基于制藥車間廠房的潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)

朱 虹 楊明明

（江蘇省化工設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇南京210014）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，潔凈技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。特別是現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)室內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度提出了更高的要求。潔凈室是為滿足產(chǎn)品加工的特殊要求，建造能對(duì)塵埃、微生物、溫濕度等進(jìn)行嚴(yán)格控制的潔凈的生產(chǎn)環(huán)境。潔凈室系統(tǒng)主要包括室內(nèi)裝修、潔凈空調(diào)、潔凈氣體、水系統(tǒng)等。其中，潔凈空調(diào)系統(tǒng)是潔凈室工程中最重要的一個(gè)系統(tǒng)，潔凈空調(diào)系統(tǒng)是控制潔凈室內(nèi)塵埃粒子和細(xì)菌濃度以及防止交叉污染的主要手段。

本文將結(jié)合鄭州某制藥廠房的潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)，主要介紹潔凈空調(diào)在藥廠中的應(yīng)用及使用中存在的問題[1-2]。

1 工程概況

本工程制藥廠房的潔凈空調(diào)區(qū)域面積為450m2，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為甲類，其平面布置及潔凈室壓差分布如圖1所示。本工程潔凈區(qū)為D級(jí)潔凈區(qū)，采用組合式凈化空調(diào)機(jī)組，運(yùn)行時(shí)室內(nèi)溫度為18～26℃，相對(duì)濕度為45%～65%。組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)置在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域外?？照{(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)置初效及中效過濾器，高效過濾器設(shè)置在送風(fēng)口，空調(diào)機(jī)組的表冷擋水段采用5～10℃低溫冷凍水冷卻干燥空氣。加熱加濕用0.2MPa的飽和蒸汽，外管蒸汽為1.0MPa的飽和蒸汽，需減壓至0.2MPa才能使用。

圖1 制藥車間建筑平面及潔凈室壓差分布

潔凈區(qū)的正壓設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照GMP要求，保證潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)的壓差不小于10 Pa，相鄰的不同級(jí)別的房間保證10～15 Pa的壓差梯度，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)管上的對(duì)開多葉調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)送風(fēng)量，通過調(diào)節(jié)回風(fēng)口上的手動(dòng)擋板門開度來控制房間壓力。

2 潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)氣流組織及風(fēng)量確定[3-4]

組合式空調(diào)機(jī)組目前采用中央空調(diào)和二級(jí)過濾集中送風(fēng)式凈化技術(shù)。其工作流程：室外空氣經(jīng)過初效過濾器過濾，與潔凈室回風(fēng)混合，再經(jīng)熱濕處理后吸入送風(fēng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)將處理過的空氣經(jīng)中效和高效過濾送入潔凈室，完成空氣熱濕處理和過濾循環(huán)，使?jié)崈羰冶３衷O(shè)計(jì)的溫濕度和潔凈度。組合式空調(diào)機(jī)組

一般包括新回風(fēng)混合、初效過濾、加熱、表面冷卻、加濕、風(fēng)機(jī)、消聲、中效過濾、出風(fēng)等功能段。空氣經(jīng)組合空調(diào)機(jī)組處理后送入室內(nèi)，室內(nèi)氣流組織采用頂送下側(cè)排的送排風(fēng)方式。

潔凈室主要是通過潔凈空調(diào)的循環(huán)來過濾空氣中的塵埃，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中粒子的控制，達(dá)到潔凈度等級(jí)，因此需要足夠的風(fēng)量循環(huán)來保證室內(nèi)潔凈度。根據(jù)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，新版GMP中D級(jí)設(shè)計(jì)換氣次數(shù)不小于15次/h，對(duì)于局部爆炸危險(xiǎn)區(qū)換氣次數(shù)為25次/h。

2.2 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的送排風(fēng)方式

因該制藥車間火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為甲類，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的工藝物料有一定危險(xiǎn)性，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的空調(diào)回風(fēng)不能循環(huán)使用，通過屋頂2臺(tái)排風(fēng)機(jī)（一用一備），將爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的回風(fēng)直接排至室外安全地帶。非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的回風(fēng)無危險(xiǎn)性，可循環(huán)使用。

2.3 風(fēng)管與機(jī)房的布置

潔凈室中的凈化空調(diào)機(jī)房最好靠近要求送風(fēng)量大的潔凈室，力求做到風(fēng)管線路最短，但又要防止噪聲和振動(dòng)對(duì)潔凈室的影響。風(fēng)管的布置做到合理、使用方便，力求減少各種風(fēng)管管道交叉重疊。本工程中潔凈空調(diào)設(shè)置在二樓非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域所有排風(fēng)均由車間屋頂引出，經(jīng)排風(fēng)管道排向室外，其送回風(fēng)系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

圖2 潔凈空調(diào)送回風(fēng)管道（第1層）

3 潔凈空調(diào)的控制系統(tǒng)[5]

藥廠潔凈室溫濕度控制的精度要比普通舒適性空調(diào)高，因?yàn)樗诵枰獫M足人體舒適性，還要滿足藥品生產(chǎn)工藝要求。一般潔凈室溫度控制在18～26℃，濕度控制在45%～65%，如某些藥品生產(chǎn)工藝有特殊要求，潔凈室對(duì)溫濕度的要求會(huì)非常嚴(yán)格。嚴(yán)格控制溫濕度就要求潔凈空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，從機(jī)組到末端都要做到精確控制。

圖3 潔凈空調(diào)送回風(fēng)管道（第2層）

潔凈空調(diào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由溫度傳感器（新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)、冷給水）、濕度傳感器（新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)、室內(nèi)）、壓力傳感器（送風(fēng)、回風(fēng)、室內(nèi)、冷回水、蒸汽）、壓差開關(guān)報(bào)警器（過濾器、風(fēng)機(jī)）、閥門驅(qū)動(dòng)器（新風(fēng)、回風(fēng)）、水量調(diào)節(jié)閥、蒸汽調(diào)節(jié)閥（加熱加濕）、流量計(jì)（冷水、蒸汽）、風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器等自控元器件組成，以實(shí)現(xiàn)溫濕度的顯示與自控、風(fēng)量風(fēng)壓的恒定、過濾器及風(fēng)機(jī)前后壓差報(bào)警、換熱器水量控制、新回風(fēng)量自控等功能。潔凈空調(diào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 潔凈空調(diào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.1 夏季潔凈區(qū)的溫濕度控制

3.1.1 溫度

空調(diào)機(jī)組的表冷擋水段采用冷凍水式制冷，通過溫度偏差信號(hào)來控制冷凍水進(jìn)水管的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)冷凍水進(jìn)水量，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度控制。當(dāng)室內(nèi)溫度偏低時(shí)，減小閥門開度；當(dāng)室內(nèi)溫度偏高時(shí)，增加閥門開度；當(dāng)室內(nèi)溫度低于下限值時(shí)，轉(zhuǎn)入冬季工況。

3.1.2 濕度

通過濕度偏差信號(hào)來控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入加濕器的蒸汽量，實(shí)現(xiàn)房間濕度控制。當(dāng)室內(nèi)濕度偏低時(shí)，增加閥門開度；當(dāng)室內(nèi)濕度偏高時(shí)，減小閥門開度。

3.2 冬季潔凈區(qū)的溫濕度控制

3.2.1 溫度

通過溫度偏差信號(hào)來控制蒸汽電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入加熱器的蒸汽量，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度控制。當(dāng)室內(nèi)溫度偏低時(shí)，增加閥門開度；當(dāng)室內(nèi)溫度偏高時(shí)，減小閥門開度；當(dāng)室內(nèi)溫度高于上限值時(shí)，轉(zhuǎn)入夏季工況。

3.2.2 濕度

通過濕度偏差信號(hào)來控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入加濕器的蒸汽量，實(shí)現(xiàn)房間濕度控制。當(dāng)室內(nèi)濕度偏低時(shí)，增加閥門開度；當(dāng)室內(nèi)濕度偏高時(shí)，減小閥門開度。

3.3 房間的壓差控制

為了防止粉塵、細(xì)菌擴(kuò)散到其他的潔凈區(qū)域及外部空氣直接進(jìn)入潔凈室產(chǎn)生交叉污染，藥廠潔凈室內(nèi)的壓差控制非常重要。按潔凈規(guī)范要求，不同潔凈度等級(jí)之間的壓差需不小于5 Pa，潔凈室與室外的壓差需不小于10 Pa。各區(qū)域及各功能間的壓差控制通過改變新風(fēng)量和回風(fēng)量（或排風(fēng)量）之差來實(shí)現(xiàn)，由于藥廠潔凈區(qū)功能間很多，所以在壓差調(diào)試時(shí)要精確計(jì)算，并通過反復(fù)測試調(diào)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)壓差控制。

4 結(jié)語

本工程投入使用后，潔凈空調(diào)效果較好，潔凈室空氣潔凈度、溫度、濕度、正壓均滿足國家衛(wèi)生部頒布的GMP標(biāo)準(zhǔn)，保證了藥品的質(zhì)量。在潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂?、制藥工藝生產(chǎn)特點(diǎn)及業(yè)主的經(jīng)濟(jì)條件和實(shí)際運(yùn)行管理情況綜合考慮，從而設(shè)計(jì)和選用出能更好地滿足生產(chǎn)工藝、管理要求的性能優(yōu)越的空調(diào)機(jī)組，以滿足藥廠既節(jié)省投資、運(yùn)行費(fèi)用，又凈化工程的要求。

［1］GB50019—2003 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［2］GB50073—2001 潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］陳霖新.潔凈廠房的設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

［4］許仲麟.空氣潔凈技術(shù)原理［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998

［5］張吉光.凈化空調(diào)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003