卓凱鑫淺述：醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施

   在過去的很長一段時間內(nèi)，**藥廠項目的潔凈室建成的較少，所以長期以來藥廠潔凈室設(shè)計中的節(jié)能問題尚未引起高度重視。隨著我國醫(yī)藥工業(yè)**實施GMP，GMP達標(biāo)的藥廠潔凈室建設(shè)規(guī)模正在迅速發(fā)展與擴大，藥廠潔凈室的節(jié)能正被越來越多的業(yè)主關(guān)注。筆者通過參與設(shè)計和運行的上海和天津兩藥廠固體制劑藥車間的潔凈空調(diào)系統(tǒng)分析、論述和總結(jié)藥廠空調(diào)工程的節(jié)能措施。

   固體制藥車間。功能區(qū)包括：卸貨，更衣，稱重，清洗，內(nèi)包，外包，制丸，包衣，干燥?？照{(diào)系統(tǒng)的分區(qū)主要依照功能區(qū)的劃分作為依據(jù)，不同的空調(diào)系統(tǒng)用于分別滿足不同需求的功能區(qū)。主要的空調(diào)分區(qū)可以分為：潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)，潔區(qū)中又可細(xì)分各類生產(chǎn)區(qū)，干燥區(qū)和甲類區(qū)域。

制藥廠潔凈室空調(diào)系統(tǒng)高能耗的具體表現(xiàn)

   制藥廠潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的高能耗的主要表現(xiàn)在兩個方面：其一是制冷負(fù)荷，各類制冷負(fù)荷主要有新風(fēng)，風(fēng)機溫升，工藝設(shè)備，圍護結(jié)構(gòu)，照明，人員等。其中以新風(fēng)負(fù)荷*大，藥廠新風(fēng)需要滿足人員舒適度要求，維持正壓和彌補排風(fēng)量。其二是運行負(fù)荷，為滿足潔凈和工藝排風(fēng)需求，藥廠潔凈室風(fēng)量通常比一般舒適性空調(diào)間大很多，另外為了克服多級過濾的要求，藥廠送排風(fēng)機的動力也會比一般舒適性空調(diào)間大很多。

生物制藥廠潔凈空調(diào)設(shè)計中的節(jié)能措施探討

   如上所述，藥廠潔凈空調(diào)高能耗主要體現(xiàn)在制冷負(fù)荷和運行負(fù)荷兩方面根據(jù)筆者對兩個藥廠的設(shè)計及運行實踐將分別從這兩方面7項節(jié)能措施展開敘述。

減少制冷負(fù)荷的四點措施：

適宜的溫濕度的設(shè)計

GMP規(guī)定藥廠潔凈室的生產(chǎn)條件是18~26相對濕度45%~65%。這條規(guī)定對相對

   濕度的定義基于這樣一個標(biāo)準(zhǔn)，過高容易長霉菌，不利于潔凈環(huán)境要求，過低容易產(chǎn)生靜電，使人體感覺不適。但是根據(jù)本次項目的生產(chǎn)實際情況，只有少數(shù)工藝（如內(nèi)包外包，制丸區(qū)域）對溫度或者相對濕度有一定要求，其他區(qū)域（如走廊，清洗間，稱重間）均著眼于操作人員的舒適感。從人員操作的習(xí)慣來說，夏天溫度可以從24?C提高到26?C，冬天可以控制在20?C左右。冬季，在不影響人員舒適度的前提下，相對濕度從55%下降到40%，則節(jié)能效果是很明顯的。就本次項目的經(jīng)驗而談，根據(jù)公式3-1的計算過程可以看出，這一方法是降低潔凈車間冬季加濕負(fù)荷的有效途徑和措施。

   加濕負(fù)荷W=1.2*L*(D1-D2)(3-1)

D1---室內(nèi)含濕量 0.0102kg/kg@24?C,55%; 0.0074kg/kg@24?C,40%

D2---室外含濕量 0.0013kg/[email protected]?C,73%

L-----風(fēng)量m3/h  卓凱鑫淺述：醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施

   由此可見，以30000m3/h風(fēng)量的全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為計算基準(zhǔn)，相對濕度從55%下降到40%后，加濕負(fù)荷從32kg/h減少到22kg/h，減少了約30%。

適宜的潔凈氣流綜合利用設(shè)計潔凈氣流綜合利用，將工藝過程和空調(diào)系統(tǒng)的熱回收，是可以直接獲益的節(jié)能措施。以本次項目為例，在需要常年供熱，維持約40?C的干燥間，利用高溫排風(fēng)和送風(fēng)之間的全熱回收裝置，可以將排風(fēng)的熱量回收大約50%左右，該措施在冬季可以很好的降低加熱新風(fēng)的熱負(fù)荷。另外，在干燥間，由于工藝設(shè)備對換氣次數(shù)的需求較大，需要大約25次/小時以上的換氣次數(shù)來滿足干燥工況的要求，在這種情況下，區(qū)分空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)也可起到節(jié)能效果，凈化風(fēng)量只進行過濾（例如FFU）處理再循環(huán)，這將在一定程度上節(jié)省輸送動力，減少系統(tǒng)和空調(diào)器的漏風(fēng)量。根據(jù)公式3-2的計算過程可以看出，減少系統(tǒng)漏風(fēng)量具有實際的節(jié)能效果。

風(fēng)機軸功率 N=L*P*1.2/η/3600(3-2)

L-----風(fēng)量m3/h

P----風(fēng)機全壓 kPa

η ----風(fēng)機效率    卓凱鑫淺述：醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施

   由此可見，以末端要求30000m3/h風(fēng)量的送風(fēng)系統(tǒng)為計算基準(zhǔn)，假設(shè)風(fēng)機效率為0.9，風(fēng)機全壓為0.8kPa,若將漏風(fēng)率從10%減少到2%，則風(fēng)機軸功率可以9.9kW減少到9Kw，減少了約10%。卓凱鑫淺述：醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施

適宜回風(fēng)重利用設(shè)計中國GMP中規(guī)定：產(chǎn)塵操作間應(yīng)當(dāng)保證相對負(fù)壓或采取專門的措施，防止粉塵擴散，避免交叉污染并便于清潔。在固體制劑生產(chǎn)中，*常見的污染是物料操作過程中的粉體污染，特別在多品種生產(chǎn)中，防止粉體的交叉污染十分重要，是保證藥品質(zhì)量的關(guān)鍵點之一，采用直流風(fēng)系統(tǒng)的方案是防止通過空氣循環(huán)系統(tǒng)造成藥品交叉污染的有效方法，但也將使空調(diào)系統(tǒng)的能耗和運行費用大幅增加。本次項目中，通過對粉碎，稱量，制丸，混合，干燥等生產(chǎn)操作區(qū)進行風(fēng)險分析，筆者認(rèn)為如果能對排除產(chǎn)塵操作房間的空氣中的粉塵進行嚴(yán)格有效的處理，使之不會交叉污染，利用循環(huán)風(fēng)就成為可能。圖3-1為本次項目中的對回風(fēng)有效利用的一個案例：膠囊填充區(qū)等生產(chǎn)工序中帶有**粉塵的回風(fēng)經(jīng)中效和高效處理再送入住AHU循環(huán)利用，并將回風(fēng)過濾機組與住AHU做成一個整體處理設(shè)備。

適宜的換氣次數(shù)設(shè)計

   醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》對D級潔凈區(qū)換氣次數(shù)的指導(dǎo)值是每小時10~15次，但是該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)執(zhí)行超過50年了，近些年來，無論從潔凈建筑墻體、吊頂，室內(nèi)工藝設(shè)備還是操作人員的潔凈服裝都有了很大的進步（見插圖3-2），插圖3-3是筆者對位于上海的某外資有名固體制藥車間運行情況跟蹤調(diào)查后得到的一些記錄，從該記錄來看，即便是在B級潔凈區(qū)，10次/小時的換氣次數(shù)仍能很好的保證潔凈度，實際運行情況說明，保持潔凈度不僅僅依靠空調(diào)房間的換氣次數(shù)，更多的和操作情況，建筑圍護結(jié)構(gòu)室內(nèi)材料，工藝設(shè)備等因素有關(guān)。所以，筆者認(rèn)為在建筑標(biāo)準(zhǔn)較高的外資制藥車間，依賴于良好的運行情況，可以適當(dāng)考慮減少換氣次數(shù)以達到節(jié)能的效果，本次項目中，筆者對換氣次數(shù)的選取均依照規(guī)范要求的下限執(zhí)行。

減少運行負(fù)荷的的三點措施：

減少風(fēng)機，電機溫升負(fù)荷的設(shè)計

凈化空調(diào)器把電機外置對節(jié)能是有意義的。可以在一定程度上可以減少產(chǎn)塵量和風(fēng)機溫升。根據(jù)公式3-3的計算過程可以看出，風(fēng)機溫升對空調(diào)箱的供冷能力的影響還是比較明顯的，如果再附加考慮減少系統(tǒng)風(fēng)量后風(fēng)機軸功率的節(jié)能效果和風(fēng)機外置后風(fēng)機發(fā)塵量得到有效控制的情況，疊加后的節(jié)能能力還會大于以下的計算值，可以達到5%。

空調(diào)冷負(fù)荷 Q=1.2*L*(H1-H2)/3600(3-3)

L-----風(fēng)量 m3/h

H1--室外焓值 87.5kj/[email protected]?C,62%

H2--室內(nèi)焓值以室內(nèi)狀態(tài)點24?C,50%，忽略室內(nèi)發(fā)濕量，90%的機器露點送風(fēng)，風(fēng)機溫升為2?C，為計算依據(jù)，則送風(fēng)狀態(tài)點焓值為44.3kj/kg@18?C,80%; 當(dāng)風(fēng)機溫升降低至1.5?C，則送風(fēng)狀態(tài)點焓值為43.1kj/[email protected]?C,82%

   由此可見，以30000m3/h風(fēng)量的全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為計算基準(zhǔn)，風(fēng)機溫升減少0.5度后，系統(tǒng)能夠提供的空調(diào)冷負(fù)荷從432kW增加到444kW，增加了約3%。

新排風(fēng)系統(tǒng)的變風(fēng)量控制系統(tǒng)的設(shè)計

   藥廠空調(diào)系統(tǒng)需要補充大量新風(fēng)的主要原因之一是有設(shè)備的局部排風(fēng)，但局部排風(fēng)裝置并非全天運行，所以可以根據(jù)排風(fēng)量變化或室內(nèi)正壓的變化，不斷調(diào)節(jié)新風(fēng)量，以維持室內(nèi)正壓。本次項目的設(shè)計思路是：在送風(fēng)管上安裝定風(fēng)量閥(CAV)，使進入房間的風(fēng)量恒定不變滿足潔凈換氣次數(shù)的要求，同時局部排風(fēng)設(shè)置變風(fēng)量閥(VAV)，接入BMS系統(tǒng)，通過檢測設(shè)備的運行工況調(diào)節(jié)排風(fēng)量大小，并在潔凈室內(nèi)設(shè)置壓差傳感器，當(dāng)房間壓差值發(fā)生偏離時，可以根據(jù)排風(fēng)量變化或室內(nèi)正壓變化，不斷調(diào)節(jié)安裝在回風(fēng)上的VAV，從而調(diào)節(jié)新風(fēng)量，達到在運行工況下減少新風(fēng)量的目的。

待機工況的設(shè)計

   對于藥廠潔凈室，考慮到運行時，維修時和下班時的不同，或者工作任務(wù)飽滿和空閑時的不同，除了在單臺風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)上進行控制之外，本次項目設(shè)計中也考慮了采用多臺風(fēng)機，通過臺數(shù)的不同進行分步控制風(fēng)量。在洗消間等間歇操作的房間，考慮到工藝操作和休息時的不同工況，本次項目采用了雙速風(fēng)機工作模式，就是出于這方面的考慮。

結(jié)束語藥廠潔凈室設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)，涉及面廣，知識綜合性強，已經(jīng)引起了設(shè)計院各專業(yè)及醫(yī)藥工藝的高度重視。21世紀(jì)醫(yī)藥產(chǎn)品的競爭*終是醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)和成本的競爭，做好了藥廠潔凈室節(jié)能設(shè)計這篇大文章，將會為我國醫(yī)藥產(chǎn)品競爭能力的提升作出很大的貢獻。

卓凱鑫淺述：醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施