基于制藥車間廠房的潔凈空調(diào)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(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步，潔凈技術(shù)的應用越來越廣泛。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，建造能對塵埃、微生物、溫濕度等進行嚴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)設計，主要介紹潔凈空調(diào)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(diào)區(qū)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(qū)為D級潔凈區(qū)，采用組合式凈化空調(diào)機組，運行時室內(nèi)溫度為18～26℃，相對濕度為45%～65%。組合式空調(diào)機組設置在爆炸危險區(qū)域外。空調(diào)機組內(nèi)設置初效及中效過濾器，高效過濾器設置在送風口，空調(diào)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(qū)的正壓設計嚴格按照GMP要求，保證潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)的壓差不小于10 Pa，相鄰的不同級別的房間保證10～15 Pa的壓差梯度，通過調(diào)節(jié)送風管上的對開多葉調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)送風量，通過調(diào)節(jié)回風口上的手動擋板門開度來控制房間壓力。

2 潔凈空調(diào)系統(tǒng)設計

2.1 空調(diào)風系統(tǒng)氣流組織及風量確定[3-4]

組合式空調(diào)機組目前采用中央空調(diào)和二級過濾集中送風式凈化技術(shù)。其工作流程：室外空氣經(jīng)過初效過濾器過濾，與潔凈室回風混合，再經(jīng)熱濕處理后吸入送風機。送風機將處理過的空氣經(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計的溫濕度和潔凈度。組合式空調(diào)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(jīng)組合空調(diào)機組處理后送入室內(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，實現(xiàn)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(huán)來保證室內(nèi)潔凈度。根據(jù)《潔凈廠房設計規(guī)范》規(guī)定，新版GMP中D級設計換氣次數(shù)不小于15次/h，對于局部爆炸危險區(qū)換氣次數(shù)為25次/h。

2.2 爆炸危險區(qū)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(qū)域內(nèi)的工藝物料有一定危險性，爆炸危險區(qū)域內(nèi)的空調(diào)回風不能循環(huán)使用，通過屋頂2臺排風機（一用一備），將爆炸危險區(qū)域內(nèi)的回風直接排至室外安全地帶。非爆炸危險區(qū)域內(nèi)的回風無危險性，可循環(huán)使用。

2.3 風管與機房的布置

潔凈室中的凈化空調(diào)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(diào)設置在二樓非爆炸危險區(qū)域，爆炸危險區(qū)域所有排風均由車間屋頂引出，經(jīng)排風管道排向室外，其送回風系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

圖2 潔凈空調(diào)送回風管道（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，因為它除了需要滿足人體舒適性，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(diào)系統(tǒng)運行穩(wěn)定，從機組到末端都要做到精確控制。

圖3 潔凈空調(diào)送回風管道（第2層）

潔凈空調(diào)的自動控制系統(tǒng)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(nèi)）、壓力傳感器（送風、回風、室內(nèi)、冷回水、蒸汽）、壓差開關報警器（過濾器、風機）、閥門驅(qū)動器（新風、回風）、水量調(diào)節(jié)閥、蒸汽調(diào)節(jié)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(xiàn)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(diào)的自動控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 潔凈空調(diào)的自動控制系統(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(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)冷凍水進水量，實現(xiàn)室內(nèi)溫度控制。當室內(nèi)溫度偏低時，減小閥門開度；當室內(nèi)溫度偏高時，增加閥門開度；當室內(nèi)溫度低于下限值時，轉(zhuǎn)入冬季工況。

3.1.2 濕度

通過濕度偏差信號來控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進入加濕器的蒸汽量，實現(xiàn)房間濕度控制。當室內(nèi)濕度偏低時，增加閥門開度；當室內(nèi)濕度偏高時，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

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

3.2.2 濕度

通過濕度偏差信號來控制蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進入加濕器的蒸汽量，實現(xiàn)房間濕度控制。當室內(nèi)濕度偏低時，增加閥門開度；當室內(nèi)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(qū)域及外部空氣直接進入潔凈室產(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量和回風量（或排風量）之差來實現(xiàn)，由于藥廠潔凈區(qū)功能間很多，所以在壓差調(diào)試時要精確計算，并通過反復測試調(diào)節(jié)才能實現(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標準，保證了藥品的質(zhì)量。在潔凈空調(diào)系統(tǒng)設計中，應針對當?shù)氐臍夂颉⒅扑幑に嚿a(chǎn)特點及業(yè)主的經(jīng)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(chǎn)工藝、管理要求的性能優(yōu)越的空調(diào)機組，以滿足藥廠既節(jié)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(diào)節(jié)設計規(guī)范［S］

［2］GB50073—2001 潔凈廠房設計規(guī)范［S］

［3］陳霖新.潔凈廠房的設計與施工［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003

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

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