医药洁净厂房暖通空调系统设计探索

邱晓枫，王文强，张成龙

（上海联创设计集团股份有限公司青岛分公司，山东 青岛 266071）

在医药工业洁净厂房中，净化空调是重要的空调系统，同普通空调系统相比，其在气流组织、空气过滤以及压力控制等方面都存在差异。在实际工作开展中，需要充分把握好设计重点，提升系统设计水平。

1 系统设计要求

为了能够更好地进行系统设计，对相关设计要求的选择十分重要。在没有特殊需求的情况下，药品生产洁净室的温度需要控制在16～26℃，相对湿度控制在45%～65%。在无菌操作核心区中，对于微生物污染要求十分严格，也因此对于操作人员的服装具有特殊的要求。对此，可以按照以下数值对洁净区的相对湿度、温度进行设计：在A、B洁净区，保证相对湿度在45%～60%，温度处于20～23℃；在C、D洁净区，保证相对湿度在45%～60%，温度在20～24℃。在实际生产中，如果对于产品、工艺等具有特殊要求，就需要充分考虑产品、工艺的要求，并以此确定温度和相对湿度。在洁净厂房空调系统设计中，在确定基本要求后，再根据使用时间、生产区域以及室内参数做好空调系统的划分。在具体设计中，系统划分不仅需要满足GMP要求，避免发生交叉污染的情况，且需要考虑运行管理、节能的相关情况。

2 空调系统划分

在确定洁净厂房空调系统的设计中，需要根据使用时间、生产区域以及室内参数划分空调系统。在实际设计过程中，划分空调系统需要能够满足GMP要求，避免发生交叉污染的情况，同时也需要对运行管理、节能方面的情况进行考虑。具体来说，需要按照以下原则划分系统：

（1）根据产品划分。这是因为不同产品对净化空调具有不同的要求。

（2）根据洁净等级划分。当洁净室具有不同等级时，其对于室内环境也具有不同的要求。

（3）对于高效净化、中效净化以及非净化系统，需要分开设置。这是因为它们在阻力上具有较大的差异，如果在一个系统中使用，在阻力平衡上存在难度。

（4）需要分开乱流洁净室以及平行流洁净室。

（5）根据平面以及楼层分区划分。如果环境存在污染或者具有特殊要求，需要做好独立空调系统的设置。

在现今医药洁净厂房中，空调系统的主要形式有非无菌药品空调系统以及非最终灭菌药品空调系统两种。其中，对于非最终灭菌无菌药品，空调系统在设计中需要根据A、B、C、D不同区域对空调系统进行设置，在扎盖区单独设置空调系统。最终灭菌无菌药品方面，其中的A、B级需要设置独立空调系统，C、D级也需要分开设置空调系统。如果受到现场条件影响，面积较小，可以合用1套空调系统。当具有较大的洁净区面积时，需要根据内包装区、成型区、中转区以及前加工区对空调系统分区设置。如洁净区面积较小，可以将具有较重污染的区域合用在空调系统中。为了更好地调节控制生产区室内环境，便于系统控制，在实际设置净化空调系统设置时，要避免出现系统压力过大的情况下，一般来说需要将风量控制在4万m3/h以下。

3 污染物影响控制

在实际药品生产中，会产生一定的污染物，如有害气体、粉尘等，需要及时处理并消除污染物的影响。在具体空调系统设计时，需要考虑空气品质对操作、工序、设备所具有的不利影响。首先要确定好污染源的位置，之后根据污染源尺寸、产生方式、位置以及产生量确定排风方式。具体排风方式，包括小室、局部以及全面排风方式。

（1）小室排风。为了有效消除污染物，小室排风是最有效的一种方式，在污染源封闭上具有较好的效果，在应用该方式中，能够使小室同周围环境相比具有负压的特点。但该方式由于在处理中不能够协调操作要求，在具体实现上具有难度。

（2）局部排风。在靠近污染源的位置，捕集散发的污染物。该方式的运用，不仅需要在抽吸动力上满足要求，且需要做好抽吸装置的设置。

（3）全面排风。该方式对空气量具有较大的要求，还会浪费较多的能源，通常只有在前两种方式不能够使用时才考虑。在排除气体方面，需要做好有害气体种类、数量及性质的确定，看其中哪些需要进行防暴处理、防腐处理及单独处理等。如对于青霉素等工序来说，具有高致敏性特点，必须单独处理；而对于乙醇等具有易燃易爆特征的气体，需要做好防爆处理；对腐蚀性气体与水蒸气要进行防腐处理，避免合并处理水蒸气与粉尘气体等。

4 设计常见问题与处理

4.1 双风机系统问题

在医药工业洁净厂房净化空调系统中，送风管、回风管相对复杂，管路较长，具有较大的沿程阻力及局部阻力。为避免单独使用1台高压风机而在实际运行中产生较大的振动与噪音情况，双风机系统成为常用方式，能够更好地保证风机平稳运行。

（1）余量设计问题。在双风机空调系统设计中，如果计算不够准确会出现风机风压相对较大的情况，并因此出现浪费能源的问题。如在某制药厂净化车间中，在调试净化空调系统时，其中的2个空调机组应用双风机配置方式，设计送风量分别为13674m3/h以及7614m3/h，在系统回风管、送风管、高效过滤器调节阀全部开启的情况下，不同送风口实际测量的风量都大于设计风量。对于13674m3/h送风量机组，如果不开启回风机、只开送风机，不同高效送风口风量同设计风量相比仅少5%。该种情况发生的原因，即风机全压同系统阻力所需压力相比较大，在使风机工作点发生偏移的情况下增加了风量。而为了能够使空调系统处于正常状态，则需要人为加大系统阻力，而这也将增加系统运行能耗。在净化空调系统中，阻力主要包括风险局部阻力、沿程阻力、空气过滤器阻力以及空调机组自身阻力等，在此过程中，没有精确计算系统阻力、在估算中存在保守情况是导致风机风压出现偏大情况的主要原因。对于该情况，需要对空调系统设计时进行准确的系统阻力计算，必要时进行系统模拟，并根据所获得的结果选择风机风压，以避免发生余量过大的情况，保证系统始终运行在节能、合理的状态中。在实际设计中，若无法准确计算空调机组阻力，在选择风机风压时，需要根据局部阻力、沿程阻力对合理的机外资用压力进行选择，并结合设计条件考虑机组自身阻力部分。

（2）送回风机配置问题。在实际调试中，应当处在负压进风状态的新风段存在正压排风情况，其原因主要是在送、回风机的配置上存在问题。在实际设计中，没有合理地选择回风机全压，在风机运行中，机组的风压零点并非处在新风段同排风段交接面位置，而存在向前偏移的情况。该情况的存在使得应当处在送风机负压中的新风口还在回风机正压中，并因此对系统正常运行产生影响。对于该情况，在空调系统设计中，在科学计算系统阻力的基础上，也需要做好系统风压零点位置的把握，以此确定送、回风机的全压，进而选择适合的风机。

4.2 人净区设计问题

在药品企业生产中，人净区域是不同区域的过渡区，在实际设计中常见的问题有如下两个方面。

（1）压差问题。在空调系统调试中，经常会出现人净区内的缓冲间及更衣间之间压差过大或无法调出压差的问题。根据要求，正压气流只允许由高级别的洁净区域流向低级别的洁净区域或非洁净区，对于设置在不同洁净度级别区域或洁净区与非洁净区人净区域，则需要保证不同功能房建中，根据人净路线进入方向对正压进行保持，根据人净路线从开始到深入，也需要逐渐提升压差。在实际工程中，相邻房间压差需要保持在5Pa左右，根据洁净级别的不同，对于10000级洁净区区域，需要保证压差在15～20Pa，而在10000～30000级洁净区，其中需要将压差控制在10～15Pa。该压差梯度能够在保证人净区洁净度的基础上，同时具有较好的隔离效果。

（2）气流流向问题。在2个房间中，所存在的压差是在气流流向基础上建立的，当2个房间内不存在气流流动时，不可能存在压差，且气流流动速度同压差间具有正比的关系。在实际空调系统调试中，应注意因气流流向而导致发生压差问题，这与没有科学布置风口有直接的联系。在实际设计中，需要保证以独立的方式设置各回风口相连的回风墙，避免出现互相连通的情况，同时在不同回风口位置做好调节阀的设置，保证气流在流向方面能够满足要求。

5 结束语

在实际空调系统设计中，需要充分满足医药洁净厂房生产需求，有针对性地做好空调系统设计，以保证空调设计效果。