蘭州某Ⅲ價輪狀病毒疫苗生產車間暖通系統設計

牛勇

蘭州生物制品研究所有限責任公司

輪狀病毒（Rotavirus，簡稱RV）屬于呼腸孤病毒科，是導致嬰幼兒腹瀉的主要病原體之一，輪狀病毒感染性腹瀉也是嬰幼兒急診和死亡（除呼吸道感染之外）的第二位病因。輪狀病毒疫苗是預防輪狀病毒腸炎，主要接種對象為2 月齡至3 歲兒童。

1 工程概況

本項目是國內首個滿足GMP 規范要求、年產500萬人份Ⅲ價輪狀病毒疫苗生產車間，項目位于甘肅省蘭州市，屬于醫藥工業潔凈生產廠房，丙類建筑，防火等級一級，總建筑面積17912.63 m2，總高23.95 m，地上三層，地下一層，地上層高7.5 m，地下層高6 m，其中地下一層為設備公用機房，一層為分包裝區，二層為原液區，三層為培養基區，生產區通過潔凈空調系統達到無塵、無菌條件，非生產區以舒適性空調為主，項目榮獲2019 年上海市“申安杯”優質安裝工程獎。

2 空調設計參數

2.1 室外設計參數

根據文獻[1]，室外設計參數如下選取：

夏季空調：室外計算干球溫度31.2 ℃，室外計算濕球溫度20.1 ℃。冬季空調：室外計算干球溫度-11.5 ℃，室外計算相對濕度54%。夏季通風計算干球溫度：26.5 ℃，冬季通風計算干球溫度：-5.3 ℃。大氣壓：冬季851.5 hPa，夏季843.2 hPa。

2.2 室內設計參數

表1 為凈化空調室內設計參數及主要數據表[2]：

表1 凈化空調室內設計參數

舒適性空調設計參數及主要數據如表2 所示[1]：

表2 舒適性空調室內設計參數

潔凈室塵埃粒子控制要求如表3 所示[3-4]：

表3 潔凈室塵埃粒子控制要求

3 空調系統設計

3.1 潔凈空調

本項目共設計15 套凈化空調系統，凈化空調系統分別為：一層西林瓶清洗滅菌軋蓋（D 級）、一層上料間及清洗滅菌區（C 級）、一層配液分裝（B+A 級）。二層細胞區（C 級）、二層細胞傳遞區（C 級），二層病毒培養區1（C 級）、二層病毒培養區2（C 級）、二層病毒培養區3（C 級）、二層清洗滅菌區（D 級）、二層滅菌后及潔凈走廊（C 級）、二層細胞培養區（C 級）。三層配液區（D 級）、三層除菌過濾（C 級）、三層中間品檢定區（C級）、三層清洗滅菌區（D 級）。

3.1.1 空氣處理流程

新風經初效（G4）過濾后（冬季電預熱）與回風（有毒區空調無回風）混合，經中效（M6）過濾，夏季降溫、除濕（冬季加熱加濕）再熱后，經高中效（F8）、高效過濾器（H13）過濾后送入室內。空調系統采用臭氧消毒。

3.1.2 氣流形式

1）B、C、D 級潔凈區氣流組織設計為非單向流[2]，其氣流組織為高效過濾器頂部送風，下側回風的方式（圖1）。

圖1 B、C、D 級空調氣流組織示意

2）潔凈區A 級氣流組織設計為單向流[2]，采用FFU 風機過濾單元（或設備自帶層流）頂部均勻送風，風速為0.36～0.54 m/s，回風經夾墻進入靜壓箱后經FFU 風機過濾單元（或循環風機）再次頂送，如此循環（圖2）。

圖2 A 級空調氣流組織示意

3.2 特殊溫度要求房間空調

1）本車間孵房（36～38 ℃、33～35 ℃、30～35 ℃）、烘房（房間溫度40～50 ℃）、恒溫融化間（20～28 ℃）等高溫房間，設置熱風循環中效風機箱，采用無極可控硅電加熱，設置無風保護、過熱保護措施。其中孵房溫度控制精度±0.5 ℃，為保證送風精度及溫度均衡性，孵房采用孔板送風（圖3），房間門口處設置溫度顯示及啟停裝置觸摸屏。

圖3 孵房送風示意

2）細胞區冰箱間、有毒區毒種庫、凍融間等熱負荷大的房間，除正常的潔凈送排風以外，還單獨設置常年運行的直接蒸發式潔凈空調機組為房間降溫。

3）潔凈冷庫（2～8 ℃），采用直接蒸發式低溫潔凈空調機組送風，冷媒為-6/-1 ℃，表冷盤管一用一備，交替融霜運行，室外機放置在屋面。

3.3 控制區空調

本項目共設計4 套控制區空調，分別為：一層更衣、一層外包區、二層CNC 走廊、三層CNC 走廊。

空氣處理流程如下：新風（冬季預熱）與回風混合，經粗效（G4）、中效（M6）過濾，夏季降溫、除濕（冬季加熱加濕）再熱后，經高中效過濾器（F8）過濾后送入室內，氣流組織為上送上回。

3.4 舒適性空調及其他

1）辦公室、檢定區設置舒適性空調系統，采用四管制風機盤管加新風系統，為房間降溫及供暖。

2）配電間、制水間冬夏均需降溫，設計變頻多聯VRV 機組，室外機放屋面。

3）冷庫進出入口、物流中轉廳入口處設風幕機，阻隔外界空氣，保證溫度均衡性。

4 空調冷、熱源及水系統

4.1 空調冷、熱源

1）夏季空調采用7/12 ℃冷凍水制冷，空調總冷量2640 kW，其中凈化空調冷量2023 kW，舒適性空調總冷量617 kW，選用兩臺1448 kW 螺桿式冷水機組，定頻、變頻各一臺，流量249 m3/h，冷源由車間冷凍機房提供。

2）冬季空調采用60/50 ℃熱水加熱，加熱量2094 kW。新風預熱采用無極可控硅電加熱，加熱量為998 kW。夏季除濕后再熱量680.2 kW，熱源由車間熱力站汽水換熱機組提供。

3）B 級區凈化空調采用0.3 MPa 純蒸汽加濕，加濕量323 kg/h，由制水間純蒸汽發生器提供。其他區域空調采用0.3 MPa 工業干蒸汽加濕，加濕量1440 kg/h，由熱力站提供。

4）冷卻水由屋面兩臺熱鍍鋅橫流式低噪音開式冷卻塔提供，濕球溫度20.1 ℃，進出水溫度30/35 ℃，流量350 m3/h。

4.2 空調水系統

1）冷凍水、熱水系統采用一次泵變流量閉式系統，四管制設計，設置三臺變頻水泵（兩用一備），一套全自動軟水機組，補水罐定壓補水。空調運行時，根據冷熱負荷變化，調節表冷、加熱管道閥門開度，引起供回水壓差變化，根據壓差調節冷、熱水機組及水泵變頻器頻率，以此來進行冷、熱源流量控制，保證送風溫度。

2）冷卻水系統選用三臺變頻循環水泵（兩用一備），采用廣譜水處理器，保證水質。

5 通風設計

1）根據衛生部《人間傳染的病原微生物名錄》，輪狀病毒危害級別為3 類，生物安全等級為BSL-2 級，病毒操作區空調無回風，空調排風采用模塊化袋進袋出高效過濾器過濾后排放。無毒區空調排風采用中效過濾器排風箱排出。

2）衛生間設機械排風系統，氣流組織為上排，自然進風，換氣次數為12 次/h。

3）配電室、熱力站、制水站、柴油發電機房等設機械進、排風機組，氣流組織為上送上排，換氣次數為12次/h。

4）二氧化碳氣瓶間設機械排風，氣流組織為上排，換氣次數為12 次/h。

5）水泵房設機械進、排風機組，氣流組織為上送上排，換氣次數為6 次/h。

6）每層設備夾層內設機械排風，機械氣流組織為側送側排，換氣次數為1 次/h。

7）冷凍機房設機械事故排風機，兼顧平時通風功能，換氣次數≥12 次/h，根據放散物的種類，設置配套的自動檢測報警控制系統與事故風機聯鎖。

6 空調控制

空調系統采用PLC 進行控制，根據生產環境的要求，配合不同的傳感器、執行器、傳輸線路完成各種控制邏輯，自動調節房間溫濕度、風量、壓差、送排風機連鎖啟停控制等，使之達到理想運行狀態，避免出現過冷或過熱現象，實現經濟運行。

6.1 風量控制

空調機組采用變頻風機，全年定風量運行，隨過濾器逐漸堵塞阻力增大，會影響總送風量變化，在送風主管設置多點風速測片，計算空調總送風量，監測風管風量變化，調節、控制送風機頻率，從而保證送風量穩定。

6.2 壓差控制

本項目潔凈區嚴格按GMP 要求設計，根據房間的生產功能，潔凈區與非潔凈區之間、相鄰不同級別房間之間的壓差不小于10 Pa[2，5]，室內正壓值設計為10～45 Pa，病毒區與非病毒區保持相對負壓，房間設置帶現場顯示和遠傳功能的壓差表，監測房間壓差。B、C、D 級潔凈空調系統送回風支管采用壓力無關型定、變風量閥,非核心房間定送定回，核心房間定送變回，設計時每10 Pa 壓差，按1 次換氣次數計算風量差,核心房間壓力控制信號做延時處理，避免因短暫開門造成房間壓力波動，保證房間壓力梯度穩定。另外，在空調系統送排風初、中、高效過濾器上，設置壓差開關監測過濾器阻力（報警值為初阻力的2 倍），為清洗及更換過濾器提供依據。

6.3 溫濕度控制

空調系統的新、送、回風管設置溫濕度傳感器監測溫濕度，與表冷、加熱、加濕調節閥進行連鎖控制。在每個空調系統中選2-3 個關鍵房間進行溫濕度監測，通過回風管上溫濕度傳感器反饋信號調節控制空調機組冷熱媒流量或溫度，實現送風溫濕度的自動控制，保證房間溫濕度恒定。

6.4 消毒控制

潔凈空調消毒時，關閉新風電動閥、排風機、消毒排風機及電動閥，開啟送風機、回風電動閥及臭氧發生器，在空調機組回風段加入消毒劑，送入房間（濃度不低于20 mg/m3）進行循環消毒。消毒完成后，關閉回風電動閥，開啟新風電動閥、送風機、排風機，排出殘余消毒氣體后，經臭氧濃度傳感器檢測合格（濃度低于0.16 mg/m3）后，系統恢復正常運行。

6.5 環境監測

潔凈室內設置懸浮粒子傳感器和微生物采集系統，對區域內的懸浮粒子數進行靜態和動態監測，微生物進行動態監測[2]。對A 級、B 級關鍵操作區域內的懸浮粒子數進行動態連續監測[2]。掌握生產過程中環境狀況，確保空氣質量合格。

7 防排煙系統

1）自然排煙系統。長度超過40 m 的疏散走廊、地上面積超過300 m2的房間，經常有人停留或可燃物較多[6]，靠外墻上有可開啟外窗，排煙窗可開啟凈面積不小于該房間建筑面積的2%，且排煙窗距房間最遠點的水平距離不超過30 m[7]，采用自然排煙。

2）不滿足自然排煙條件的采用機械排煙。本車間劃分了36 個防煙分區，單個防煙分區面積不超過500 m2[7]，防煙分區不跨越防火分區[7]。設有4 套機械排煙系統，3 套機械補風系統。每個防煙分區內設板式排煙口，排煙口與排煙風機聯鎖，當任一板式排煙口開啟時所對應的排煙風機自動開啟。

3）擔負兩個及以上防煙分區的排煙系統，排煙量按照最大防煙分區面積每平米120 m3/h 計算[7]。

4）不滿足自然補風的區域設機械補風，補風量按不小于防煙分區排煙量的50%設計計算[2]。

8 結束語

隨著我國醫藥工業的不斷發展，藥品法規制度要求也日趨嚴格，醫藥潔凈工業生產廠房建設標準也在不斷提升，空調系統設計不僅要滿足國家及地方規范，還要結合產品特點進行設計。質量源于設計，醫藥潔凈空調系統不但標準高、系統造價昂貴，而且還直接影響產品質量，因此在設計時要充分掌握用戶需求，明確設計任務，理論與實際相結合，才能有好的設計圖紙，保證產品質量，造福人類健康。