药厂净化空调系统的设计摘要&介绍药厂净化空调设计前的准备工作和设计中应注意的几个关键问题#重点介绍净化空调系统的划分’风量设计以及气流组织和房间压差设计如何满足制药工艺的要求#并对此提出一些具体建议(关键词&制药企业)净化空调系统)气流组织)风量)压差医药洁净厂房设计与一般工业洁净厂房设计有类似之处!但也有其自身的特点"""即重在防止污染和交叉污染#药厂净化空调设计除要满足工业净化空调设计的要求外!还要满足!"# 对净化空调的要求#围绕防止药品污染和交叉污染这一主题!在空调设计中要采取相应妥善的$可靠的$合理的技术措施!以减少或防止室内产尘$滋生微生物!满足制药工艺的要求#! 设计前的准备工作1.1 了解药品生产工艺的特征医药洁净厂房的净化空调设计!首先要充分了解设计对象的用途$使用情况$生产工艺特点等#比如!设计的若是固体制剂生产线洁净区!就首先要弄清楚固体制剂生产的特点$工艺流程$生产工序中有无特殊要求$对洁净度等级的要求$温湿度控制要求$生产过程中有无热湿产生$有无粉尘产生等等%特别是软胶囊生产线洁净区的设计!由于其对室内温湿度控制要求特殊且严格!设计人员更要全面仔细地向业主了解产品及其生产特征#笔者曾经做过本市某制药公司一个软胶囊生产线洁净区的净化空调设计!在设计前除向业主收集上述资料外!还收集了如软胶囊生产的年产量以及每天&或一个班次’的产量$单粒胶囊的平均重量$胶囊干燥周期$胶囊干燥前后的含水率差值等等#只有对生产工艺情况了解透彻!才能作出满意的合乎要求的净化空调设计#1.2 了解工艺设备的特征要充分了解业主拟采购的工艺设备情况以及设备布局情况#在医药洁净厂房净化空调设计中!洁净室内的负荷主要来自于工艺设备的发热量!占了总负荷的三分之二甚至更多# 工艺设备选择的合理性关系到今后的使用成本!所以设计人员有义务建议业主在满足功能和参数的前提下!尽量选择电机功率较小的设备%设备有加热过程的!尽量选择筒体有外保温且效果较好的设备"有粉尘产生的工序尽量选择密闭性较好且自带除尘器的设备"等等#总之!设计的过程也是和业主相互沟通和切磋的过程!大家的目标是一致的$满足!"# 要求!降低生产成本#1.3 收集土建等资料土建资料的收集不容忽视#虽然洁净室内的负荷主要来自于工艺设备发热量!但在北方地区!冬季外围护结构的负荷也是不容忽视的#要充分了解围护结构的构造%传热系数%门窗结构尺寸等!查看是否满足建筑节能要求!为正确计算建筑负荷打下基础#另外!还要查看建筑平面布置图中空调机房%冷冻机房和除尘机房的位置是否合理!是否在负荷中心!机房门的位置和数量及开启方向是否正确等等!为合理布置空调和冷冻设备做好准备"要查看管道井%排烟井%排风井位置和数量是否满足本专业要求!是否使管路顺畅短捷! 为合理安排管道走向做好准备"要查看洁净区吊顶空间是否能满足各种管道的布置"还要考查当地的动力情况!比如冬季供热热源是城市区域供热还是自己厂区锅炉房供热!热源的种类%温度%压力等参数以及当地供电情况!等等#总之!药厂净化空调设计前的准备工作比较复杂和繁多!从多年的设计经验得知!设计前的准备工作做得越充分%情况了解得越清楚%资料收集得越齐全!设计就越能打下一个良好的扎实的基础! 设计工作做起来就得心应手#! 设计要点2.1 合理划分和设置净化空调系统药厂净化空调系统的划分主要从工艺%空调%运行管理三个方面考虑#按照!"# 的要求!根据药品性质!首先按剂型和生产线划分净化空调系统#不同剂型的生产线不能划入同一系统!以防止交叉污染!这是众所周知的# 另外!青霉素等高致敏性药品%!!内酰胺结构类药品%避孕药%激素类药%抗肿瘤类药%放射性药品等等特殊药物的净化空调系统必须独立设置!更要采取防止污染和交叉污染的技术措施# 其次!生产线虽属同一剂型但室内温湿度要求有明显差异的!不宜划入同一系统!这主要是从空调专业的角度提出#这里指的是明显有差异的!对于室内温湿度差异较小的!经过特殊处理能同时满足室内二种参数情况的!也可以使用同一系统#笔者曾经有过这种成功的设计实例!用户很满意!即节约了机房面积!又节省了设备费用#另外!运行班次和使用时间不同的净化空调系统也不能划入同一系统!这主要是从运行管理的角度出发考虑!以便于管理%节约能源#净化空调系统的设置主要根据药品生产性质确定#通常采用粗%中%高三级过滤方式即能满足要求#对于固体制剂的净化空调系统!由于洁净区内有产生粉尘的工序!虽然采取了除尘措施!但洁净区内的空气里仍避免不了残留粉尘!故回风还要再经过一道中效过滤#对于冻干粉针车间的灌装%分装等要求高的工序!还要设置$%% 级层流保护#2.2 合理设计净化空调系统的风量和冷!热量净化空调系统的送风量设计要同时满足三个条件$ $&满足室内洁净度要求’’’提供给房间足够的洁净空气!以稀释和排除房间的污浊空气!使房间含尘%含菌浓度达到所规定的洁净度等级" &&满足室内温湿度要求’’’这点与其他空调系统一致!带走房间的余热余湿(或提供给房间热量%湿量&!使房间达到设计要求" ’&满足消除室内有毒有害物的要求’’’对于工艺过程中产生有害物的房间!所提供的空气量应能确保稀释后空气中的有害物浓度低于国家标准#净化空调系统的新风量设计也要同时满足二个条件$ $&满足保证每人每小时的新鲜空气量不小于(% 立方米#这一点是基于人的卫生角度考虑!通常洁净区的新风量均能满足这个条件" &&满足补偿室内排风量和维持室内正压所需新鲜空气量#这是基于风量平衡角度考虑#洁净区的新风量通常都是为满足第二个条件的要求而确定的#净化空调系统的冷(热&量由两部分组成’’’室内负荷和新风负荷!室内负荷与房间围护结构和工艺设备布局有关!新风负荷则与新风量的大小有关#因新风负荷所占比例较室内负荷大(除少数地区外&!所以在设计中要合理利用回风!以减小新风比例!从而减少净化空调系统的冷(热&量!降低运行成本!节约用电#净化空调系统的排风量设计也是重要的环节#由上可知!排风量大!则系统新风量也大!这样很不经济!所以在设计中要尽量利用回风!非排风不可的!尽量将排风量控制在一定范围内#比如!污染源较固定!可在污染物发生处设局部排风罩# 为了提高捕集效率!在不妨碍操作的情况下!尽可能使排风罩三面或四面将污染源围住!只留出操作的小口!这样可以将排风量减少到最小!而且还能有效地防止污染物的扩散# 如果污染源不固定!无法设局部排风!则仍应采用全面排风方式!将室内污染物的浓度稀释!并通过处理后排走# 2.3 合理设计房间气流组织房间气流组织与分布!对于药厂净化空调设计来说确实是一个重要问题#房间气流组织是通过送%回风口的布置来实现的#送风口分布得当!可以限制和减少尘粒和细菌的扩散!减少二次气流和涡流!使洁净的空气不受污染地以最短捷的路线直接送到工作区"回风口布置得当!可以快捷地把污染源散发在室内的尘和菌带走!以减少尘菌与产品接触的机率# 送%回风口布置原则$顶送侧下回是最典型的送%回风方式#除工艺有特殊要求外!送风口尽量均匀布置! 让工作区的气流尽量均匀"回风口通常布置在污染源侧!且避免单一的大风口!均匀布置即可"侧送侧回方式通常避免采用!因其虽然可简化管道系统!但工作区高度处于回流区或涡流区!房间净化效果较顶送侧下回方式差"当房间侧墙下部不便布置回风口时!顶送顶回方式也可采用(有粉尘产生的房间除外&!但在布置回风口时要小心!尽量布置在洁净房间的边%角部位!将顶部回风口远离送风口# 我们有过这样的实例!实践证明!这种方式可以使大部分送风气流控制的区域达到设计所要求的洁净度!这种方式的效果虽不如顶送侧下回!但优于侧送侧回方式#2.4 合理设计房间静压差为了保证洁净室在正常空气平衡暂时受到破坏时洁净室免受邻室污染或污染邻室!洁净室必须保持一定的压差# 压差控制是防止药厂各不同药品品种房间之间混药或交叉污染的重要措施之一# 洁净室究竟设计为正的压差还是负的压差!要根据房间性质来确定#通常生产过程产生粉尘%有害物%易燃易爆的工序!其房间与相邻房间之间需保持相对负压!以防止有害物扩散且污染其他区域#各房间之间的压差值则取决于其操作性质%药品品种%产尘量等# )医药工业洁净厂房设计规范*中有明确的说明$+不同空气洁净度等级的医药洁净室(区&之间以及医药洁净室(区&与非医药洁净室(区&之间的空气静压差应不小于) #*!医药洁净室(区&与室外大气的静压差应不小于$% #*!并应装有指示压差的装置#,这条是作为强制性的条款# 房间压差值的大小要设计合理!既要满足规范要求! 又要保证气流流向的压力梯度!使气流从高洁净度区域流向低洁净度区域或从非污染区流向污染区#压差值过小!则房间的压差容易被破坏!使之产生交叉污染"压差值过大!则使空调净化系统的风量即冷%热负荷增加!不经济#根据实际经验!药厂洁净区房间之间的压差取值范围为) " &% #* 较合适#式#上送上回方式最大的好处是造价低!节约资金!但它至少会出现下面几种弊病( !’在一定高度&例如呼吸带’上!" !# 大的微粒&此粒径与细菌的等价直径相近’较多!往往达不到标准% $’如果是局部百级的场合!则工作区的风速往往很小!很难达到标准% %’自净时间较长&实测表明!自净时间可以长出& 倍’#上送上回方式虽然在某些空态测定中可能达到设计洁净度级别!但在动态上很不利于排除污染!是不宜推荐的方式!这是因为( &’上送上回容易形成某一高度上某一区域气流趋于停滞!当微粒的上升力和重力相抵时!易使大微粒&主要是" !# 微粒’停留在某一空间区域!不利于排除微粒!而且系统产生的一次污染还易诱发二次污染% $’容易造成气流短路!使一部分洁净气流和新风不能参与全室的交换作用!从而降低了洁净效果% %’容易使污染微粒在上升排出过程中污染其经过的操作点#! 局部百级存在问题有的企业没有安装局部百级前生产质量上无大问题!而安装了局部百级后!产品的某些指标如澄明度反而下降!废品率大大增加# 产生此类现象主要有以下几种原因(&’高效过滤器质量不合格!出厂时未经过逐台检验!有漏洞%$’高效过滤器安装质量不合格!即高效过滤器不是向下或向上靠螺杆压在框架上的像胶密封垫上!而是拧在风口壁上的自攻螺丝上!结果只能是越吹越松%%’单相流的气流速度小!发生污染以后不能马上被排走%’’局部单向流与背景非单向流送风口的设计不合理!非单向流送风口离集中送风口较近!对集中送风口下的单向流肯定有干扰作用!如果非单向流送风口布置在集中送风口一侧!而另一侧只有单侧回风口!则对局部百级干扰更大!特别是下风向一侧受到影响更大%"’生产人员未完全执行洁净工作制度!自身携带的污染物&如穿有污染的洁净服!未戴无菌帽$口罩等’被加速吹向生产线#" 洁净室内各种设施的布置不合理有的洁净室未充分考虑对气流流型和空气洁净度的影响!设施布置不合理!表现在(&’非单向流洁净室只设单侧回风!因而增加了非单向流洁净室的涡流区!也增加了交叉污染的机会!如操作者$工作区处在送风口与回风口之间!则影响更大%$’非单向流洁净室的回风口未远离工作区%%’需排风的工艺设备未布置在洁净室的下风侧%余压阀未布置# 洁净室送风口数量过小有的洁净室设计由于现场条件的限制!或者由于投资的过分压低!常使送风口数量被不适当的消减!结果在相等的换气次数下!出风速度加大!增加了速度场的不均匀性!使涡流区增加或扩大#$ 过滤器的选用不合理!$"过滤器的选用应遵守以下要点(末级过滤器的性能要可靠!预过滤器的效率规格要合理!初级过滤器和预过滤器的维护要方便#另外!高效过滤器必须经过逐台检验# 如有可能!尽可能选择滤料面积大的过滤器!因过滤面积大!则容尘量大!使用寿命长!且过滤面积大则气流穿过的速度低!过滤器的阻力小!可以减少维护费用和空调系统的能耗费#参考文献#!&" 许钟麟( 洁净室的质量控制!)"( 洁净与空调技术#$**%+%,$&%&& - ,. !/" 蔡杰. 空气过滤器选用常识!0" 1 1 王尧. 洁净工程师培训教程$ 第% 版. 北京&中国电子学会洁净技术分会#/2*%&/’3 - /3".。