制药洁净厂房净化车间空调机电工程

项目概况

某药业有限公司占地面积9700㎡，由综合生产厂房和实验办公楼组成。其中综合生产厂房建筑面积约8300㎡，地下局部一层，地上四层，一层、三层为洁净生产车间，净化面积约2260㎡。该公司产品分为两大类，片剂和冻干粉针剂，每种类型又分为抗癌药和非抗癌药。生产厂房为一层片剂（包括抗癌药和非抗癌药）生产车间，三层为片剂（包括抗癌药和非抗癌药）生产车间，二、四层是为公用动力设备用房及管道夹层。

净化空调系统的划分

一层片剂生产区洁净度等级为 7 级和 8 级，主要洁净房间温、湿度为：19℃≤T≤27℃， 40%RH60%；三层片剂生产区为 7 级，且部分房间有无菌要求，需设置 5 级层流罩，主要洁净房间温、 湿度要求为 19℃≤T≤27℃， 40%≤RH≤60%。 根据药品生产质量管理规范(GMP)以及不同产品生产的要求，为避免交叉污染，对不同产品区域设计了 7个净化空调系统； 系统划分原则是将抗癌药生产和非抗癌药生产片剂和粉针剂分开。 例如一层 AHU1. 1.1 系统包括片剂称重间、压片间、包装间、中转库等；AHU1.1.2 系统包括护癌药称重间、抗癌药混料间、抗癌药压片间、抗癌药包装间等；三层 AHU1.3.1系统包括抗癌药无菌配料间、抗癌药称重间等。

气流组织及过滤器配置

对于洁净度严于 8 级的洁净室，均采用顶送下侧回风的方式；8 级洁净区除闸间、更衣、走廊外也采用顶送回风的方式；回风口或安装在回风夹墙上，或将回风管从吊顶做到地面。

净化空调系统除送风采用粗、中、高效过滤器外，对发尘量较大的房间其下侧回风口不安装过滤器，回风管道内就会积滞尘粒，而成为微生物的繁殖场所，系统停止运行时，微生物有可能面为蚜虫等虫类的住处和通道，为了防止因管道系统引起的非运行时的交叉污染，帮在回风口均安装了过滤器。抗癌药生产生产用净化空调系统的回、排风系统，须经中、高效两级过滤，去除有害物质后，方可排入大气中。

房间压差控制

这里只介绍抗癌药的生产区的压差控制， 抗癌药为有毒性的药物， 其生产车间既要防止室外未经净化的处理的空气对其污染，又要防止由于它的扩散而污染其他房间或其他产品， 因此，制造抗房间必须保持正压， 以抵制外来空气污染，同时为了不使室内有害物质溢出， 应提高相邻房间的正压值。此时，制造抗癌药的房间与邻室的压差便为相对负压。即生产非抗癌药车间走廊气压>更衣(抗癌药)气压>走廊(抗癌药)气压>生产车间(抗癌药)气压。

冷热量的回收利用

为避免交叉污染，供抗癌药生产房间的净化空调系统(AHU1.1.2和AHU1.3.1>) 设计为直流系统, 其送风量为 20000—30000m3/h。它是将送入室内的净化回风全部排至室外，这需要消耗很大的冷热量。为了节省能量，设计中选用了带回收装置的空调机组，使排至室外的回风与室外进入的新风经能量回帐装置后，夏季新风温度降低，冬季新风温度升高，从而达到能量回收的目的，由于排出的空气含有害物质，因此，设计采用显热回收装置，即排风和新风不直接接触，进行显热交换。显热回收装置回收效率可达 50%以上。

为了防止排风结冰，直流系统显热回收器设置了旁通管路，在空调机组排风口设置一个温度传感器 T，控制新风管路上的电动调节阀A、A'，当 T≥5℃时，关小阀门 A，开大阀门 A'。

净化空调系统采用双风机系统

为了避免交叉污染和微生物的滋生， 药厂要定期对生产车间进行消毒，由于消毒气体一般具有一定的刺激性气味，因此消毒后，希望系统具有短时间排走房间风刺激性气味的功能。 因此对于有回风的净化空调系统设计肛用双风机系统，在新风、排风、回风管路上设置电动调节阀，消毒后，调节阀门，使系统按直流系统运行，迅速带走房间内残留的刺激性气体。 此外，系统采用双风机，可分担系统的阻力，降低单风机的噪声和振动。缺点上工程造价高，空调机占地大。

由于医药工业洁净厂房的特殊性，净化空调系统的送、回风管道比较复杂，而且管路较长， 因此局部阻力及沿程阻力较大。为避免因采用一台高风压风机在系统运行过程中产生较大的噪声和振动，往往选择双风机系统。但是，在采用双风机的净化空调系统中，往往所选择的风机风压偏大，造成能源的严重浪费。例如在烟台某制药厂的净化空调系统中，其中两个净化空调系统的空调机组采用了双风机配置， 设计送风量分别为 13785 立方米/小时和 7725 立方米/小时。在各系统总送风管、回风管和高效过滤器调节阀全开的状态下，各高效送风口实测风量之和分别为 20298 立方米/小时、12495 立方米/小时，分别比设计风量大47%和 62%; 对于设计送风量为 13785 立方米/小时的空调机组，如果只开送风机而不开回风机， 则各高效送风口实测风量之和为13141 立方米/小时，仅仅比设计风量少 5%。

造成这种现象的原因在于风机的全压远远大于克服系统的阻力所需要的压力，使风机的工作点发生偏移。为了使空调系统回到正常的工作状态，必须人为地增加系统阻力，但这样会造成系统运行能耗增加。

净化空调系统的系统阻力主要由风管的沿程及局部阻力、 系统末端高效空气过滤器的阻力， 以及空调机组本身的阻力(包括机组内盘管，初效、中效空气过滤器及箱体的阻力) 构成。 造成风机风压偏大的原因，是设计者对系统阻力计算不准确。设计者在选择风机风压时， 一方面应根据所计算的系统沿程及局部阻力进行估算，同时，对于克服空调机组自身的阻力部分，应由设备制造商根据设计条件进行考虑。这样才能避免余量过大，使系统在合理、节能的状态下运行。

制药厂的双风机净化空调系统不仅可以通过电动调节阀(调节排风量或回风量) 来维持房间的压差，而且可通过开启电动阀、关闭电动阀使回风机起到排风机的作用，满足医药洁净厂房消毒排风的要求。但在调试中，应处于负压进风状态的新风段有时会出现正压排风现象。 究其原因，出在回风机与送风机的风压配置上。在设计中对回风机的全压选择不合理，使回风机在实际运行时， 机组内的风压零点不是在排风段和新风段的交接面上， 而是向前偏移， 导致应处于送风机负压内的新风口仍处于回风机的正压中，使系统无法正常运行。

针对上述情况，在净化空调系统采用双风机方式时，除了应进行系统阻力的计算外，还应根据系统的风压零点位置来确定回风机与送风机的全压，选择合适的风机; 或采用送风机段和回风机段脱开布置，对新、回、排风阀门在机外连接的方式。

净化系统空调采用变频风机

净化系统设有粗效、中效、高效三级过滤器，系统中的送风机压头是按空调机组的阻力加管路阻力来选取的，设计中是以过滤器终阻力来计算的。在系统运行的初始阶段，由于过滤器都是初阻力，初阻力一般只有终阻力的一半，当风机转速不变时，风量将会过大，为了达到设计要求的风量，传统的做法是，在系统调试时关小送风管道上的阀门， 为增加管道阻力。 在系统运行一段时间后，随着过滤器容尘量增加，各级过滤器阻力不断增大，当达不到系统送风量而影响房间洁净度时，再开大送风管路上的阀门，这就是说，系统运行是以改变阀门阻力特性来适应过滤器阻力特性变化， 以保证设计所需的风量，这种方法既浪费电力，又难以做到及时和稳定的调节。

为了解决此问题，设计中采用两种控制方式：

①采用空机变速控制

净化空调系统中的送风机采用了变频风机。由设在总管路直管段上的压差传感器控制变频器。 当系统刚投入运行时，由于系统阻力小，此时风机的电机以低速运行，这时电机的消耗功率小，经过一段时间运行后，随着系统阻力的升高，再调高电机转速 以确保系统风量的恒定。 由于风机在相当长的一段时间内是以低转速运行的，可达到节能的目的。此外，按照所需风量设定电机的频率，可使风机兼做值班风机和消毒风机。

②采用变风量调节装置

各生产房间的送、回风支管上设置了双位的变风量调节装置(VAV) 。其工作原理是由设在支管上的压差传感器上测定的有效压力，通过压差变送器后成为风量调节器的输入信号，风量调节器将此实测值与原测定值作比较，若比较结果出现偏差，则通过执行机构调节风阀，以很高的精度使管道内的风量保持不变。设计中将VAV的控制信号输入到值班室，每天上下班的时候，由值班人员统一调节室内的送风量，使其达到工作或值班时设定的送风量。

与风机变频装置不同的是，VAV本身无节能效果，它只是不断改变阀体开度，用以补偿系统阻力变化而使房间风量保持恒定。在药厂中多数的设备和排风柜要设置局部排风，这些设备未必经常 100%运行，不运行的设备可停止排风，从而可以减少室外新风的补充，达到节能的目的。本次设计在房间的回风管和排风管上均设置了双位电动调节阀，这两个电动阀联动，即此开彼关，此关彼开。由此回风机和排风机均采用变频风机。

真空清扫系统

本工程设计了两套真空清扫系统 AHUI. 4. 6、AHU1. 4. 7分别为非抗癌药和抗癌药生产区服务。在洁净区和空调机房内均设清扫接口，并设一个开关，当该房间需要吸尘时，打开此开关，不需要时关闭此开关，并将其开闭的信号传至值班室，由工作人员统一协调。系统最多允许六个点同时工作，每个接口流量为 500 m3/h，为了尽可能避免房间之间的交叉污染， 每个清扫管分别接至除尘器入口的集合管，支管和集合器夹角<45o；每个清扫管均设置两个阀门，一个双位电动阀门(与排风机联锁)，一个手动调节阀；称重间的排风也接入该系统，每个工作点流量为 500 m3/h；真空清扫系统排气在排入大气前要经过三级过滤，第一级为布袋式除尘器，第二级为中效过滤器，第三级为高效过滤器。 布袋式除尘器用 0. 6-0. 8MPa 压缩空气反吹，反吹时间自动控制，反吹时间间隔为2min。中效、高效过滤器设置了阻力报警，失效后用塑料袋密封好，交环保部门处理。真空清扫系统的风机为变频风机，它根据风机前排风管路上的压力控制电机转速。