血液制品項目特點分析及暖通設計應對措施

摘要：針對血液制品生產車間的特點，結合GMP要求和國家相關設計規范，提出相應的技術措施及解決方案。

關鍵詞：潔凈度;溫度;相對濕度;空氣懸浮粒子;微生物限度;大消毒

0? ? 引言

血液制品生產車間通常具有潔凈度級別多（往往包含GMP中A、B、C、D所有4個潔凈度級別）、室內溫濕度差別大、房間不同時使用率高、生產崗位凈高迥異等特點，這就要求暖通設計人員依據生產實際情況合理劃分空調系統，制定不同的空氣處理流程，采取切實、科學的技術措施，為血液制品生產車間正常、高效地運行提供堅實的保障。

1? ? 潔凈區域的潔凈度級別

血液制品項目主要生產無菌產品，涉及的潔凈度級別為GMP中A、B、C、D所有4個級別。這4個潔凈度級別，對空氣懸浮粒子及微生物限度都有具體的要求。

對空氣懸浮粒子的基本要求[1]如表1所示。

對微生物限度的基本要求[1]如表2所示。

2? ? 潔凈區域塵埃粒子的來源及空氣處理方式

生產血液制品，包括灌裝、凍干、預灌注等區域，生產過程相對其他固體制劑生產車間更為潔凈、生產過程中基本沒有物料粉塵產生。由此可見，塵埃粒子主要來自操作工人、工藝（動）設備以及室外新風。其中，操作工人、工藝（動）設備等產塵量不大且較為穩定（在此不作詳細敘述），而新風中含有的塵埃粒子則較多且波動性較大，將對凈化空調系統產生明顯的影響。

根據《潔凈廠房設計規范》（GB 50073—2013）[2]第4.1.1條中的表1介紹，大氣（即空調系統的新風）中的含塵濃度（公稱粒徑≥0.5 μm的塵埃粒子計數濃度）為：（1）市中心5.3×107～2.5×108 pc/m3，相當于150×104～708×104 pc/ft3;（2）市郊3.5×107～1.1×108 pc/m3，相當于99×104～311×104 pc/ft3。通常而言，潔凈廠房建造于市郊的居多，空氣品質市郊明顯優于市中心，但即使是市郊的空氣品質，其含塵濃度仍然遠遠高于潔凈廠房內D級（最低級別）的空氣含塵濃度。如國際標準ISO 14644-1中的8級，相當于美國聯邦標準FS209E中的100000級，其含塵濃度（公稱粒徑≥0.5 μm的塵埃粒子計數濃度）為不超過100 000 pc/ft3，大約僅為市郊大氣含塵濃度的1/30～1/10。上述大氣含塵濃度是在正常天氣情況下測得的，若在霧霾天氣其含塵濃度將高得多。

基于上述分析，血液制品車間凈化空調系統的空氣處理過程，建議針對不同的潔凈度級別采用以下兩種處理方式之一：（1）D級的凈化空調系統：新風先經一級粗效（G4）及一級中效（F5或F6）過濾，再與凈化區域的回風混合（全新風系統無回風），進行熱濕處理，最后依次經一級中效（F7或F8）及一級高效（H13）過濾后送入空調區域;（2）A、B及C級的凈化空調系統，新風先經一級粗效（G4）及一級中效（F6或F7）過濾，再與凈化區域的回風混合（全新風系統無回風），進行熱濕處理，最后依次經一級中效（F8或F9）及一級高效（H14）過濾后送入空調區域。

所謂“細菌”，也稱為“微生物”，通常有3種基本形態，即球形、桿形和螺旋形，分別稱為球菌、桿菌和螺形菌，它們的公稱粒徑大多在0.6～3 μm，由此可見，一個所謂無塵（即沒有公稱粒徑≥0.5 μm的塵埃粒子）的潔凈室，在工程實際中可以認為是無菌的。因此，對于無菌車間（主要為A級、B級凈化區）而言有效控制公稱粒徑≥0.5 μm的塵埃粒子（包括細菌）就顯得至關重要了。

另外，凈化空調系統在運行過程中，只要切實做好日常維護工作，就基本能保證空調系統的送風是無塵、無菌的，但即便如此，仍然無法確保所有空調房間內不產塵、不長菌，所以，血液制品無菌生產車間必須定期做好凈化空調房間的大消毒工作。

當前常用的大消毒形式主要包括臭氧大消毒、過氧化氫（雙氧水）大消毒、紫外燈照射大消毒及甲醛熏蒸大消毒等四種。其中，臭氧大消毒應用最為廣泛，可應用于所有級別的潔凈區，但該消毒形式消毒效果不夠理想，故高級別（A、B級）的潔凈區常常采用過氧化氫（雙氧水）大消毒形式。紫外燈照射大消毒，消毒效果相對較差，一般不能作為正式的大消毒形式用于實際工程，僅可作為輔助性的消毒形式。甲醛熏蒸大消毒，雖然消毒效果較好，但甲醛有害人體健康，且消毒結束后在圍護結構表面往往會殘留一些粉末，需要清理，國內外現已基本禁止采用該大消毒形式了。

3? ? 空調區域溫濕度

血液制品生產車間，其溫度、濕度不同于普通藥品生產車間的溫度（18～26 ℃）、濕度（45%～65%），在潔凈區（尤其是C級區）及CNC區往往還具有低溫的要求。各生產區的溫濕度通常如表3所示。

從表3可知，血液制品車間的暖通工程，具有空調系統繁多、凈化區域潔凈度級別齊全（即含有A～D各個級別）、相同潔凈度級別生產區的溫濕度差異大等特點，因此，在進行暖通工程設計時，需根據車間內工藝生產的具體特點、不同的潔凈度級別、不同的溫濕度要求、不同時使用的區域，劃分不同的（凈化）空調系統。車間內眾多空調系統，其空氣過濾、熱濕處理流程等存在較大差異，即便是CNC生產區域及輔助生產區域的空調系統，其送風建議至少采用一粗（G4）、一中（F5或F6）兩級過濾并進行熱濕處理后送入空調區域。

4? ? 部分生產區域有防爆要求

在血液制品生產過程中，有些生產區域（或崗位）因使用超過安全容量的有機溶媒，故有防爆要求，如血漿基礎分離區、層析柱處理區域的清潔制備間等。尤其是血漿基礎分離區，既有防爆的要求，又有C級（有時因工藝流程不同定為D級）的潔凈度要求，這就要求服務于該區域的空調系統必須采用全新風空調系統，即對空調區域采用全送全排的氣流組織形式。為節省暖通工程的投資，上述全新風空調系統的空氣處理機組（空調箱）應采用普通型（即非防爆型）空氣處理機組（空調箱），但必須將該空氣處理機組（空調箱）放置于非防爆區，空調送風管在接往防爆區的墻體處應設置防火閥及止回閥。并且血漿基礎分離區的環境溫度通常要求控制在10～15 ℃，故空調系統的送、排風系統及建筑圍護結構需要進行最小熱阻計算，選擇合適的風管保溫材料及建筑保溫層，以防風管系統及圍護結構結露。同時還要設計合適的節能措施，以便合理、經濟地回收排風中的能量。

5? ? 生產區域部分房間的凈高較高

血液制品生產車間中，有些工藝設備（如潔凈公用工程設施間、部分工藝操作間、血漿基礎分離區內的工藝設備）高度較高，故布置上述工藝設備的生產區域的凈高就需要相應提高，一般凈高取4.0～8.0 m不等。工藝操作間及血漿基礎分離區均有潔凈度（D級或C級）要求，如血漿基礎分離區，因工藝設備較多、較高，一般設有操作平臺，為確保其潔凈度及溫濕度，需進行合理的氣流組織，除需要在操作平臺上、下區域分別設置送、排風口外，還要求操作平臺采用不銹鋼格柵制作，盡可能避免潔凈區出現死角而影響潔凈度。

6? ? 生產區域空調系統的備用要求

6.1? ? 低溫空調系統的需要

血液制品生產車間中，部分空調房間的室內溫度為0～5 ℃及2～8 ℃，如2～8 ℃的房間/儲存間、0～5 ℃離心分離室及2～8 ℃儲存室、IMIG/IVIG儲存間等。因此，服務于上述空調房間的空調（包括凈化空調）系統，其送風溫度較普通空調系統的送風溫度要低得多，通常僅為-4～+2 ℃。依據《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50019—2015）[3]第8.5.4.1條規定，空氣冷卻器（即表冷器）“冷媒的進口溫度應低于空氣的出口溫度至少3.5 ℃”，那么，在不考慮風機溫升且空調區域無相對濕度要求的情況下，上述空調系統-4～+2 ℃的送風溫度，即為表冷器的出風溫度，此時冷媒進口溫度至少為-7.5～-1.5 ℃。若工藝生產過程中對空調區域的相對濕度有所要求（如不大于65%），且空調系統不能利用二次回風，就必須對表冷器的出風進行再加熱，以降低出風的相對濕度并滿足送風要求，但為確保上述空調區域的溫度要求，上述空調系統-4～+2 ℃的送風溫度是不能改變的，這就要求表冷器冷媒的進口溫度，較上述的-7.5～-1.5 ℃溫度更低，因此上述空調系統的冷媒通常采用-10～-5 ℃的乙二醇溶液。然而，該冷媒進入表冷器并通過其翅片與空氣進行熱交換，將不可避免地引起表冷器的結霜，隨著結霜的加劇，表冷器的通路面積將逐步減少，并導致空調系統送風量大幅下降，從而無法滿足空調區域溫濕度、潔凈度的要求。因此，上述空調系統的表冷器必須要有備用，通常一用一備，自動切換。當使用中的表冷器因結霜使壓差逐步增加至設定值時，將自動切換至備用表冷器，送風通路也隨之改變，使空調系統正常運行。結霜表冷器將自動進入融霜模式。而融霜，較為常見的有電加熱融霜和熱媒加熱融霜兩種形式。在實際工程項目中，電加熱融霜較易產生故障且融霜效果相對較差，目前很少被采用;熱媒加熱融霜則較為常見，該熱媒通常采用與-10 ℃/-5 ℃乙二醇低溫冷媒的組分相同的乙二醇溶液，并經蒸汽—乙二醇溶液（或熱水—乙二醇溶液）熱交換機組制備成60 ℃/50 ℃的乙二醇溶液，自動切換并進入需要融霜的表冷器進行融霜，融霜完畢后即成為備用表冷器待命。需要指出的是，如需要加快融霜速度，則可提高熱媒的入口溫度，即將熱媒的入口溫度由上述的60 ℃提高到70 ℃、80 ℃等，但該表冷器就不宜采用銅管套鋁片的表冷器了，以免鋁片與銅管的接觸面松動而影響表冷器的換熱效果，建議采用銅管套銅片的表冷器。

6.2? ? 連續生產的需要

為滿足血液制品工藝生產的要求，有些房間或崗位若空調系統停機將產生重大經濟損失，故需每天24 h不間斷運行。如2～8 ℃的房間/儲存間、孵放室、IVIG孵放室、0～5 ℃離心分離室及2～8 ℃儲存室、IMIG/IVIG儲存間等房間或崗位，其空調系統除上述表冷器需一用一備外，空調箱內的風機也必須考慮一用一備，故障時能自動切換，從而保證空調系統的正常運行。

7? ? 結語

要建設一個較為完善的血液制品生產車間，暖通工程的設計往往十分重要，除需根據以上血液制品項目的特點，提出很有針對性的解決方案外，還需全面掌握工藝生產過程，合理劃分（凈化）空調、通風（包括排煙）系統，確定與工藝生產相匹配的自動控制方案，采取合理的節能措施，使（凈化）空調、通風系統穩定、高效、節能地運行。

[參考文獻]

[1] 國家食品藥品監督管理局藥品認證管理中心組.藥品GMP指南：廠房設施與設備[M].北京：中國醫藥科技出版社，2011.

[2] 潔凈廠房設計規范：GB 50073—2013[S].

[3] 工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范：GB 50019—2015[S].

收稿日期：2020-03-20

作者簡介：翟奇琛（1988—），女，上海人，工程師，主要從事藥廠及石化裝置的空調通風設計工作。