新聞資訊
- 廣州生物島PCR實(shí)驗(yàn)室工程順利竣工
- 從高端藥廠制藥車(chē)間的空調(diào)設(shè)計(jì)及運(yùn)行淺述醫(yī)藥潔凈工程的節(jié)能措施
- 廣東環(huán)保廳設(shè)\"環(huán)境法治年\" 對(duì)環(huán)境違法零容忍
- 2015年首次活動(dòng)——東莞觀音山之旅
引言
在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，高端藥廠項(xiàng)目的潔凈室建成的較少，所以長(zhǎng)期以來(lái)藥廠潔凈室設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題尚未引起高度重視。隨著我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)全面實(shí) 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(kuò)大，藥廠潔凈室的節(jié)能正被越來(lái)越多的業(yè)主關(guān)注。筆者通過(guò)參與設(shè)計(jì)和運(yùn)行的上海和天津兩藥廠固體 制劑藥車(chē)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(chē)間。功能區(qū)包括：卸貨，更衣，稱(chēng)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(mǎn)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(lèi)生產(chǎn)區(qū)，干燥區(qū)和甲類(lèi)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(gè)方面：其一是制冷負(fù)荷，各類(lèi)制冷負(fù)荷主要有新風(fēng)，風(fēng)機(jī)溫升，工藝設(shè)備，圍護(hù)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(mǎn)足人員舒適度要求，維持正壓和彌補(bǔ)排風(fēng)量。其二是運(yùn)行負(fù)荷，為滿(mǎn)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(jí)過(guò)濾的要求，藥廠送排風(fēng)機(jī)的動(dòng)力也會(huì)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(jì)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(yùn)行負(fù)荷兩方面根據(jù)筆者對(duì)兩個(gè)藥廠的設(shè)計(jì)及運(yùn)行實(shí)踐將分別從這兩方面7項(xiàng)節(jié)能措施展開(kāi)敘述。
減少制冷負(fù)荷的四點(diǎn)措施：
適宜的溫濕度的設(shè)計(jì)
GMP規(guī)定藥廠潔凈室的生產(chǎn)條件是18~26相對(duì)濕度45%~65%。這條規(guī)定對(duì)相對(duì)
濕度的定義基于這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)高容易長(zhǎng)霉菌，不利于潔凈環(huán)境要求，過(guò)低容易產(chǎn)生靜電，使人體感覺(jué)不適。但是根據(jù)本次項(xiàng)目的生產(chǎn)實(shí)際情況，只有 少數(shù)工藝(如內(nèi)包外包，制丸區(qū)域)對(duì)溫度或者相對(duì)濕度有一定要求，其他區(qū)域(如走廊，清洗間，稱(chēng)重間)均著眼于操作人員的舒適感。從人員操作的習(xí)慣來(lái)說(shuō)， 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(duì)濕度從55%下降到40%，則節(jié)能效果是很 明顯的。就本次項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)而談，根據(jù)公式3-1的計(jì)算過(guò)程可以看出，這一方法是降低潔凈車(chē)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(jiàn)，以30000m3/h風(fēng)量的全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為計(jì)算基準(zhǔn)，相對(duì)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(jì)
潔凈氣流綜合利用，將工藝過(guò)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(xiàng)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(duì)換氣次數(shù)的需求較大，需要大約25次/小時(shí)以上的換氣次數(shù)來(lái)滿(mǎn)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(guò)濾(例如FFU)處理再循環(huán)，這將在一定程度上節(jié)省輸送動(dòng)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(jì)算過(guò)程可以看出，減少系統(tǒng)漏風(fēng)量具有實(shí)際的節(jié)能效果。
風(fēng)機(jī)軸功率 N=L*P*1.2/η/3600(3-2)
L-----風(fēng)量m3/h
P----風(fēng)機(jī)全壓 kPa
η ----風(fēng)機(jī)效率
由此可見(jiàn)，以末端要求30000m3/h風(fēng)量的送風(fēng)系統(tǒng)為計(jì)算基準(zhǔn)，假設(shè)風(fēng)機(jī)效率為0.9，風(fēng)機(jī)全壓為0.8kPa,若將漏風(fēng)率從10%減少到2%，則風(fēng)機(jī)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(jì)
中國(guó)GMP中規(guī)定：產(chǎn)塵操作間應(yīng)當(dāng)保證相對(duì)負(fù)壓或采取專(zhuān)門(mén)的措施，防止粉塵擴(kuò)散，避免交叉污染并便于清潔。在固體制劑生產(chǎn)中，最常見(jiàn)的污染是物 料操作過(guò)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(diǎn)之一，采用直流風(fēng)系統(tǒng)的方案是防止通過(guò)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(yùn)行費(fèi)用大幅增加。本次項(xiàng)目中，通過(guò)對(duì)粉碎，稱(chēng)量，制丸，混合，干燥等生產(chǎn)操作區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，筆者 認(rèn)為如果能對(duì)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(huì)交叉污染，利用循環(huán)風(fēng)就成為可能。圖3-1為本次項(xiàng)目中的對(duì)回風(fēng)有效利用的一個(gè) 案例：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(guò)濾機(jī)組與住AHU做成一個(gè)整體處理設(shè)備。
適宜的換氣次數(shù)設(shè)計(jì)
醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)D級(jí)潔凈區(qū)換氣次數(shù)的指導(dǎo)值是每小時(shí)10~15次，但是該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)執(zhí)行超過(guò)50年了，近些年來(lái)，無(wú)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(見(jiàn)插圖3-2)，插圖3-3是筆者對(duì)位于上海的某外資著名固體制藥車(chē)間運(yùn)行情況跟蹤調(diào)查 后得到的一些記錄，從該記錄來(lái)看，即便是在B級(jí)潔凈區(qū)，10次/小時(shí)的換氣次數(shù)仍能很好的保證潔凈度，實(shí)際運(yùn)行情況說(shuō)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(hù)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(chē)間，依賴(lài)于良好的運(yùn)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(xiàng)目中，筆者對(duì)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(yùn)行負(fù)荷的的三點(diǎn)措施：
減少風(fēng)機(jī)，電機(jī)溫升負(fù)荷的設(shè)計(jì)
凈化空調(diào)器把電機(jī)外置對(duì)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(jī)溫升。根據(jù)公式3-3的計(jì)算過(guò)程可以看出，風(fēng)機(jī)溫升對(duì)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(jī)軸功率的節(jié)能效果和風(fēng)機(jī)外置后風(fēng)機(jī)發(fā)塵量得到有效控制的情況，疊加后的節(jié)能能力還會(huì)大于以下的計(jì)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(diǎn)24?C,50%，忽略室內(nèi)發(fā)濕量，90%的機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)，風(fēng)機(jī)溫升為2?C，為計(jì)算依據(jù)，則送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)焓值為 44.3kj/kg@18?C,80%; 當(dāng)風(fēng)機(jī)溫升降低至1.5?C，則送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)焓值為43.1kj/kg@17.5?C,82%
由此可見(jiàn)，以30000m3/h風(fēng)量的全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為計(jì)算基準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)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(jì)
藥廠空調(diào)系統(tǒng)需要補(bǔ)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(yùn)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(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(mǎn)足潔凈換氣次數(shù)的要求，同時(shí)局部排風(fēng) 設(shè)置變風(fēng)量閥(VAV)，接入BMS系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)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(shí)，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(yùn)行工況下減少新風(fēng)量的目的。
待機(jī)工況的設(shè)計(jì)
對(duì)于藥廠潔凈室，考慮到運(yùn)行時(shí)，維修時(shí)和下班時(shí)的不同，或者工作任務(wù)飽滿(mǎn)和空
閑時(shí)的不同，除了在單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)上進(jìn)行控制之外，本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)中也考慮了采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)，通過(guò)臺(tái)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(shí)的不同工況，本次項(xiàng)目采用了雙速風(fēng)機(jī)工作模式，就是出于這方面的考慮。
結(jié)束語(yǔ)
藥廠潔凈室設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)，涉及面廣，知識(shí)綜合性強(qiáng)，已經(jīng)引起了設(shè)計(jì)院各專(zhuān)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(jìng)爭(zhēng)最終是醫(yī)藥產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)和成本的競(jìng)爭(zhēng)，做好了藥廠潔凈室節(jié)能設(shè)計(jì)這篇大文章，將會(huì)為我國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的提升作出很大的貢獻(xiàn)。