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引言
在過去的很長一段時間內，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計中的節能問題尚未引起高度重視。隨著我國醫藥工業全面實 施GMP，GMP達標的藥廠潔凈室建設規模正在迅速發展與擴大，藥廠潔凈室的節能正被越來越多的業主關注。筆者通過參與設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系統分析、論述和總結藥廠空調工程的節能措施。
固體制藥車間。功能區包括：卸貨，更衣，稱重，清洗，內包，外包，制丸，包衣，干燥。空調系統的分區主要依照功能區的劃分作為依據，不同的空調 系統用于分別滿足不同需求的功能區。主要的空調分區可以分為：潔凈區和非潔凈區，潔區中又可細分各類生產區，干燥區和甲類區域。
制藥廠潔凈室空調系統高能耗的具體表現
制藥廠潔凈室空調系統的高能耗的主要表現在兩個方面：其一是制冷負荷，各類制冷負荷主要有新風，風機溫升，工藝設備，圍護結構，照明，人員等。 其中以新風負荷最大，藥廠新風需要滿足人員舒適度要求，維持正壓和彌補排風量。其二是運行負荷，為滿足潔凈和工藝排風需求，藥廠潔凈室風量通常比一般舒適 性空調間大很多，另外為了克服多級過濾的要求，藥廠送排風機的動力也會比一般舒適性空調間大很多。
生物制藥廠潔凈空調設計中的節能措施探討
如上所述，藥廠潔凈空調高能耗主要體現在制冷負荷和運行負荷兩方面根據筆者對兩個藥廠的設計及運行實踐將分別從這兩方面7項節能措施展開敘述。
減少制冷負荷的四點措施：
適宜的溫濕度的設計
GMP規定藥廠潔凈室的生產條件是18~26相對濕度45%~65%。這條規定對相對
濕度的定義基于這樣一個標準，過高容易長霉菌，不利于潔凈環境要求，過低容易產生靜電，使人體感覺不適。但是根據本次項目的生產實際情況，只有 少數工藝(如內包外包，制丸區域)對溫度或者相對濕度有一定要求，其他區域(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%，則節能效果是很 明顯的。就本次項目的經驗而談，根據公式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荷的有效途徑和措施。
加濕負荷W=1.2*L*(D1-D2)(3-1)
D1---室內含濕量 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-----風量m3/h
由此可見，以30000m3/h風量的全新風空調系統為計算基準，相對濕度從55%下降到40%后，加濕負荷從32kg/h減少到22kg/h，減少了約30%。
適宜的潔凈氣流綜合利用設計
潔凈氣流綜合利用，將工藝過程和空調系統的熱回收，是可以直接獲益的節能措
施。以本次項目為例，在需要常年供熱，維持約40?C的干燥間，利用高溫排風和送風之間的全熱回收裝置，可以將排風的熱量回收大約50%左右， 該措施在冬季可以很好的降低加熱新風的熱負荷。另外，在干燥間，由于工藝設備對換氣次數的需求較大，需要大約25次/小時以上的換氣次數來滿足干燥工況的 要求，在這種情況下，區分空調送風和凈化送風也可起到節能效果，凈化風量只進行過濾(例如FFU)處理再循環，這將在一定程度上節省輸送動力，減少系統和 空調器的漏風量。根據公式3-2的計算過程可以看出，減少系統漏風量具有實際的節能效果。
風機軸功率 N=L*P*1.2/η/3600(3-2)
L-----風量m3/h
P----風機全壓 kPa
η ----風機效率
由此可見，以末端要求30000m3/h風量的送風系統為計算基準，假設風機效率為0.9，風機全壓為0.8kPa,若將漏風率從10%減少到2%，則風機軸功率可以9.9kW減少到9Kw，減少了約10%。
適宜回風重利用設計
中國GMP中規定：產塵操作間應當保證相對負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，特別在多品種生產中，防止粉體的交叉污染十分重要，是保證藥品質量的關鍵點之一，采用直流風系統的方案是防止通過空氣循環系統造 成藥品交叉污染的有效方法，但也將使空調系統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，干燥等生產操作區進行風險分析，筆者 認為如果能對排除產塵操作房間的空氣中的粉塵進行嚴格有效的處理，使之不會交叉污染，利用循環風就成為可能。圖3-1為本次項目中的對回風有效利用的一個 案例：膠囊填充區等生產工序中帶有藥物粉塵的回風經中效和高效處理再送入住AHU循環利用，并將回風過濾機組與住AHU做成一個整體處理設備。
適宜的換氣次數設計
醫藥工業潔凈廠房設計規范》對D級潔凈區換氣次數的指導值是每小時10~15次，但是該標準已經執行超過50年了，近些年來，無論從潔凈建筑墻 體、吊頂，室內工藝設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著名固體制藥車間運行情況跟蹤調查 后得到的一些記錄，從該記錄來看，即便是在B級潔凈區，10次/小時的換氣次數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房間的 換氣次數，更多的和操作情況，建筑圍護結構室內材料，工藝設備等因素有關。所以，筆者認為在建筑標準較高的外資制藥車間，依賴于良好的運行情況，可以適當 考慮減少換氣次數以達到節能的效果，本次項目中，筆者對換氣次數的選取均依照規范要求的下限執行。
減少運行負荷的的三點措施：
減少風機，電機溫升負荷的設計
凈化空調器把電機外置對節能是有意義的?？梢栽谝欢ǔ潭壬峡梢詼p少產塵量和風
機溫升。根據公式3-3的計算過程可以看出，風機溫升對空調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風量后風機軸功率的節能效果和風機外置后風機發塵量得到有效控制的情況，疊加后的節能能力還會大于以下的計算值，可以達到5%。
空調冷負荷 Q=1.2*L*(H1-H2)/3600(3-3)
L-----風量 m3/h
H1--室外焓值 87.5kj/kg@33.9?C,62%
H2--室內焓值以室內狀態點24?C,50%，忽略室內發濕量，90%的機器露點送風，風機溫升為2?C，為計算依據，則送風狀態點焓值為 44.3kj/kg@18?C,80%; 當風機溫升降低至1.5?C，則送風狀態點焓值為43.1kj/kg@17.5?C,82%
由此可見，以30000m3/h風量的全新風空調系統為計算基準，風機溫升減少0.5度后，系統能夠提供的空調冷負荷從432kW增加到444kW，增加了約3%。
新排風系統的變風量控制系統的設計
藥廠空調系統需要補充大量新風的主要原因之一是有設備的局部排風，但局部排風裝置并非全天運行，所以可以根據排風量變化或室內正壓的變化，不斷 調節新風量，以維持室內正壓。本次項目的設計思路是：在送風管上安裝定風量閥(CAV)，使進入房間的風量恒定不變滿足潔凈換氣次數的要求，同時局部排風 設置變風量閥(VAV)，接入BMS系統，通過檢測設備的運行工況調節排風量大小，并在潔凈室內設置壓差傳感器，當房間壓差值發生偏離時，可以根據排風量 變化或室內正壓變化，不斷調節安裝在回風上的VAV，從而調節新風量，達到在運行工況下減少新風量的目的。
待機工況的設計
對于藥廠潔凈室，考慮到運行時，維修時和下班時的不同，或者工作任務飽滿和空
閑時的不同，除了在單臺風機的風量調節上進行控制之外，本次項目設計中也考慮了采用多臺風機，通過臺數的不同進行分步控制風量。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機工作模式，就是出于這方面的考慮。
結束語
藥廠潔凈室設計中的節能技術，涉及面廣，知識綜合性強，已經引起了設計院各專業及醫藥工藝的高度重視。21世紀醫藥產品的競爭最終是醫藥產品質量，技術和成本的競爭，做好了藥廠潔凈室節能設計這篇大文章，將會為我國醫藥產品競爭能力的提升作出很大的貢獻。