基于制藥車間廠房的潔凈空調設計

朱 虹 楊明明

（江蘇省化工設計院有限公司，江蘇南京210014）

0 引言

隨著經濟的發展以及科學技術的不斷進步，潔凈技術的應用越來越廣泛。特別是現代醫藥工業生產的發展，對室內生產環境的潔凈度提出了更高的要求。潔凈室是為滿足產品加工的特殊要求，建造能對塵埃、微生物、溫濕度等進行嚴格控制的潔凈的生產環境。潔凈室系統主要包括室內裝修、潔凈空調、潔凈氣體、水系統等。其中，潔凈空調系統是潔凈室工程中最重要的一個系統，潔凈空調系統是控制潔凈室內塵埃粒子和細菌濃度以及防止交叉污染的主要手段。

本文將結合鄭州某制藥廠房的潔凈空調設計，主要介紹潔凈空調在藥廠中的應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區域面積為450m2，火災危險性類別為甲類，其平面布置及潔凈室壓差分布如圖1所示。本工程潔凈區為D級潔凈區，采用組合式凈化空調機組，運行時室內溫度為18～26℃，相對濕度為45%～65%。組合式空調機組設置在爆炸危險區域外。空調機組內設置初效及中效過濾器，高效過濾器設置在送風口，空調機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

潔凈區的正壓設計嚴格按照GMP要求，保證潔凈區與非潔凈區的壓差不小于10 Pa，相鄰的不同級別的房間保證10～15 Pa的壓差梯度，通過調節送風管上的對開多葉調節閥調節送風量，通過調節回風口上的手動擋板門開度來控制房間壓力。

2 潔凈空調系統設計

2.1 空調風系統氣流組織及風量確定[3-4]

組合式空調機組目前采用中央空調和二級過濾集中送風式凈化技術。其工作流程：室外空氣經過初效過濾器過濾，與潔凈室回風混合，再經熱濕處理后吸入送風機。送風機將處理過的空氣經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，使潔凈室保持設計的溫濕度和潔凈度。組合式空調機組

一般包括新回風混合、初效過濾、加熱、表面冷卻、加濕、風機、消聲、中效過濾、出風等功能段。空氣經組合空調機組處理后送入室內，室內氣流組織采用頂送下側排的送排風方式。

潔凈室主要是通過潔凈空調的循環來過濾空氣中的塵埃，實現對空氣中粒子的控制，達到潔凈度等級，因此需要足夠的風量循環來保證室內潔凈度。根據《潔凈廠房設計規范》規定，新版GMP中D級設計換氣次數不小于15次/h，對于局部爆炸危險區換氣次數為25次/h。

2.2 爆炸危險區域的送排風方式

因該制藥車間火災危險性類別為甲類，爆炸危險區域內的工藝物料有一定危險性，爆炸危險區域內的空調回風不能循環使用，通過屋頂2臺排風機（一用一備），將爆炸危險區域內的回風直接排至室外安全地帶。非爆炸危險區域內的回風無危險性，可循環使用。

2.3 風管與機房的布置

潔凈室中的凈化空調機房最好靠近要求送風量大的潔凈室，力求做到風管線路最短，但又要防止噪聲和振動對潔凈室的影響。風管的布置做到合理、使用方便，力求減少各種風管管道交叉重疊。本工程中潔凈空調設置在二樓非爆炸危險區域，爆炸危險區域所有排風均由車間屋頂引出，經排風管道排向室外，其送回風系統如圖2、圖3所示。

圖2 潔凈空調送回風管道（第1層）

3 潔凈空調的控制系統[5]

藥廠潔凈室溫濕度控制的精度要比普通舒適性空調高，因為它除了需要滿足人體舒適性，還要滿足藥品生產工藝要求。一般潔凈室溫度控制在18～26℃，濕度控制在45%～65%，如某些藥品生產工藝有特殊要求，潔凈室對溫濕度的要求會非常嚴格。嚴格控制溫濕度就要求潔凈空調系統運行穩定，從機組到末端都要做到精確控制。

圖3 潔凈空調送回風管道（第2層）

潔凈空調的自動控制系統主要由溫度傳感器（新風、回風、送風、冷給水）、濕度傳感器（新風、回風、送風、室內）、壓力傳感器（送風、回風、室內、冷回水、蒸汽）、壓差開關報警器（過濾器、風機）、閥門驅動器（新風、回風）、水量調節閥、蒸汽調節閥（加熱加濕）、流量計（冷水、蒸汽）、風機電機變頻器等自控元器件組成，以實現溫濕度的顯示與自控、風量風壓的恒定、過濾器及風機前后壓差報警、換熱器水量控制、新回風量自控等功能。潔凈空調的自動控制系統如圖4所示。

圖4 潔凈空調的自動控制系統

3.1 夏季潔凈區的溫濕度控制

3.1.1 溫度

空調機組的表冷擋水段采用冷凍水式制冷，通過溫度偏差信號來控制冷凍水進水管的電動調節閥開度，調節冷凍水進水量，實現室內溫度控制。當室內溫度偏低時，減小閥門開度；當室內溫度偏高時，增加閥門開度；當室內溫度低于下限值時，轉入冬季工況。

3.1.2 濕度

通過濕度偏差信號來控制蒸汽調節閥的開度，調節進入加濕器的蒸汽量，實現房間濕度控制。當室內濕度偏低時，增加閥門開度；當室內濕度偏高時，減小閥門開度。

3.2 冬季潔凈區的溫濕度控制

3.2.1 溫度

通過溫度偏差信號來控制蒸汽電動調節閥的開度，調節進入加熱器的蒸汽量，實現室內溫度控制。當室內溫度偏低時，增加閥門開度；當室內溫度偏高時，減小閥門開度；當室內溫度高于上限值時，轉入夏季工況。

3.2.2 濕度

通過濕度偏差信號來控制蒸汽調節閥的開度，調節進入加濕器的蒸汽量，實現房間濕度控制。當室內濕度偏低時，增加閥門開度；當室內濕度偏高時，減小閥門開度。

3.3 房間的壓差控制

為了防止粉塵、細菌擴散到其他的潔凈區域及外部空氣直接進入潔凈室產生交叉污染，藥廠潔凈室內的壓差控制非常重要。按潔凈規范要求，不同潔凈度等級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。各區域及各功能間的壓差控制通過改變新風量和回風量（或排風量）之差來實現，由于藥廠潔凈區功能間很多，所以在壓差調試時要精確計算，并通過反復測試調節才能實現壓差控制。

4 結語

本工程投入使用后，潔凈空調效果較好，潔凈室空氣潔凈度、溫度、濕度、正壓均滿足國家衛生部頒布的GMP標準，保證了藥品的質量。在潔凈空調系統設計中，應針對當地的氣候、制藥工藝生產特點及業主的經濟條件和實際運行管理情況綜合考慮，從而設計和選用出能更好地滿足生產工藝、管理要求的性能優越的空調機組，以滿足藥廠既節省投資、運行費用，又凈化工程的要求。

［1］GB50019—2003 采暖通風與空氣調節設計規范［S］

［2］GB50073—2001 潔凈廠房設計規范［S］

［3］陳霖新.潔凈廠房的設計與施工［M］.北京：化學工業出版社，2003

［4］許仲麟.空氣潔凈技術原理［M］.上海：同濟大學出版社，1998

［5］張吉光.凈化空調［M］.北京：國防工業出版社，2003