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東富龍之在合規前提下談制藥企業凈化空調系統的節能

1、引言
       新版GMP這一法規的實施,其對制藥企業凈化空調系統提出了更高要求,其需要更多的送風量和更高的處理效率來維持所要求的環境條件,這意味著凈化空調系統需要消耗更多的能源。因此,本文在合規前提下談制藥企業凈化空調系統的節能。
2、法規對制藥企業凈化空調系統的要求及其產生的變化
     新版GMP除秉承舊版GMP對藥品生產過程的科學、合理、規范化管理準則外,對潔凈廠房設施,尤其對凈化空調系統做出了一些新的規定。例如:
     (1)新版GMP將無菌產品的生產環境分為A、B、C、D四個等級,對每個等級的環境狀態提出了具體的要求(如溫度、濕度、顆粒物、微生物數等),新增相應凈化等級在動態和靜態下的環境要求,空氣懸浮粒子的標準如表1,潔凈區微生物監測的動態標準如表2。

表1空氣懸浮粒子的標準



潔凈區微生物監測的動態標準



       (2)新版GMP取消了舊版中對一般制劑30萬級的要求,改為ISO8級即十萬級,對應新版GMP的D級環境要求。此修改也是為了與國際標準保持同步,其參照了ISO的標準。

       (3)新版GMP給出了自凈時間的要求,為空調系統設計合理的單向流速或換氣次數提供了依據,滿足法規要求的自凈時間15min~20min。也就是說,在生產結束、人員撤離后,潔凈室內環境能在15~20分鐘內恢復至該等級要求的靜態條件。

       (4)新版GMP要求潔凈廠房中不同潔凈級別的房間或空間之間應保持不小于10Pa的壓差。而在舊版GMP中對此壓差的要求為5Pa。

       以上法規變化會影響凈化空調系統的設計和選型,從而影響凈化空調系統的初投資和運行費用。相比于舊版GMP,新版GMP對室內環境的要求更為嚴格。雖然,法規變化的初衷是為制藥企業提升產品質量和降低風險。但是,對于凈化空調系統而言,需要更多的送風量和更高的處理效率來維持所要求的環境條件。而龐大的凈化空調系統需要消耗更多的能源,這就意味著制藥企業花在廠房設施上的運行成本會增加。

3、在合規前提下,凈化空調系統的節能方案

       不論從全球能源危機的角度,還是從制藥企業本身降費增益的立場,如何在滿足新版GMP要求的同時,最大程度地控制運行費用,都是迫在眉睫需要思考的問題。作為凈化系統和凈化工程的專業承包商,東富龍德惠對凈化空調系統的節能有一定的經驗和實踐。

3.1二次優化設計

我們提供更符合施工和安裝實踐的二次優化設計,同時充分考慮如何實現節能和降低運行成本。

      (1)在工程中嚴格核算冷熱平衡及風量平衡,來確定合理的換氣次數。而設計單位在做系統設計時,通常是按照規范建議換氣次數范圍的最大值來確定,同時考慮冗余,其是凈化空調系統設計得過于龐大的主要原因。然而,過于龐大的系統需要更大的初投資和更高的運行費用。

      (2)根據生產流程合理劃分凈化空調系統分區??照{系統過于雜亂,不但會影響工程安裝和運行維護,同時可能帶來很高的交差污染風險。依托東富龍集團本身的工藝背景,東富龍德惠可以對設計單位不合理的工藝流程提出優化和改進建議。優化后工藝及管路系統,將會降低初投資和運行及維護費用。

      (3)采用多套風量合理的空調機組服務于較大的生產空間,而不是用單套風量過大的空調機組,這樣可以改善服務區域的可靠性。當其中一臺機組出現故障時,不至于影響其他機組的正常運行,從而使該生產區域仍然處于基本可控狀態。而且,較小的機組服務的生產房間較少,而較少的送風支路和較少的房間壓差梯度,更利于調試和保持風壓平衡。同時,避免為保持房間過高的壓力需要的額外的新風量,從而降低運行費用。

3.2合規前提下的凈化空調系統節能方案

      (1)優化凈化空調機組的回風方式,利用二次回風工藝代替傳統的一次回風方式,大大降低在除濕降溫和升溫送風之間的冷熱抵消能耗。圖1為一次回風空調機組,圖2為二次回風空調機組。東富龍德惠在凈化工程實踐中發現,尤其在大風量空調機組中,采用二次回風的方式對節能降費有顯著的效果。


圖1、一次回風空調機組



圖2、二次回風空調機組



       (2)在新風比很高的凈化空調系統中,優化空調機組的形式,采用新風單獨處理后與回風混合的一次回風方式(如圖3),或者利用新風對系統進行加熱(同時對新風進行預冷)的形式(如圖4),同樣可以節約冷量和熱量,從而達到節能降費的目的。

圖3、新風單獨處理后與回風混合的一次回風方式




圖4、利用室外新風對系統進行加熱(同時對新風進行預冷)




      (3)在排風量比較大的凈化空調系統,優化空調機組,采用加裝盤管進行顯熱回收,示例如圖5。


圖5、優化空調機組(采用加裝盤管進行顯熱回收)




3.3不同形式的熱回收空調機組達到節能目的

       我們可提供不同形式的熱回收空調機組,用于熱量回收,以達到節能降費的目的。

      (1)板翅式熱回收空調機組(如圖6)

      換熱芯體是采用多孔纖維材料經特殊加工的紙作為基材,對其表面進行特殊處理后制成的板翅狀單元體。在換熱器中換熱芯體交錯放置,進排通路用隔板完全分開。

      優點:能進行全熱回收,構造簡單,運行可靠,沒有傳動設備,不需要中間熱媒,設備費用較低。缺點:裝置較大,占用建筑面積和空間較多。


圖6、板翅式熱回收空調機組與換熱芯體





       (2)轉輪熱回收

       轉輪作為蓄熱芯體,新風通過轉輪的一個半圓,而同時排風通過轉輪的另一半圓,新風和排風以相反的方向交替流過轉輪。新風和排風間存在著溫度差和濕度差,轉輪不斷地在高溫高濕側吸收熱量和水分,并在低溫低濕側釋放,來完成全熱交換。

       優點:能回收顯熱、潛熱,回收效率較高,能通過轉速控制,適用不同室外空氣參數。缺點:裝置較大,壓力損耗較大,有傳動設備,有少量滲漏,無法完全避免交叉污染。

       (3)熱管式熱回收

       熱管是一根內壁襯有一層能產生毛細作用的吸液芯的密閉管子,吸液芯中含有作為傳遞介質的工作液體。熱管的一端受熱,吸液芯中的液體就在這一端蒸發,蒸汽流向熱管較冷的區域,冷凝成液體放出冷凝潛熱。冷凝液重新被液芯所吸收,并借助毛細作用返回到吸液芯蒸發區。

       優點:結構緊湊,沒有傳動設備,運行可靠,每根熱管自成換熱體系,便于更換,熱管的傳熱是可逆的,冷熱液體可以變換,冷、熱氣流之間的溫差較小時,也能得到一定的回收效率。缺點:只能回收顯熱,不能回收潛熱,熱管位置固定,設計布置缺乏靈活性,價格昂貴。

3.4其他節能措施

我們可以通過其他方面提供節能降費的更多措施。

        (1針對固體制劑車間產塵量大的特點,傳統的做法是設置大量排風來達到GMP的要求,而這樣的做法會造成處理大量新風帶來的能耗顯著提升。東富龍德惠在工程實踐中可以通過以下的方式改善,從而達到節能的效果:

               1、將產塵工藝設備密閉或半密閉于負壓稱量罩內,可以有效的防止粉塵在房間內的擴散。從而,減少系統排風量。

               2、處理排風以達到回用的目的,減少系統為保持風量平衡所需要的新風量,從而減小能耗。在排風口上設置G4級的小波紋初效過濾器,拆卸方便,有效面積較大,阻力較??;在回風總管路上設置一臺帶有中、高效過濾的風機箱對回風中的有害物進行充分和有效的過濾,避免回風對系統造成交叉污染。

               3、在工藝設備自帶除塵排風的凈化空調系統中,由于環境空間處于可控狀態,不需要考慮過大的新風量,同樣可以降低對能源的消耗量。

         (2)建議制藥企業在采購生產工藝設備時,盡量考慮不產塵或者產塵少的設備。這樣可以大大減小凈化空調系統的初投資以及運行費用。

         (3)為保證送風質量,避免交叉污染,以及減小運行維護的費用,固體制劑(D級房間)采用三級過濾空調箱送風,高效段專利密封保證不漏。

4、結語
       本文法規對制藥企業凈化空調系統的要求及其產生的變化入手,在合規前提下,從二次優化設計、空調系統節能方案、不同形式的熱回收空調機組等四方面闡述了凈化空調系統的節能。
       東富龍德惠為項目的實施選擇良好的空調設備及優良的施工隊伍,保證工程質量的同時,可以為制藥企業提供更專業的優化建議和服務支持。同時,東富龍德惠有設備漏風率保證(優質的設備及檢測平臺),有管路漏風率保證(優質檢測,風管打壓測試)。
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