醫(yī)藥凈化廠房裝修工程節(jié)能措施

2020-12-12 13:20 昆山清陽凈化系統(tǒng)工程有限公司

        醫(yī)藥凈化廠房裝修工程節(jié)能措施，從高端藥廠制藥車間的空調(diào)設(shè)計及運行淺述醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施摘要筆者通過結(jié)合實際工程案例， 從空調(diào)冷負(fù)荷和運行能耗兩方面

七大點具體論述和探討了潔凈廠房空調(diào)工程的節(jié)能措施， 并結(jié)合計算給出各個節(jié)能措施的回收效率， 供有類似工程經(jīng)驗的同行參考。

在過去的很長一段時間內(nèi)， 高端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)全面實施 GMP， GMP 達(dá)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。 空調(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)荷最大， 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/kg@-9. 4˚ C, 73%L-----風(fēng)量 m3/h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(jìn)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

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%。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， 最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(jìn)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(jìn)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。  膠囊填充區(qū)等生產(chǎn)工序中帶有藥物粉塵的回風(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(jìn)步 是筆者對位于上海的某外資著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(dá)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(dá)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/kg@33. 9˚ 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/kg@17. 5˚ 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. 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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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)品的競爭最終是醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量， 技術(shù)和成本的競爭， 做好了藥廠凈化廠房裝修節(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(xiàn)。