不低於現有水洗加濕器之AMC去除能力，而電力需求僅為現有設計之25%-30%甚至更低的水洗加濕器設計。

研究方法

水洗器的運作原理

空氣中的AMC可藉由吸收( Absorption )作用，選擇性的將一物質由氣相傳遞到和其接觸的液體中。吸收能達到分離的原理是因為氣相中的某些成分較易溶於液體中。在許多的污染方法設備所用吸收液是水，而吸收作用式可藉由對空氣淋洗(Scrubbing)或水洗(Washing)進行質傳(Mass transfer)來完成。

質傳基本上有兩種主要的機制，其一即是分子的擴散，而分子之所以會發生擴散通常是伴隨著某種來自外界的驅動力之作用所引致，一般是以濃度差所引致的質傳最為廣泛。另外一種機制便是因為流體動之紊流所引致之質傳，此即所謂的紊流擴散，同時氣體吸收是物質由氣相擴散至氣液界面，進而穿透此界面而擴散於液相的吸收液中，如 圖四所示。氣體進入液體後，同時亦伴隨有化學的反應發生。氣態污染物因濃度差自空氣中擴散至洗滌水中，同理，水分子亦因水蒸汽分壓差而於洗滌水與空氣間擴散移動，因此對空氣而言將產生加濕或除濕的效果。另外，洗滌水與空氣間的溫度差將造成熱量的傳遞，對空氣而言將產生升溫或降溫的效果。

通常影響水洗加濕器性能的參數以及影響層面如下：

液滴的尺寸

當液滴的尺寸越小，與氣流接觸的表面積越大，在邊界條件固定時有助於質傳率的提升。

混合距離

液滴與氣流接觸的距離越長，使得液滴在反應室內暫留反應時間越長，有助於質傳過程反映的完整性。

液氣比(Liquid-Gas ratio, or L/G)

適當的洗滌液質量流率與氣流質量流率的比例，在理論上可確保氣液質傳轉換的完整性。一般來說「空調加濕用途」的加濕器，其液氣遠低於運用在「外氣洗滌用途」達兩個數值級(Order)的程度。換言之，一般水洗加濕器性能在空調功能上可輕易達成，從而設計上其著眼點大多著重在「汙染物去除」方面。

洗滌液水溫

當水溫越低時，氣液間的質傳效果越好。

質傳強化裝置

如填料或金屬網結構的質傳強化裝置，在有限反應空間的環境下，提高氣流與液體接觸及反應的時間，確保質傳性能。

洗滌液導電度

當水中雜質越高，導電性亦隨之提高，質傳性能將隨之降低。

噴嘴的布置方式

本部分並無特定的理論，現存的設計圖表幾乎靠實驗數據透過回歸後求得。

新型外氣水洗加濕裝置之特色

目前最常見的「噴水架式水洗加濕器」 圖五，是一種以水汽化蒸發形成水霧層的加濕方式；其工作原理是以水作為介質，通過泵浦加壓，由特定的噴嘴將水細化成一定直徑範圍內的水顆粒，透過「等焓降溫加濕」熱力過程與流動的空氣混合，透過熱質傳、溶解、撞擊等作用，使空氣中的AMC及Particle (微粒)從空氣中分離，從而對空氣發揮到洗滌和加濕的功能 圖六。此種加濕方式因具有加濕量大、高效節能、安全可靠、可任意組合維修保養便利等優點而廣泛配套應用於許多工業空調，例如紡織廠、煙廠等廠房的空調系統設計中。同時亦為目前國內電子工業廠房去除外氣中所包含化學污染物處理的主流解決方案。

然而現有噴水架水洗式加濕器的設計，大多受限外氣空調箱的尺寸，無法提高洗滌液在反應室內的暫留反應時間，因此透過控制「液滴尺寸」以及「液氣比」，利用過量細微的洗滌液試圖以「人海戰術」的概念達成去除外氣AMC的目標。但霧化洗滌液需加壓至少4kg/cm2（40m水頭）甚至以上，並考慮到採取高液氣比的操作參數，使得水洗泵的動力需求變得高居不下，特別是當外氣AMC濃度提高時，液氣比的操作參數須隨之提高，更使得水洗器的耗能伴隨提升。此外，原本噴水架水洗式加濕器為防止洗滌液被氣流攜至外氣空調箱下游，均會裝設除水板(Demister or Eliminator)，但本身除水板即屬於高壓力降元件，噴水架水洗式加濕器泰半的氣流側壓降為其所貢獻。但進一步思考，水洗器內的除水板既然是設計上的「必要之惡」，而且又能握持洗滌液，如果依照前面的概念，設計一種固體介面（例如膜板），在固體表面形成水膜 圖七，不僅可提高液氣間的接觸面積，試圖以較少量的洗滌液並提高在反應室內暫留時間，達到充分熱質傳的效果，進而可以避免傳統噴水架水洗式加濕器依靠高液氣比，及靠高霧化壓力得到洗滌液而造成高耗能的缺點。因此這也就是有別於既有設計，而以「質傳強化裝置」為主體的新型外氣加濕洗裝置的設計發想及理念。

這類以「質傳強化裝置」為主體外氣水洗加濕器的主要構形即以濕膜板或類似的設計搭配或全面取代噴嘴架及高揚程的水洗泵，在搭配潔淨室的外氣空調箱後其架構如 圖八所示，而其設計上的特徵說明如下：

冷卻除濕功能

此裝置可以外加方式對既有MAU設備增設，以提供既有MAU額外的冷卻功能，效果等同新設一組冷卻盤管。

加熱加濕功能

上述之增設裝置於夏季提供冷卻除濕功能，但於冬季時則可提供加熱加濕功能，以降低甚至取代既有MAU內耗費電能的加熱裝置與加濕裝置。

以低耗能移除AMC

由於水洗泵容量（流量及／或揚程）降低，降低了水洗器的耗能；在某些「質傳強化裝置」的設計其空氣側壓降甚至低於傳統的除水板，更進一步降低了外氣空調箱風機的靜壓需求，從而外氣空調箱整體耗能更能進一步的降低。

新型外氣水洗加濕器各項參數的考量

依據稻葉仁等人^[4]以及趙世閔^[7]的研究顯示，當濕膜板處理比表面積為Sw、風量為Q，穿透率為P時，濕膜板的物質傳遞係數k_w為

K_w=-Q/S_w×lnP .............................. (1)

在經過接觸時間TA，以液滴尺寸為dp、膜板處理表面積Sw、風量為Q時，噴霧水與空氣的物質傳遞係數(K_a)與接觸面積(S_a)為

k_a= -278×d_p×T_A×(L/G)×lnP ...................... (2)

與

S_A= 3.6×10-3×Q×T_A×(L/G)×d_p^-1 ...................... (3)

那麼去除效率η為

η= 1-P=1-{exp-[k_w×(S_A+S_E)/Q]} ................... (4)

以去除效率(4)式來看，若將所有的變因加以探討似乎不切實際，因此必須將幾個變數加以固定。由於質傳膜板相當程度的扮演「握持」及「增加質傳面積」洗滌液的角色，那麼質傳膜板的設計選用以及「握持」的時間就十分重要。此外廠區供應的設計洗滌水溫(23°C)以及導電度(9-10μs/cm)均為固定，所以空氣與水之間的物質傳遞係數也就會固定。此外，本研究的質傳機制主要發生在膜板而非液滴，如果液滴的粒徑維持為固定，處理時間又與膜板面積及「握持」能力有關，因此真正影響去除效率的因素應該為「膜板物質傳遞能力」、「液氣比」、「膜板處理表面積」等項目。

「質傳強化裝置」設計及材料種類眾多 圖九；在材質的選用上目前市面上可獲得的產品包括石棉纖維、植物纖維、金屬（例如不鏽鋼）以及燒結陶瓷材料等，如 圖九，可依欲達到的AMC去除能力、對水質影響的程度、成本、結構強度及保養等層面作選擇考量。除金屬材質外，其餘均屬於所謂的「多孔性材質」，可確保較洗滌液與氣流間有較大的接觸面積。而在構造上為追求「高接觸面積」與「低壓降」的性能，「質傳強化裝置」大多製作成波浪狀來因應。

為確保洗滌液在質傳強化裝置中能夠被「握持」至足夠久的時間足以充份達成質傳，最好為多孔性材質(Porous media)且不宜過度疏水，且需考量材料的製造安裝容易;由候選的材料性質考量，植物纖維類與燒結陶瓷符合前述要求，因而將納入本研究中。

「纖維類」與「燒結陶瓷」膜板材質兩者材料特色不同；前者外觀類似瓦楞紙質地柔軟，一旦握持液體後其剛性增加不易遭破壞。然而缺點是遭汙染時模板清潔不易，需整套更換。然而本類材質價格低廉，本身可視為耗材。再調查本類型產品在高科技產業（光電、半導體及封測業）的運用實績顯示，若以超純水作為補給水，即便運轉長達十年也不必作任何更換，而由水盤吹洩的水質也未見明顯的劣化（導電度上升）。「燒結陶瓷」則質地硬脆，孔隙率更勝前者，而且在清潔維護方面非常容易，與前者相較屬永久性材料，在日本據稱已有運用於100,000CMH級外氣加濕洗滌裝置的實績。但燒結陶瓷本體以粉末冶金技術製造，質地硬但易碎，操作及維護均必須比前者更加小心。此外在造價方面一套140,000CMH級的「燒結陶瓷」膜板粗估約高出現有水洗加濕器甚多，投資回收期程太長，因此考量本案「實驗」的精神之下，除完全使用「纖維類」膜板外，另外「燒結陶瓷」材質模板則與「纖維類」膜板採取混搭方式，即截取兩者之長進行評估。

由於外氣空調箱風量額定容量為固定（額定140,000CMH），因此以計畫之耗能值（約1/10的額定耗能）設定液氣比（約為0.08），再回推循環泵所需之容量（流量×揚程），選用4kW的小型循環泵進行測試。為確保洗滌水內可能存在雜質不影響噴嘴，另外於泵浦出口處設置一具規格過濾能力為100μm的過濾筒，如 圖十。

膜板的排列方式將會影響「膜板處理表面積」，以及洗滌液與氣流的接觸吸收AMC的時間。若膜板面積過小、箱體內風速過快，則容易造成接觸吸收AMC的時間變短從而質傳量不足，外氣AMC的去除效率可能將不升反降。此外過度密集排列的質傳膜板可能造成氣流壓降過大，使得空氣側外氣空調箱風機需消耗額外電力。經檢討數種可能的形狀，包括平面、V形、W形、波形與梯型等設計，最終選定W形的配置作為研究對象 圖十一。

至於將洗滌液塗抹在質傳膜板基本上可利用噴嘴加壓噴淋，或直接至膜板上方澆淋等兩種方式。後者所需之揚程極低因此泵送動力不高，理論上應為最佳的選擇，然而質傳膜板有一定高度及厚度，澆淋洗滌液時容易因累積水膜過厚，造成洗滌液不易濕潤下方膜板。此外，雖然本研究改用質傳膜板取代利用噴水架大量注水洗滌的方式，但噴水架仍可讓洗滌液較均勻的分布在質傳膜板上，因此仍保留少量噴嘴的噴水架設計。

至於噴嘴除考慮常用的「微霧式圓錐形噴嘴」 圖十二以外，雖然該型噴嘴產生粒徑達78μm的水霧，但水霧粒徑並非本研究之要項，且產生該粒徑的水霧液滴需要較高的霧化壓力，換言之所需循環泵的揚程及動力偏高，加上該型噴嘴對水質要求較高，因此除本款噴嘴外，另外也針對上述問題另外再考慮一款「水霧扇形噴嘴」作為因應 圖十三。該款噴嘴安裝方式與前者（平行於氣流方向）不同，為與垂直方向夾角約30o，以扇形接近垂直於氣流方向噴灑，再由氣流攜至膜板上，循環泵無需考慮高揚程，同時也可較不必考慮水質問題（可省略過濾器），從而所須的揚程及動力較低，因此也將該設計納入本研究之範疇內。

依據上述對於各部件選用的考量後，將各種部件的選用排列組合後，分別為「纖維類」膜板與「微霧式圓錐形噴嘴」的組合、「纖維類」膜板與「水霧扇形噴嘴」的組合(Case 1)，以及「纖維類」與「燒結陶瓷」複合模板(Case 2)，與「微霧式圓錐形噴嘴」(Case 3)等三種組合，茲整理如 表二所示。

至於影響「反應時間」的因素，除了膜板本身的距離外，噴嘴與膜板間的距離將會影響有效洗滌水量。所謂的有效是指確實參與質傳反應的洗滌水量，也就是說洗滌水必須附著在膜板上而且時間要夠久。如果洗滌水離開噴嘴後無法抵達膜板或抵達膜板的厚度不足，均有可能造成質傳量的降低。因此本研究考慮噴嘴架與膜板間的兩種距離配置，分別為700mm與90mm兩種設計 圖十四。

經過協調後，原型機安裝既有廠區潔淨室的外氣空調箱內，依計畫先將原有的噴水架式水洗加濕器拆除後，再安裝各種不同的膜板式水洗加濕器進行試驗。由於膜板具有一定高度，為避免水膜堆積造成膜板下方濕潤度不足，於每一個膜板單元下方規劃「分隔水盤」如 圖十五所示，可將已吸收AMC的洗滌水收集並排入水洗加濕器的水箱內。

結果與分析

由於原型機安裝於正式的供風(Make-up air)系統上，不得有絲毫的閃失乃至影響潔淨室內的生產，因此無法像一般單純實驗藉由連續的改變風量或水量連續讀取數據再計算效率，從而先選定目前潔淨空調系統內新風供應常用的風量（以轉速表示）下的條件，分別為30Hz、45Hz以及55Hz（風機的額定設計點）的工況下進行採樣以分析各種形式的膜板式水洗加濕器對外氣中AMC去除能力。採樣分別於水洗室的入口處以及出口處取樣後，送回化驗室分析出入新風口氣流內各種AMC化合物濃度變化的數值。

首先確認噴嘴與與膜板間距離的適正性；利用洗滌水對貫穿整個水洗室能力最佳的Case 1進行測試。在兩個固定距離條件下，其入口外氣AMC濃度變動時去除效率的變化如 圖十六所示。由結果可以發現90mm的設計在25~50ppb的範圍內去除效率保持定值，而700mm的設計隨著外氣AMC的上升則不斷地略降，顯然前者設計較為優越。然而這個結果與^[6]所得到的結論卻有所不同；按理說後者應該兼具兩者，也就是「噴水架式」與「膜板式」之長處，從噴水之後分別以「水滴」（在空中）或「水膜」（在膜板）吸收AMC，從而整體去除效率較高。然而依實際觀察結果發現，膜板的濕潤性遠不如預期（後層膜板幾乎是乾的），從而質傳效果跟著降低。當然提高循環泵的揚程可以改善，然而如此將背離原本設定節能的目標。不過也藉此可以理解「膜板式」洗滌加濕的機制仍在那塊膜板，水滴與空氣的質傳則變為其次。回顧^[4]的研究，其設計方式仍然是以噴水架為主架構，然後再讓原本以疏水性材質為主的除水板具備有限度膜板式洗滌加濕的能力。因此後續的實驗架構確認噴嘴與膜板間的距離以90mm的設計為基準。

其次分別進行Case 1、Case 2 以及Case 3的測試，三種設計在正常的去離子水質控制(9-10μS/cm)條件下，對於AMC的去除效果以NH₃作為基準，分別顯示如 圖十六、圖十七以及 圖十八所示。由於試驗採現址進行實測，因此外氣

濃度均以量測當下之數值為準。Case 1顯示出不論在何種轉速下均可達到極高的去除效率，其中於額定點(55Hz)入口NH₃量測值即便飆高，但出口濃度仍維持固定3ppb以內的數值。Case 1的平均去除效率達到95.8%，甚至高過同時作為比較基準噴水架式水洗加濕器 表三。此外再量測空氣側水洗室出入口的氣流壓損為65Pa，亦低於原本噴水架式水洗加濕器的設計壓降120Pa。雖然質傳膜板外觀尺寸遠大於噴水架式水洗加濕器的除水板，但透氣程度較佳。後者因需要於極小空間內截留大量飛濺的洗滌水，內部設計如防颱百葉的迷宮式構造，水滴通過藉由離心力迅速自氣流內分離，反而較前者產生更高的氣流壓降。因此若要改良傳統噴水架式水洗加濕器，變更除水板設計亦為可行的作法，但需留意除水能力可能因此降低。此外Case 1的水側及空氣側電力消耗實測值與原有設計比較如 表四所示，結果顯示水側降低將近90%的耗能。

Case 2改用「水霧扇形」噴嘴的設計；因不需要過濾器從而循環泵揚程略降，馬達馬力數可以進一步降至3.2kW。在外氣空調箱於中、低轉速(35及45Hz)時尚可維持至少95%對Ammonia的去除效率，然而在額定轉速(55Hz)時則呈現非常不穩定的現象，幾乎無法達到去除效率設計值(≧90%)。可能的原因是洗滌水液滴尺寸過大，在高流速時附著在膜板上產生堆疊的現象，洗滌水在後方膜板無法有效擴展。雖然Case 2的設計表現較Case 1來的差，不過在實用價值上，基於運轉保養的考量，「水霧扇形」噴嘴比「微霧式圓錐形噴嘴」為佳。除此之外，在實際運轉中外氣空調箱風機甚少以額定轉速，而大多採中低轉速運轉的情況下，Case 2的去除效率與Case 1相仿，再加上Case 2循環泵所需要的馬力數還可以再降低，尚存在節能優勢，因此若在噴嘴布局設計再精進或許能夠與Case 1競爭。在空氣側水洗室出入口所量得的氣流壓損因噴淋方向與氣流垂直之故略增為75Pa，但仍低於現有設計。

Case 3採取「纖維類」與「燒結陶瓷」複合膜板與「微霧式圓錐形噴嘴」的方式 圖二十；為驗證燒結陶瓷膜板的性能，特將燒結陶瓷膜板置前端，而纖維類膜板置於後方。經實驗結果顯示，由於入口濃度遠均低於20ppb，對於Ammonia的去除能力的要求為水洗器出口不大於3ppb，因此從實驗結果顯示該設計「看似」已達成目標。然而不管是哪一種型式的水洗加濕器對於外氣低濃度AMC去除能力均差，必須要靠更下游的化學濾網方能達成，由於環境外氣AMC濃度持續偏低，無法再作進一步的驗證。然而「燒結陶瓷」膜板的高造價特性，以及因複合膜板間不連續面，或燒結陶瓷膜板較預期產生更高空氣側壓降，在空氣側水洗室出入口所量得的氣流壓損增加為100Pa，已經十分接近原本噴水架式水洗加濕器的設計壓降120Pa。

綜合以上說明，最後將各種膜板水洗加濕器的設計參數以及造價差異性整理成 表五供讀者參考。

結論及後續工作

本研究利用「質傳濕膜板」架構取代原本噴水架式水洗加濕器，並於運轉廠外氣供應系統內構建一座全尺寸規模的原型機進行實證運轉。本研究考慮了三種構形的濕膜板型水洗加濕器，每一種構型大致上都能滿足對於外氣中AMC的去除效果。透過試驗結果顯示，相較於現有設計以及要求性能，每種水洗加濕器所需之電力均可降至現有設計的10%。若考量對AMC去除效率的穩定性，則Case 1 （「纖維類」膜板與「微霧式圓錐形噴嘴」的組合）為本研究中較佳的選擇，Case 3在建造成本上偏高，不建議作為未來新型水洗加濕器的選擇。然而在討論中也提到Case 2「纖維類」膜板與「水霧扇形噴嘴」的組合無論在初設及運轉成本上享有優勢，目前正進行第二階段的研究，即為精進原有Case 2的設計，修改噴嘴架布局以提高濕膜板的濕潤性，目前正進行試運轉當中。若能與Case 1設計匹敵，則計畫以此設計移到終年外氣AMC濃度偏高的廠區進行耐久試驗；除確認是否能應付此外氣條件外，另觀察長時間運轉膜板本體是否有汙染之虞？水質變化的情況以及補水量的情況。若此款設計能夠大量被運用於台積公司的外氣空調箱，預計水洗器部份每年將可減少70%~80%以上的電力消耗，如此將可進一步降低生產成本，落實節能減碳的目標，藉以達成公司「綠色廠房、綠色製造」的經營理念。