阿聯(lián)酋某疫苗生產(chǎn)車間空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

孫曉禹 張明玉

中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司

0 引言

近些年，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和醫(yī)藥行業(yè)技術(shù)水平的提升，國內(nèi)醫(yī)藥潔凈廠房的設(shè)計越來越成熟，但是對海外醫(yī)藥潔凈廠房的設(shè)計仍處于探索階段。本項目是我國在海外設(shè)計建造的疫苗生產(chǎn)車間，而且還需要執(zhí)行當?shù)氐囊?guī)范，因此具有重要的開拓意義。本文結(jié)合項目情況，介紹了空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計思路和需要注意的事項，希望能夠?qū)窈笸愴椖康脑O(shè)計起到參考作用。

1 工程概況

本項目為位于阿聯(lián)酋阿布扎比某疫苗生產(chǎn)廠房，建筑面積29510 m2，其中一層主要為疫苗分包裝車間和辦公區(qū)，二層主要為質(zhì)檢區(qū)、辦公區(qū)和設(shè)備站房。建筑總高度16.85 m（含女兒墻），其中一層層高7.8 m，二層層高7.2 m。該地區(qū)夏天白天高溫干燥，夜間氣溫相對降低但相對濕度較大。由于現(xiàn)場臨海且處于沙地之中，因此還存在鹽霧和沙塵暴等惡劣的情況。

2 設(shè)計參數(shù)

1）室外計算參數(shù)

由于海外項目的特殊性，需根據(jù)ASHRAE 設(shè)計手冊[1]的氣象參數(shù)選取室外計算參數(shù)。通過查閱資料確定室外計算參數(shù)，詳見表1。

表1 阿布扎比室外計算參數(shù)

2）室內(nèi)計算參數(shù)

根據(jù)醫(yī)藥潔凈規(guī)范[2]確定各潔凈級別下的室內(nèi)計算參數(shù)，見表2。根據(jù)當?shù)匾?guī)范和設(shè)計經(jīng)驗參數(shù)確定非潔凈區(qū)的室內(nèi)計算參數(shù)，見表3。根據(jù)ASHRAE 標準[3]確定非潔凈區(qū)的新風(fēng)量和排風(fēng)量，參數(shù)見表4。潔凈區(qū)新風(fēng)量應(yīng)取下列兩項中最大值：補償室內(nèi)排風(fēng)量和保持室內(nèi)正壓所需新鮮空氣量之和。保證供給室內(nèi)沒人新鮮空氣量不小于40 m3/h。

表2 潔凈區(qū)各級別下的室內(nèi)計算參數(shù)

表3 非潔凈區(qū)室內(nèi)計算參數(shù)

表4 非潔凈區(qū)新風(fēng)量和排風(fēng)量

3 空調(diào)冷熱源及水系統(tǒng)設(shè)計

1）空調(diào)冷熱源

項目負荷如表5 所示。冷源選用4 臺風(fēng)冷冷水機組和4 臺風(fēng)冷熱泵冷水機組，每臺機組額定制冷量1210 kW，冷媒參數(shù)為5/10 ℃冷凍水；熱源為前述4 臺風(fēng)冷熱泵聯(lián)合提供，每臺機組額定制熱量735 kW，加熱采用45/40 ℃熱水；加濕采用0.2 MPa 普通工業(yè)蒸汽，并在蒸汽管道上增設(shè)200 目的高精度蒸汽過濾器，B+A 無菌區(qū)采用0.2 MP 純蒸汽。

表5 冷熱濕負荷

2）空調(diào)水系統(tǒng)

采用閉式循環(huán)空調(diào)水系統(tǒng)，空氣處理機組采用四管制，異程連接。風(fēng)機盤管采用兩管制單冷型，水平同程連接。水系統(tǒng)每層主支路設(shè)置靜態(tài)平衡閥，空調(diào)機組冷水出口設(shè)PICV 調(diào)節(jié)閥（即國內(nèi)的三合一調(diào)節(jié)閥），詳見圖1。空調(diào)機組蒸汽入口設(shè)電動調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機盤管出口設(shè)PICV 閥，詳見圖2。

圖1 空調(diào)機組水管連接詳圖

圖2 風(fēng)機盤管水管連接詳圖

4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

1）空氣處理方案

潔凈區(qū)采用新風(fēng)機組+循環(huán)機組的空調(diào)形式，每臺新風(fēng)機組對應(yīng)多臺循環(huán)機組。新風(fēng)機組前設(shè)置除沙過濾器。新風(fēng)機組由進風(fēng)段、初效段、中效段、熱回收盤管段、表冷段、風(fēng)機段和出風(fēng)段組成。循環(huán)機組由混合段、中效段、表冷段、加熱段、風(fēng)機段、高中效段、加濕段、出風(fēng)段組成。新風(fēng)經(jīng)過過濾器后送入新風(fēng)機組進行新風(fēng)預(yù)處理，處理后的新風(fēng)送往各循環(huán)機組處和回風(fēng)混合、再處理，并最終送往各房間。送風(fēng)末端設(shè)置H14 高效過濾器和定風(fēng)量閥，回風(fēng)末端設(shè)置變風(fēng)量閥。

2）消毒工況設(shè)計

D、C 潔凈等級區(qū)域采用擦拭消毒，僅在首次運行前使用移動VHP 消毒。B 級及有毒區(qū)采用VHP 循環(huán)消毒，消毒時關(guān)閉平時排風(fēng)機，消毒后開啟專用的消毒排風(fēng)機進行排殘。

3）氣流組織設(shè)計

潔凈空調(diào)系統(tǒng)和恒溫空調(diào)系統(tǒng)氣流組織均為頂送風(fēng)、側(cè)下回風(fēng)。普通區(qū)氣流組織均為頂送頂回。房間C/D 級區(qū)層流罩采用上送上回形式，B 級區(qū)層流采用上送下回形式。層流工作區(qū)工作面風(fēng)速為0.36～0.54 m/s。

5 空調(diào)自控設(shè)計

以潔凈空調(diào)機組為例進行闡述。空調(diào)系統(tǒng)自控設(shè)計主要分為以下幾部分：

1）溫濕度控制

新風(fēng)機組根據(jù)送風(fēng)管上的溫濕度傳感器調(diào)節(jié)表冷盤管上的電動閥。當因表冷量過大而分為兩級表冷時，在第一級表冷盤管后設(shè)置溫度傳感器并傳輸信號給配套電動閥。循環(huán)機組的溫濕度采用串級控制，由回風(fēng)管上的溫濕度傳感器傳輸信號給送風(fēng)管上的溫度及露點傳感器進行修正，修正后再將信號傳輸給再冷盤管、加熱盤管和干蒸汽加濕管上的電動閥進行開度調(diào)節(jié)。

2）壓力控制

潔凈房間的末端送風(fēng)管上設(shè)有定風(fēng)量閥，回風(fēng)管上設(shè)有變風(fēng)量閥。當房間壓力產(chǎn)生波動時，通過調(diào)節(jié)變風(fēng)量閥的開度以保證房間的壓差穩(wěn)定。空調(diào)機組的風(fēng)機為變頻風(fēng)機，可根據(jù)總風(fēng)管內(nèi)的靜壓信號變頻運行，保證各房間的送風(fēng)量恒定。

3）過濾器壓差報警

粗效、中效、高中效、高效過濾器前后設(shè)置壓差報警裝置，其中粗效過濾器當壓差高于120 Pa、中效和高中效過濾器當壓差高于200 Pa、高效過濾器當壓差高于400 Pa 時報警。

4）空調(diào)系統(tǒng)運行工況控制

由于國外藥廠沒有強制要求設(shè)消毒工況通風(fēng)，故本項目除B 級區(qū)和有毒區(qū)設(shè)置消毒工況通風(fēng)外，其余潔凈空調(diào)分區(qū)均為擦拭消毒。B 級區(qū)和有毒區(qū)平時正常運行時，開啟空調(diào)送風(fēng)機、配套排風(fēng)機、新風(fēng)閥和其他電動閥。消毒時，關(guān)閉平時用排風(fēng)機及電動閥，由VHP 發(fā)生器向該系統(tǒng)鼓入消毒劑。消毒完畢后，關(guān)閉回風(fēng)閥并開啟專用排風(fēng)機進行排殘。當消毒氣體濃度達標后，關(guān)閉消毒專用排風(fēng)風(fēng)機，開啟平時用空調(diào)機組和排風(fēng)機，此時操作人員可進入工作區(qū)。

5）空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動控制

新風(fēng)閥與送風(fēng)機聯(lián)鎖啟閉，空房間的排風(fēng)機與送風(fēng)機聯(lián)鎖啟閉，排風(fēng)機出口的電動閥與排風(fēng)機聯(lián)鎖啟閉，房間內(nèi)如有需要切換的設(shè)備時，設(shè)備前和旁通管上的電動閥互鎖。

6）空調(diào)機組啟停控制

開機順序依次為：新風(fēng)電動閥、送風(fēng)機、排風(fēng)電動閥、排風(fēng)機，停機順序相反。

7）檢測和巡測

檢測并顯示送風(fēng)管、回風(fēng)管及重要房間的溫濕度，巡測重要房間靜壓差。

6 排煙設(shè)計

依據(jù)當?shù)叵酪?guī)范設(shè)計[4]遵守以下規(guī)定：1）排煙風(fēng)機應(yīng)能在400 ℃工況下運行2 h。2）進風(fēng)口應(yīng)設(shè)12.7 mm 耐腐蝕網(wǎng)孔材料。3）進風(fēng)口應(yīng)避免吸進火，室外進風(fēng)口和排煙風(fēng)口距離應(yīng)至少大于5 m。4）通風(fēng)管道不能穿越防煙區(qū)（正壓區(qū)），如必須穿越應(yīng)當設(shè)防火夾層。

防排煙系統(tǒng)的設(shè)置：1）本項目走廊設(shè)置機械排煙和機械補風(fēng)系統(tǒng)。2）走廊排煙量至少為6 次換氣次數(shù)，防煙分區(qū)不大于900 m2。3）機械補風(fēng)系統(tǒng)補風(fēng)量為排煙量的85%，補風(fēng)口風(fēng)速小于5 m/s。4）補風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在距地300～1000 mm 范圍內(nèi)。5）排煙口和補風(fēng)口交替設(shè)置，且相鄰排煙口和補風(fēng)口間距不超過15 m。6）排煙口距離樓梯出口大于6 m。

防火閥的動作溫度分為以下兩種：1）用于常溫空調(diào)系統(tǒng)時采用160℉（71 ℃）防火閥。2）用于排煙系統(tǒng)時采用350℉（177 ℃）防火閥。需安裝防火閥狀態(tài)：1）風(fēng)機在緊急事故下需要連續(xù)運行時。2）當風(fēng)道和通風(fēng)口穿過具有2 小時及以上耐火極限的墻體或分隔時。3）當風(fēng)道和通風(fēng)口穿過具有1 小時及以上耐火極限的豎井墻體時。4）當無豎井保護的風(fēng)道穿過樓板或需要被保護的通風(fēng)口穿過樓板時。5）當具有30 分鐘及以上耐火極限的墻體或分隔上開有通風(fēng)口時。動態(tài)排煙防火閥（MSFD）的設(shè)置：需要受排煙策略控制的全部排煙風(fēng)管和需要控制啟閉的普通風(fēng)管均要設(shè)置動態(tài)排煙防火閥。

7 注意事項

本項目需要執(zhí)行阿聯(lián)酋標準，和國內(nèi)及援外項目有很大不同。現(xiàn)將在設(shè)計和建設(shè)過程中遇到的重要問題總結(jié)，希望對其他同類型項目起到參考作用：

1）積極了解當?shù)厍闆r。國內(nèi)外存在諸多不同的客觀因素，比如政府報批驗收要求不同、規(guī)范標準不同、工業(yè)園區(qū)的特殊規(guī)定、市政條件、地質(zhì)條件、氣候條件（溫濕度、沙塵、鹽霧、雨水）等，不能輕易沿用國內(nèi)常規(guī)做法，而是要盡可能通過溝通咨詢了解當?shù)厝玻駝t會在設(shè)計過程及后期驗收時帶來極大內(nèi)耗；

2）明確分工界面。國外一些設(shè)計內(nèi)容在國內(nèi)一般不由設(shè)計院承擔(dān)，比如抗震支吊架的計算、各種細部節(jié)點及深化詳圖等，因此注意在前期要求外方提供當?shù)匾话沩椖康脑O(shè)計圖紙和計算文件，在研究后列出不能完成的內(nèi)容并明確反饋給各方。

3）圖紙深度及翻譯。在設(shè)計時要“入鄉(xiāng)隨俗”，盡力去達到國外的圖紙深度要求。圖面上所有中文標注旁都要有英文翻譯，并且要經(jīng)過專業(yè)人士核對。

4）溝通問題。國內(nèi)外思維存在差異，雙方用英語交流時難免會出現(xiàn)歧義，溝通成本很大。除此之外國外習(xí)慣用郵件溝通并同時抄送給各方，因此要求我方對郵件的書寫非常精準，避免出現(xiàn)對方看不懂郵件的情況。

5）做好文件管理。國外各方習(xí)慣依據(jù)書面指示推進工作，因此我方要避免口頭承諾，任何指示都要落實到書面。除此之外，由于往來郵件繁多并且沒有文控整理資料，各專業(yè)的設(shè)計師很容易感到混亂，因此對駐場的設(shè)計師和各專業(yè)負責(zé)人提出了更高的文件管理要求。

8 結(jié)語

伴隨著中國在世界上的影響力日益增長，越來越多的中國企業(yè)走向了世界，而在這其中，海外疫苗廠房的建設(shè)更是具有里程碑的意義。疫苗潔凈廠房的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計是整個潔凈環(huán)境的重要保證，需要對溫濕度、氣流組織、自控等內(nèi)容進行詳細的設(shè)計。除此之外，由于國內(nèi)外差異性，在進行設(shè)計時要做到思考全面、因地制宜、積極溝通，切不可盲目套用傳統(tǒng)經(jīng)驗。