基于制药车间厂房的洁净空调设计

朱 虹 杨明明

（江苏省化工设计院有限公司，江苏南京210014）

0 引言

随着经济的发展以及科学技术的不断进步，洁净技术的应用越来越广泛。特别是现代医药工业生产的发展，对室内生产环境的洁净度提出了更高的要求。洁净室是为满足产品加工的特殊要求，建造能对尘埃、微生物、温湿度等进行严格控制的洁净的生产环境。洁净室系统主要包括室内装修、洁净空调、洁净气体、水系统等。其中，洁净空调系统是洁净室工程中最重要的一个系统，洁净空调系统是控制洁净室内尘埃粒子和细菌浓度以及防止交叉污染的主要手段。

本文将结合郑州某制药厂房的洁净空调设计，主要介绍洁净空调在药厂中的应用及使用中存在的问题[1-2]。

1 工程概况

本工程制药厂房的洁净空调区域面积为450m2，火灾危险性类别为甲类，其平面布置及洁净室压差分布如图1所示。本工程洁净区为D级洁净区，采用组合式净化空调机组，运行时室内温度为18～26℃，相对湿度为45%～65%。组合式空调机组设置在爆炸危险区域外。空调机组内设置初效及中效过滤器，高效过滤器设置在送风口，空调机组的表冷挡水段采用5～10℃低温冷冻水冷却干燥空气。加热加湿用0.2MPa的饱和蒸汽，外管蒸汽为1.0MPa的饱和蒸汽，需减压至0.2MPa才能使用。

图1 制药车间建筑平面及洁净室压差分布

洁净区的正压设计严格按照GMP要求，保证洁净区与非洁净区的压差不小于10 Pa，相邻的不同级别的房间保证10～15 Pa的压差梯度，通过调节送风管上的对开多叶调节阀调节送风量，通过调节回风口上的手动挡板门开度来控制房间压力。

2 洁净空调系统设计

2.1 空调风系统气流组织及风量确定[3-4]

组合式空调机组目前采用中央空调和二级过滤集中送风式净化技术。其工作流程：室外空气经过初效过滤器过滤，与洁净室回风混合，再经热湿处理后吸入送风机。送风机将处理过的空气经中效和高效过滤送入洁净室，完成空气热湿处理和过滤循环，使洁净室保持设计的温湿度和洁净度。组合式空调机组

一般包括新回风混合、初效过滤、加热、表面冷却、加湿、风机、消声、中效过滤、出风等功能段。空气经组合空调机组处理后送入室内，室内气流组织采用顶送下侧排的送排风方式。

洁净室主要是通过洁净空调的循环来过滤空气中的尘埃，实现对空气中粒子的控制，达到洁净度等级，因此需要足够的风量循环来保证室内洁净度。根据《洁净厂房设计规范》规定，新版GMP中D级设计换气次数不小于15次/h，对于局部爆炸危险区换气次数为25次/h。

2.2 爆炸危险区域的送排风方式

因该制药车间火灾危险性类别为甲类，爆炸危险区域内的工艺物料有一定危险性，爆炸危险区域内的空调回风不能循环使用，通过屋顶2台排风机（一用一备），将爆炸危险区域内的回风直接排至室外安全地带。非爆炸危险区域内的回风无危险性，可循环使用。

2.3 风管与机房的布置

洁净室中的净化空调机房最好靠近要求送风量大的洁净室，力求做到风管线路最短，但又要防止噪声和振动对洁净室的影响。风管的布置做到合理、使用方便，力求减少各种风管管道交叉重叠。本工程中洁净空调设置在二楼非爆炸危险区域，爆炸危险区域所有排风均由车间屋顶引出，经排风管道排向室外，其送回风系统如图2、图3所示。

图2 洁净空调送回风管道（第1层）

3 洁净空调的控制系统[5]

药厂洁净室温湿度控制的精度要比普通舒适性空调高，因为它除了需要满足人体舒适性，还要满足药品生产工艺要求。一般洁净室温度控制在18～26℃，湿度控制在45%～65%，如某些药品生产工艺有特殊要求，洁净室对温湿度的要求会非常严格。严格控制温湿度就要求洁净空调系统运行稳定，从机组到末端都要做到精确控制。

图3 洁净空调送回风管道（第2层）

洁净空调的自动控制系统主要由温度传感器（新风、回风、送风、冷给水）、湿度传感器（新风、回风、送风、室内）、压力传感器（送风、回风、室内、冷回水、蒸汽）、压差开关报警器（过滤器、风机）、阀门驱动器（新风、回风）、水量调节阀、蒸汽调节阀（加热加湿）、流量计（冷水、蒸汽）、风机电机变频器等自控元器件组成，以实现温湿度的显示与自控、风量风压的恒定、过滤器及风机前后压差报警、换热器水量控制、新回风量自控等功能。洁净空调的自动控制系统如图4所示。

图4 洁净空调的自动控制系统

3.1 夏季洁净区的温湿度控制

3.1.1 温度

空调机组的表冷挡水段采用冷冻水式制冷，通过温度偏差信号来控制冷冻水进水管的电动调节阀开度，调节冷冻水进水量，实现室内温度控制。当室内温度偏低时，减小阀门开度；当室内温度偏高时，增加阀门开度；当室内温度低于下限值时，转入冬季工况。

3.1.2 湿度

通过湿度偏差信号来控制蒸汽调节阀的开度，调节进入加湿器的蒸汽量，实现房间湿度控制。当室内湿度偏低时，增加阀门开度；当室内湿度偏高时，减小阀门开度。

3.2 冬季洁净区的温湿度控制

3.2.1 温度

通过温度偏差信号来控制蒸汽电动调节阀的开度，调节进入加热器的蒸汽量，实现室内温度控制。当室内温度偏低时，增加阀门开度；当室内温度偏高时，减小阀门开度；当室内温度高于上限值时，转入夏季工况。

3.2.2 湿度

通过湿度偏差信号来控制蒸汽调节阀的开度，调节进入加湿器的蒸汽量，实现房间湿度控制。当室内湿度偏低时，增加阀门开度；当室内湿度偏高时，减小阀门开度。

3.3 房间的压差控制

为了防止粉尘、细菌扩散到其他的洁净区域及外部空气直接进入洁净室产生交叉污染，药厂洁净室内的压差控制非常重要。按洁净规范要求，不同洁净度等级之间的压差需不小于5 Pa，洁净室与室外的压差需不小于10 Pa。各区域及各功能间的压差控制通过改变新风量和回风量（或排风量）之差来实现，由于药厂洁净区功能间很多，所以在压差调试时要精确计算，并通过反复测试调节才能实现压差控制。

4 结语

本工程投入使用后，洁净空调效果较好，洁净室空气洁净度、温度、湿度、正压均满足国家卫生部颁布的GMP标准，保证了药品的质量。在洁净空调系统设计中，应针对当地的气候、制药工艺生产特点及业主的经济条件和实际运行管理情况综合考虑，从而设计和选用出能更好地满足生产工艺、管理要求的性能优越的空调机组，以满足药厂既节省投资、运行费用，又净化工程的要求。

［1］GB50019—2003 采暖通风与空气调节设计规范［S］

［2］GB50073—2001 洁净厂房设计规范［S］

［3］陈霖新.洁净厂房的设计与施工［M］.北京：化学工业出版社，2003

［4］许仲麟.空气洁净技术原理［M］.上海：同济大学出版社，1998

［5］张吉光.净化空调［M］.北京：国防工业出版社，2003