医药厂房的暖通设计
前言
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医药行业的洁净室是具有特殊行业特点的洁净室，随着国内GMP药品认证工作的展开，越来越多的制药厂改造原有厂房或新建厂房，以满足新的规范对生产厂房和设施的要求。本文以医药厂房的空调设计为重点，同时也阐述的厂房空调净化系统的节能问题，厂房空调系统的常见问题。、 本文以上海某一药厂车间建造为例，分析其暖通工程设计。该制药厂洁净空调系统由AHU－1、AHU－2、AHU－3三部分构成。AHU－1系统服务于更衣、清洗消毒、精配、罐装、发衣等房间的1万级净化空调系统。AHU－2系统服务于气闸、更衣、缓冲、拆包、存放、清洗、浓配、灭菌等房间的10万级净化空调系统。AHU－3系统服务于印字外包装、标签、灯检、灭菌检漏、晾瓶等房间的舒适性空调系统。洁净室的温湿度全年控制在24~26℃，45%~60%.
1.空调设计
1.1空调冷热源及水系统
本车间空调冷负荷为1300 kW，热负荷为900kw。由于建筑空间有限，无机房位置，所以选用了两台空气源热泵，单台制冷量720kW(标准工况)，制冷剂选R407C。鉴于此工程新风量为25m3／(m2．h)，新 风量比较大，且考虑夏季气温日渐炎热，所以空气源热泵的出力需要根据实际情况按环境温度40℃对主机做出修正。冷热水系统为同程两管制系统。空调末端均设置了电动两通调节阀，分集水器之间安装了压差旁通装置。
1.2 通风系统
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1.2.1 设计参数及目标
a通风柜的面风速在合理的范围内，以保证排风柜排风效率。由于我国在这方面目前还没有成熟的规范，本项目参照美国和欧洲标准，选用较为经济合理的数值0.35m／s。本项目选用宽度为1800mm的标准通风柜，柜门最大开启高度为600mm，单台通风柜的最大排风量为1210m3／h，柜门最小开启高度为100mm，单台通风柜最小风量为210m3／h。
b 室内的换气率能够有效控制，室内空气应充分置换，保证其新鲜度。医药
厂房的新风量是两点决定的：①补偿室内排风量和保持室内正压所需新鲜空气量；
②室内每人新鲜空气量不小于40 m3／h。两个值中的最大值。本项目参照欧洲标准，选用了数值25m3／m2。
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c 车间内通风系统采用全新风系统。分为南北两个风系统。每个系统负担约20个标准通风柜，同时使用系数选取0．6。每个系统的最大设计排风量为14520m3／h。送排风机组之间设置了中间热媒式热回收装置。
1.2.2 送风处理流程
室外新风→热回收→加热→变频风机→加湿→中效→再热(再冷) →送入室内
1.2.3 排风处理流程
室内排风→热回收→变频风机→高空排放
1.3 热回收系统
由于本车间采用全新风系统，能耗巨大，需考虑热回收装置。目前热回收装置主要分为3种，其各项功能见表1
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表1. 热回收装置
由于本车间的排风含有不可预计的气体，为了保证科研人员的安全，热回收装置选用了漏风率为零的中间热媒式换热器。
1.4 空调控制系统
挤压铸造机1.4.1 风量控制
a每只通风柜配置独立的变风量排风阀，根据通风柜柜门的开度和恒定的面风速自动调节排风量。总排风机根据排风干管的静压来调节变频风机的频率。
b车间的送风支管上设置了变风量补风阀，根据车间内外压差来调节补风量，保持恒定的压差。总送风机根据送风干管的静压来调节变频风机的频率。
1.4.2 温湿度控制
a车间内的电加热器均带有温度传感器，根据室内温度调节再热量，以保证一个相对合理的湿度。
b车间内的风管式再冷盘管都带有温度传感器，根据室内温度调节进入盘管的冷(热)水量。
c室外新风先通过组合式空调机组的表冷器处理到合适的露点温度。当车间内处于最大排风量时，新风通过电加热器再热后送入房间。随着排风量的减小，再热量也随着减小以保证合适的湿度。当排风量继续降低时，这时需要加大送风温差，电加热器停止工作，新风通过再冷盘管处理后送入房间，以保证合适的温度。
2.空调净化系统的设计
2.1设计要求
2.1.1空气洁净度100000级及高于100000级的空气净化处理，应采用初效、中效、高效过滤器三级过滤。对于100000级空气净化处理，也可采用亚高效空气过滤器代替高效过滤器。大于100000级的空气净化处理，应采用初效、中效过滤器二级过滤。
2.1.2空气过滤器的选用、布置方式符合下列要求：
a、初效空气过滤器不应选用浸油式过滤器；
b、中效空气过滤器且集中设置在净化空气调节系统的正压段；液压集成块设计
c、高效或亚高效空气过滤器宜设置在净化空气调节系统的末端。
2.1.3下列情况的空气净化系统宜分开设置：
a、单向流洁净室与非单向流洁净室；
b、高效空气净化系统与中效空气净化系统；
c、运行班次和使用时间不同的洁净室；
2.1.4下列情况的空气净化系统，如经处理仍不能避免交叉污染时，则不应利用回风。
a、固体物料的粉碎、称量、配料、混合、制粒、压片、包衣、灌装等工序；
b、固体口服制剂的颗粒、成品干燥设备所使用的净化空气；
c、用有机溶煤精制的原料药精制、干燥工序；
d、凡工艺过程中产生大量有害物质，挥发性气体的生产工序；
2.1.5对面积较大、空气洁净度较高，位置集中及消声、振动控制要求严格的洁净室宜采用集中式净化空调系统。
a、需要消毒灭菌的洁净室，应设排风设施。
b、洁净室排风系统应有防倒灌措施。
c、含有易燃、易爆物质局部排风系统应有防火、防爆措施。
d、洁净室内生产粉尘和有害气体的工艺设备，应设单独的局部除尘和排风装置
2.1.6采用分散式净化空调系统。
a、换鞋室、更衣室、盥洗室、以及厕所、淋浴室应设通风装置，室内静压值应低于有空气洁净度要求的生产区。
b、送风、回风和排风的启闭应联锁。系统的开启程序为先开送风机，再开回风机和排风机。系统关闭时联锁程序反之。
c、非连续运行的洁净室，可根据生产工艺要求设置值班风机，并保持室内空气洁净度和正压，防止室内结露。
d、事故排风装置的控制开关应与净化空调系统联锁，并设在洁净室外便于操作的地点。室内宜设报警装置。
2.2空调净化系统的节能
空气净化系统是药厂洁净室中主要耗能部分，必须精心设计, 达到节能的目的。
2.2.1空气净化装置的节能设计
合理组织空气净化系统中各种空气过滤器的设置，对较大型的洁净车间的净化空调系统的新风集中进行空气净化处理。其中最重要是风机，有效的风机负荷主要是根据系统的风量及静压来决定，提高节能效果的措施在于取得一个较低的总系统静压。最重要的设计决定是采用正压还是负压通风系统。对于能量效率，负压通风系统通常达到较低系统静压。同时, 循环空气处理装置应和空调空气处理装置分开，冷却和加热盘管的静压不致影响到较大的循环空气量。风机型式和数目的选择也会影响制剂车间的能量效率。若洁净室只需要冷热的舒适感，可采用燃料节省器循环。虽然燃料节能器不能用于控制湿度的洁净室，但可利用外界冷却湿度等间接方法取得有效冷却、节约能量的目的。药厂洁净室升温，最简单
的加热方法是采用电阻加热器，但其费用最贵，节能的方法是用天然气或原油燃料锅炉生产。加湿过程如果需要高负荷，选择电极锅炉加湿器可产生明显的节能效果。如果高度加热和加湿负荷时应采用一般蒸汽锅炉，因为它们通常只需很少的初期投资和操作费用。
2.2.2 空气净化系统运行的节能设计
为减少运行动力负荷应设计最佳而节能的空气净化系统运行方案，其主要内容包括：在满足药厂洁净室工艺洁净度要求下，应合理制定换气次数；能采用低阻力亚高效过滤器就不用阻力高出3~4倍的高效过滤器；对药厂洁净室应将发尘量随时间变化的信息，输入微机进行风量调节与控制；对药厂洁净室运行、维修和下班或工作任务饱满和空间的不同，通过风机台数不同进行分步控制风量，尽量减少送风量；在系统中区别空调送风和净化送风，净化风量只进行过滤处理再循环，这将大大节省输送动力；减少系统和空调器的漏风量。若将漏风率从10%，15%和20%降至2%，节省风机轴功率分别为25. 4%，43. 2%和62. 8%，还不计空气处理的耗能；合理地降低排风速度。另一方面，应减少风机、电机温升负荷。净化空调器宜把电机外置。风机、电机独立外置，对节能是有意义的。对高效过滤器、风机、电机一块的常用机组形式，应尽可能把风机、电机设计在气流之外，这在节能上不是一个小数目。制剂车间内需要补充大量新风的主要原因之一是有局部排风，减少新风量的措施之一是减少排风量。可根据排风量变化或室内正压变化，不断调节新风量，这样能节电35%, 节冷50%, 节蒸汽83%。同时，应充分利用二次回风，这样既可减少空气处理室的风量，还能减少再加热的热量，化形状、降低阻力均可减少能量消耗。
3.气流组织
气流组织的选择应符合下列要求：
3.1洁净室的气流应满足空气洁净度和人体健康的要求，并应使洁净工作区气流流向单一；
3.2回风口宜均匀布置在洁净室下部；
3.3余压阀宜设在洁净空气流的下风侧，不宜设在工作面高度范围内。
3.4非单向流洁净室内设置洁净工作台时，其位置应远离回风口。
3.5洁净室内有局部排风装置时，其位置应设在工作区气流的下风侧。
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