醫藥潔凈廠房暖通空調系統設計探索

邱曉楓，王文強，張成龍

（上海聯創設計集團股份有限公司青島分公司，山東 青島 266071）

在醫藥工業潔凈廠房中，凈化空調是重要的空調系統，同普通空調系統相比，其在氣流組織、空氣過濾以及壓力控制等方面都存在差異。在實際工作開展中，需要充分把握好設計重點，提升系統設計水平。

1 系統設計要求

為了能夠更好地進行系統設計，對相關設計要求的選擇十分重要。在沒有特殊需求的情況下，藥品生產潔凈室的溫度需要控制在16～26℃，相對濕度控制在45%～65%。在無菌操作核心區中，對于微生物污染要求十分嚴格，也因此對于操作人員的服裝具有特殊的要求。對此，可以按照以下數值對潔凈區的相對濕度、溫度進行設計：在A、B潔凈區，保證相對濕度在45%～60%，溫度處于20～23℃；在C、D潔凈區，保證相對濕度在45%～60%，溫度在20～24℃。在實際生產中，如果對于產品、工藝等具有特殊要求，就需要充分考慮產品、工藝的要求，并以此確定溫度和相對濕度。在潔凈廠房空調系統設計中，在確定基本要求后，再根據使用時間、生產區域以及室內參數做好空調系統的劃分。在具體設計中，系統劃分不僅需要滿足GMP要求，避免發生交叉污染的情況，且需要考慮運行管理、節能的相關情況。

2 空調系統劃分

在確定潔凈廠房空調系統的設計中，需要根據使用時間、生產區域以及室內參數劃分空調系統。在實際設計過程中，劃分空調系統需要能夠滿足GMP要求，避免發生交叉污染的情況，同時也需要對運行管理、節能方面的情況進行考慮。具體來說，需要按照以下原則劃分系統：

（1）根據產品劃分。這是因為不同產品對凈化空調具有不同的要求。

（2）根據潔凈等級劃分。當潔凈室具有不同等級時，其對于室內環境也具有不同的要求。

（3）對于高效凈化、中效凈化以及非凈化系統，需要分開設置。這是因為它們在阻力上具有較大的差異，如果在一個系統中使用，在阻力平衡上存在難度。

（4）需要分開亂流潔凈室以及平行流潔凈室。

（5）根據平面以及樓層分區劃分。如果環境存在污染或者具有特殊要求，需要做好獨立空調系統的設置。

在現今醫藥潔凈廠房中，空調系統的主要形式有非無菌藥品空調系統以及非最終滅菌藥品空調系統兩種。其中，對于非最終滅菌無菌藥品，空調系統在設計中需要根據A、B、C、D不同區域對空調系統進行設置，在扎蓋區單獨設置空調系統。最終滅菌無菌藥品方面，其中的A、B級需要設置獨立空調系統，C、D級也需要分開設置空調系統。如果受到現場條件影響，面積較小，可以合用1套空調系統。當具有較大的潔凈區面積時，需要根據內包裝區、成型區、中轉區以及前加工區對空調系統分區設置。如潔凈區面積較小，可以將具有較重污染的區域合用在空調系統中。為了更好地調節控制生產區室內環境，便于系統控制，在實際設置凈化空調系統設置時，要避免出現系統壓力過大的情況下，一般來說需要將風量控制在4萬m3/h以下。

3 污染物影響控制

在實際藥品生產中，會產生一定的污染物，如有害氣體、粉塵等，需要及時處理并消除污染物的影響。在具體空調系統設計時，需要考慮空氣品質對操作、工序、設備所具有的不利影響。首先要確定好污染源的位置，之后根據污染源尺寸、產生方式、位置以及產生量確定排風方式。具體排風方式，包括小室、局部以及全面排風方式。

（1）小室排風。為了有效消除污染物，小室排風是最有效的一種方式，在污染源封閉上具有較好的效果，在應用該方式中，能夠使小室同周圍環境相比具有負壓的特點。但該方式由于在處理中不能夠協調操作要求，在具體實現上具有難度。

（2）局部排風。在靠近污染源的位置，捕集散發的污染物。該方式的運用，不僅需要在抽吸動力上滿足要求，且需要做好抽吸裝置的設置。

（3）全面排風。該方式對空氣量具有較大的要求，還會浪費較多的能源，通常只有在前兩種方式不能夠使用時才考慮。在排除氣體方面，需要做好有害氣體種類、數量及性質的確定，看其中哪些需要進行防暴處理、防腐處理及單獨處理等。如對于青霉素等工序來說，具有高致敏性特點，必須單獨處理；而對于乙醇等具有易燃易爆特征的氣體，需要做好防爆處理；對腐蝕性氣體與水蒸氣要進行防腐處理，避免合并處理水蒸氣與粉塵氣體等。

4 設計常見問題與處理

4.1 雙風機系統問題

在醫藥工業潔凈廠房凈化空調系統中，送風管、回風管相對復雜，管路較長，具有較大的沿程阻力及局部阻力。為避免單獨使用1臺高壓風機而在實際運行中產生較大的振動與噪音情況，雙風機系統成為常用方式，能夠更好地保證風機平穩運行。

（1）余量設計問題。在雙風機空調系統設計中，如果計算不夠準確會出現風機風壓相對較大的情況，并因此出現浪費能源的問題。如在某制藥廠凈化車間中，在調試凈化空調系統時，其中的2個空調機組應用雙風機配置方式，設計送風量分別為13674m3/h以及7614m3/h，在系統回風管、送風管、高效過濾器調節閥全部開啟的情況下，不同送風口實際測量的風量都大于設計風量。對于13674m3/h送風量機組，如果不開啟回風機、只開送風機，不同高效送風口風量同設計風量相比僅少5%。該種情況發生的原因，即風機全壓同系統阻力所需壓力相比較大，在使風機工作點發生偏移的情況下增加了風量。而為了能夠使空調系統處于正常狀態，則需要人為加大系統阻力，而這也將增加系統運行能耗。在凈化空調系統中，阻力主要包括風險局部阻力、沿程阻力、空氣過濾器阻力以及空調機組自身阻力等，在此過程中，沒有精確計算系統阻力、在估算中存在保守情況是導致風機風壓出現偏大情況的主要原因。對于該情況，需要對空調系統設計時進行準確的系統阻力計算，必要時進行系統模擬，并根據所獲得的結果選擇風機風壓，以避免發生余量過大的情況，保證系統始終運行在節能、合理的狀態中。在實際設計中，若無法準確計算空調機組阻力，在選擇風機風壓時，需要根據局部阻力、沿程阻力對合理的機外資用壓力進行選擇，并結合設計條件考慮機組自身阻力部分。

（2）送回風機配置問題。在實際調試中，應當處在負壓進風狀態的新風段存在正壓排風情況，其原因主要是在送、回風機的配置上存在問題。在實際設計中，沒有合理地選擇回風機全壓，在風機運行中，機組的風壓零點并非處在新風段同排風段交接面位置，而存在向前偏移的情況。該情況的存在使得應當處在送風機負壓中的新風口還在回風機正壓中，并因此對系統正常運行產生影響。對于該情況，在空調系統設計中，在科學計算系統阻力的基礎上，也需要做好系統風壓零點位置的把握，以此確定送、回風機的全壓，進而選擇適合的風機。

4.2 人凈區設計問題

在藥品企業生產中，人凈區域是不同區域的過渡區，在實際設計中常見的問題有如下兩個方面。

（1）壓差問題。在空調系統調試中，經常會出現人凈區內的緩沖間及更衣間之間壓差過大或無法調出壓差的問題。根據要求，正壓氣流只允許由高級別的潔凈區域流向低級別的潔凈區域或非潔凈區，對于設置在不同潔凈度級別區域或潔凈區與非潔凈區人凈區域，則需要保證不同功能房建中，根據人凈路線進入方向對正壓進行保持，根據人凈路線從開始到深入，也需要逐漸提升壓差。在實際工程中，相鄰房間壓差需要保持在5Pa左右，根據潔凈級別的不同，對于10000級潔凈區區域，需要保證壓差在15～20Pa，而在10000～30000級潔凈區，其中需要將壓差控制在10～15Pa。該壓差梯度能夠在保證人凈區潔凈度的基礎上，同時具有較好的隔離效果。

（2）氣流流向問題。在2個房間中，所存在的壓差是在氣流流向基礎上建立的，當2個房間內不存在氣流流動時，不可能存在壓差，且氣流流動速度同壓差間具有正比的關系。在實際空調系統調試中，應注意因氣流流向而導致發生壓差問題，這與沒有科學布置風口有直接的聯系。在實際設計中，需要保證以獨立的方式設置各回風口相連的回風墻，避免出現互相連通的情況，同時在不同回風口位置做好調節閥的設置，保證氣流在流向方面能夠滿足要求。

5 結束語

在實際空調系統設計中，需要充分滿足醫藥潔凈廠房生產需求，有針對性地做好空調系統設計，以保證空調設計效果。