血液制品项目特点分析及暖通设计应对措施

摘要：针对血液制品生产车间的特点，结合GMP要求和国家相关设计规范，提出相应的技术措施及解决方案。

关键词：洁净度;温度;相对湿度;空气悬浮粒子;微生物限度;大消毒

0    引言

血液制品生产车间通常具有洁净度级别多（往往包含GMP中A、B、C、D所有4个洁净度级别）、室内温湿度差别大、房间不同时使用率高、生产岗位净高迥异等特点，这就要求暖通设计人员依据生产实际情况合理划分空调系统，制定不同的空气处理流程，采取切实、科学的技术措施，为血液制品生产车间正常、高效地运行提供坚实的保障。

1    洁净区域的洁净度级别

血液制品项目主要生产无菌产品，涉及的洁净度级别为GMP中A、B、C、D所有4个级别。这4个洁净度级别，对空气悬浮粒子及微生物限度都有具体的要求。

对空气悬浮粒子的基本要求[1]如表1所示。

对微生物限度的基本要求[1]如表2所示。

2    洁净区域尘埃粒子的来源及空气处理方式

生产血液制品，包括灌装、冻干、预灌注等区域，生产过程相对其他固体制剂生产车间更为洁净、生产过程中基本没有物料粉尘产生。由此可见，尘埃粒子主要来自操作工人、工艺（动）设备以及室外新风。其中，操作工人、工艺（动）设备等产尘量不大且较为稳定（在此不作详细叙述），而新风中含有的尘埃粒子则较多且波动性较大，将对净化空调系统产生明显的影响。

根据《洁净厂房设计规范》（GB 50073—2013）[2]第4.1.1条中的表1介绍，大气（即空调系统的新风）中的含尘浓度（公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子计数浓度）为：（1）市中心5.3×107～2.5×108 pc/m3，相当于150×104～708×104 pc/ft3;（2）市郊3.5×107～1.1×108 pc/m3，相当于99×104～311×104 pc/ft3。通常而言，洁净厂房建造于市郊的居多，空气品质市郊明显优于市中心，但即使是市郊的空气品质，其含尘浓度仍然远远高于洁净厂房内D级（最低级别）的空气含尘浓度。如国际标准ISO 14644-1中的8级，相当于美国联邦标准FS209E中的100000级，其含尘浓度（公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子计数浓度）为不超过100 000 pc/ft3，大约仅为市郊大气含尘浓度的1/30～1/10。上述大气含尘浓度是在正常天气情况下测得的，若在雾霾天气其含尘浓度将高得多。

基于上述分析，血液制品车间净化空调系统的空气处理过程，建议针对不同的洁净度级别采用以下两种处理方式之一：（1）D级的净化空调系统：新风先经一级粗效（G4）及一级中效（F5或F6）过滤，再与净化区域的回风混合（全新风系统无回风），进行热湿处理，最后依次经一级中效（F7或F8）及一级高效（H13）过滤后送入空调区域;（2）A、B及C级的净化空调系统，新风先经一级粗效（G4）及一级中效（F6或F7）过滤，再与净化区域的回风混合（全新风系统无回风），进行热湿处理，最后依次经一级中效（F8或F9）及一级高效（H14）过滤后送入空调区域。

所谓“细菌”，也称为“微生物”，通常有3种基本形态，即球形、杆形和螺旋形，分别称为球菌、杆菌和螺形菌，它们的公称粒径大多在0.6～3 μm，由此可见，一个所谓无尘（即没有公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子）的洁净室，在工程实际中可以认为是无菌的。因此，对于无菌车间（主要为A级、B级净化区）而言有效控制公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子（包括细菌）就显得至关重要了。

另外，净化空调系统在运行过程中，只要切实做好日常维护工作，就基本能保证空调系统的送風是无尘、无菌的，但即便如此，仍然无法确保所有空调房间内不产尘、不长菌，所以，血液制品无菌生产车间必须定期做好净化空调房间的大消毒工作。

当前常用的大消毒形式主要包括臭氧大消毒、过氧化氢（双氧水）大消毒、紫外灯照射大消毒及甲醛熏蒸大消毒等四种。其中，臭氧大消毒应用最为广泛，可应用于所有级别的洁净区，但该消毒形式消毒效果不够理想，故高级别（A、B级）的洁净区常常采用过氧化氢（双氧水）大消毒形式。紫外灯照射大消毒，消毒效果相对较差，一般不能作为正式的大消毒形式用于实际工程，仅可作为辅助性的消毒形式。甲醛熏蒸大消毒，虽然消毒效果较好，但甲醛有害人体健康，且消毒结束后在围护结构表面往往会残留一些粉末，需要清理，国内外现已基本禁止采用该大消毒形式了。

3    空调区域温湿度

血液制品生产车间，其温度、湿度不同于普通药品生产车间的温度（18～26 ℃）、湿度（45%～65%），在洁净区（尤其是C级区）及CNC区往往还具有低温的要求。各生产区的温湿度通常如表3所示。

从表3可知，血液制品车间的暖通工程，具有空调系统繁多、净化区域洁净度级别齐全（即含有A～D各个级别）、相同洁净度级别生产区的温湿度差异大等特点，因此，在进行暖通工程设计时，需根据车间内工艺生产的具体特点、不同的洁净度级别、不同的温湿度要求、不同时使用的区域，划分不同的（净化）空调系统。车间内众多空调系统，其空气过滤、热湿处理流程等存在较大差异，即便是CNC生产区域及辅助生产区域的空调系统，其送风建议至少采用一粗（G4）、一中（F5或F6）两级过滤并进行热湿处理后送入空调区域。

4    部分生产区域有防爆要求

在血液制品生产过程中，有些生产区域（或岗位）因使用超过安全容量的有机溶媒，故有防爆要求，如血浆基础分离区、层析柱处理区域的清洁制备间等。尤其是血浆基础分离区，既有防爆的要求，又有C级（有时因工艺流程不同定为D级）的洁净度要求，这就要求服务于该区域的空调系统必须采用全新风空调系统，即对空调区域采用全送全排的气流组织形式。为节省暖通工程的投资，上述全新风空调系统的空气处理机组（空调箱）应采用普通型（即非防爆型）空气处理机组（空调箱），但必须将该空气处理机组（空调箱）放置于非防爆区，空调送风管在接往防爆区的墙体处应设置防火阀及止回阀。并且血浆基础分离区的环境温度通常要求控制在10～15 ℃，故空调系统的送、排风系统及建筑围护结构需要进行最小热阻计算，选择合适的风管保温材料及建筑保温层，以防风管系统及围护结构结露。同时还要设计合适的节能措施，以便合理、经济地回收排风中的能量。

5    生产区域部分房间的净高较高

血液制品生产车间中，有些工艺设备（如洁净公用工程设施间、部分工艺操作间、血浆基础分离区内的工艺设备）高度较高，故布置上述工艺设备的生产区域的净高就需要相应提高，一般净高取4.0～8.0 m不等。工艺操作间及血浆基础分离区均有洁净度（D级或C级）要求，如血浆基础分离区，因工艺设备较多、较高，一般设有操作平台，为确保其洁净度及温湿度，需进行合理的气流组织，除需要在操作平台上、下区域分别设置送、排风口外，还要求操作平台采用不锈钢格栅制作，尽可能避免洁净区出现死角而影响洁净度。

6    生产区域空调系统的备用要求

6.1    低温空调系统的需要

血液制品生产车间中，部分空调房间的室内温度为0～5 ℃及2～8 ℃，如2～8 ℃的房间/储存间、0～5 ℃离心分离室及2～8 ℃储存室、IMIG/IVIG储存间等。因此，服务于上述空调房间的空调（包括净化空调）系统，其送风温度较普通空调系统的送风温度要低得多，通常仅为-4～+2 ℃。依据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019—2015）[3]第8.5.4.1条规定，空气冷却器（即表冷器）“冷媒的进口温度应低于空气的出口温度至少3.5 ℃”，那么，在不考虑风机温升且空调区域无相对湿度要求的情况下，上述空调系统-4～+2 ℃的送风温度，即为表冷器的出风温度，此时冷媒进口温度至少为-7.5～-1.5 ℃。若工艺生产过程中对空调区域的相对湿度有所要求（如不大于65%），且空调系统不能利用二次回风，就必须对表冷器的出风进行再加热，以降低出风的相对湿度并满足送风要求，但为确保上述空调区域的温度要求，上述空调系统-4～+2 ℃的送风温度是不能改变的，这就要求表冷器冷媒的进口温度，较上述的-7.5～-1.5 ℃温度更低，因此上述空调系统的冷媒通常采用-10～-5 ℃的乙二醇溶液。然而，该冷媒进入表冷器并通过其翅片与空气进行热交换，将不可避免地引起表冷器的结霜，随着结霜的加剧，表冷器的通路面积将逐步减少，并导致空调系统送风量大幅下降，从而无法满足空调区域温湿度、洁净度的要求。因此，上述空调系统的表冷器必须要有备用，通常一用一备，自动切换。当使用中的表冷器因结霜使压差逐步增加至设定值时，将自动切换至备用表冷器，送风通路也随之改变，使空调系统正常运行。结霜表冷器将自动进入融霜模式。而融霜，较为常见的有电加热融霜和热媒加热融霜两种形式。在实际工程项目中，电加热融霜较易产生故障且融霜效果相对较差，目前很少被采用;热媒加热融霜则较为常见，该热媒通常采用与-10 ℃/-5 ℃乙二醇低温冷媒的组分相同的乙二醇溶液，并经蒸汽—乙二醇溶液（或热水—乙二醇溶液）热交换机组制备成60 ℃/50 ℃的乙二醇溶液，自动切换并进入需要融霜的表冷器进行融霜，融霜完毕后即成为备用表冷器待命。需要指出的是，如需要加快融霜速度，则可提高热媒的入口温度，即将热媒的入口温度由上述的60 ℃提高到70 ℃、80 ℃等，但该表冷器就不宜采用铜管套铝片的表冷器了，以免铝片与铜管的接触面松动而影响表冷器的换热效果，建议采用铜管套铜片的表冷器。

6.2    连续生产的需要

为满足血液制品工艺生产的要求，有些房间或岗位若空调系统停机将产生重大经济损失，故需每天24 h不间断运行。如2～8 ℃的房间/储存间、孵放室、IVIG孵放室、0～5 ℃离心分离室及2～8 ℃储存室、IMIG/IVIG储存间等房间或岗位，其空调系统除上述表冷器需一用一备外，空调箱内的风机也必须考虑一用一备，故障时能自动切换，从而保证空调系统的正常运行。

7    结语

要建设一个较为完善的血液制品生产车间，暖通工程的设计往往十分重要，除需根据以上血液制品项目的特点，提出很有针对性的解决方案外，还需全面掌握工艺生产过程，合理划分（净化）空调、通风（包括排烟）系统，确定与工艺生产相匹配的自动控制方案，采取合理的节能措施，使（净化）空调、通风系统稳定、高效、节能地运行。

[参考文献]

[1] 国家食品药品监督管理局药品认证管理中心组.药品GMP指南：厂房设施与设备[M].北京：中国医药科技出版社，2011.

[2] 洁净厂房设计规范：GB 50073—2013[S].

[3] 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB 50019—2015[S].

收稿日期：2020-03-20

作者簡介：翟奇琛（1988—），女，上海人，工程师，主要从事药厂及石化装置的空调通风设计工作。