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(yáng)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(jì)及運(yùn)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(shí)際工程案例， 從空調(diào)冷負(fù)荷和運(yùn)行能耗兩方面

七大點(diǎn)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(jì)算給出各個(gè)節(jié)能措施的回收效率， 供有類似工程經(jīng)驗(yàn)的同行參考。

在過去的很長(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)期以來藥廠潔凈室設(shè)計(jì)中的節(jié)能問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)能正被越來越多的業(yè)主關(guān)注。 筆者通過參與設(shè)計(jì)和運(yùn)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(gè)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(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)需要滿足人員舒適度要求， 維持正壓和彌補(bǔ)排量。 

其二是運(yùn)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(jí)過濾的要求， 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)， 過高容易長(zhǎng)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(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(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(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(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， 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)壓或采取專門的措施，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(diǎn)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(yùn)行費(fèi)用大幅增加。 本次項(xiàng)目中， 通過對(duì)粉碎， 稱量， 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。  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(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 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(duì)位于上海的某外資著名固體制藥車間運(yùn)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(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)較高的外資制藥車間， 依賴于良好的運(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， 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. 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)， 做好了藥廠凈化廠房裝修節(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)。