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东富龙之在合规前提下谈制药企业净化空调系统的节能

1、引言
       新版GMP这一法规的实施,其对制药企业净化空调系统提出了更高要求,其需要更多的送风量和更高的处理效率来维持所要求的环境条件,这意味着净化空调系统需要消耗更多的能源。因此,本文在合规前提下谈制药企业净化空调系统的节能。
2、法规对制药企业净化空调系统的要求及其产生的变化
     新版GMP除秉承旧版GMP对药品生产过程的科学、合理、规范化管理准则外,对洁净厂房设施,尤其对净化空调系统做出了一些新的规定。例如:
     (1)新版GMP将无菌产品的生产环境分为A、B、C、D四个等级,对每个等级的环境状态提出了具体的要求(如温度、湿度、颗粒物、微生物数等),新增相应净化等级在动态和静态下的环境要求,空气悬浮粒子的标准如表1,洁净区微生物监测的动态标准如表2。

表1空气悬浮粒子的标准



洁净区微生物监测的动态标准



       (2)新版GMP取消了旧版中对一般制剂30万级的要求,改为ISO8级即十万级,对应新版GMP的D级环境要求。此修改也是为了与国际标准保持同步,其参照了ISO的标准。

       (3)新版GMP给出了自净时间的要求,为空调系统设计合理的单向流速或换气次数提供了依据,满足法规要求的自净时间15min~20min。也就是说,在生产结束、人员撤离后,洁净室内环境能在15~20分钟内恢复至该等级要求的静态条件。

       (4)新版GMP要求洁净厂房中不同洁净级别的房间或空间之间应保持不小于10Pa的压差。而在旧版GMP中对此压差的要求为5Pa。

       以上法规变化会影响净化空调系统的设计和选型,从而影响净化空调系统的初投资和运行费用。相比于旧版GMP,新版GMP对室内环境的要求更为严格。虽然,法规变化的初衷是为制药企业提升产品质量和降低风险。但是,对于净化空调系统而言,需要更多的送风量和更高的处理效率来维持所要求的环境条件。而庞大的净化空调系统需要消耗更多的能源,这就意味着制药企业花在厂房设施上的运行成本会增加。

3、在合规前提下,净化空调系统的节能方案

       不论从全球能源危机的角度,还是从制药企业本身降费增益的立场,如何在满足新版GMP要求的同时,最大程度地控制运行费用,都是迫在眉睫需要思考的问题。作为净化系统和净化工程的专业承包商,东富龙德惠对净化空调系统的节能有一定的经验和实践。

3.1二次优化设计

我们提供更符合施工和安装实践的二次优化设计,同时充分考虑如何实现节能和降低运行成本。

      (1)在工程中严格核算冷热平衡及风量平衡,来确定合理的换气次数。而设计单位在做系统设计时,通常是按照规范建议换气次数范围的最大值来确定,同时考虑冗余,其是净化空调系统设计得过于庞大的主要原因。然而,过于庞大的系统需要更大的初投资和更高的运行费用。

      (2)根据生产流程合理划分净化空调系统分区。空调系统过于杂乱,不但会影响工程安装和运行维护,同时可能带来很高的交差污染风险。依托东富龙集团本身的工艺背景,东富龙德惠可以对设计单位不合理的工艺流程提出优化和改进建议。优化后工艺及管路系统,将会降低初投资和运行及维护费用。

      (3)采用多套风量合理的空调机组服务于较大的生产空间,而不是用单套风量过大的空调机组,这样可以改善服务区域的可靠性。当其中一台机组出现故障时,不至于影响其他机组的正常运行,从而使该生产区域仍然处于基本可控状态。而且,较小的机组服务的生产房间较少,而较少的送风支路和较少的房间压差梯度,更利于调试和保持风压平衡。同时,避免为保持房间过高的压力需要的额外的新风量,从而降低运行费用。

3.2合规前提下的净化空调系统节能方案

      (1)优化净化空调机组的回风方式,利用二次回风工艺代替传统的一次回风方式,大大降低在除湿降温和升温送风之间的冷热抵消能耗。图1为一次回风空调机组,图2为二次回风空调机组。东富龙德惠在净化工程实践中发现,尤其在大风量空调机组中,采用二次回风的方式对节能降费有显著的效果。


图1、一次回风空调机组



图2、二次回风空调机组



       (2)在新风比很高的净化空调系统中,优化空调机组的形式,采用新风单独处理后与回风混合的一次回风方式(如图3),或者利用新风对系统进行加热(同时对新风进行预冷)的形式(如图4),同样可以节约冷量和热量,从而达到节能降费的目的。

图3、新风单独处理后与回风混合的一次回风方式




图4、利用室外新风对系统进行加热(同时对新风进行预冷)




      (3)在排风量比较大的净化空调系统,优化空调机组,采用加装盘管进行显热回收,示例如图5。


图5、优化空调机组(采用加装盘管进行显热回收)




3.3不同形式的热回收空调机组达到节能目的

       我们可提供不同形式的热回收空调机组,用于热量回收,以达到节能降费的目的。

      (1)板翅式热回收空调机组(如图6)

      换热芯体是采用多孔纤维材料经特殊加工的纸作为基材,对其表面进行特殊处理后制成的板翅状单元体。在换热器中换热芯体交错放置,进排通路用隔板完全分开。

      优点:能进行全热回收,构造简单,运行可靠,没有传动设备,不需要中间热媒,设备费用较低。缺点:装置较大,占用建筑面积和空间较多。


图6、板翅式热回收空调机组与换热芯体





       (2)转轮热回收

       转轮作为蓄热芯体,新风通过转轮的一个半圆,而同时排风通过转轮的另一半圆,新风和排风以相反的方向交替流过转轮。新风和排风间存在着温度差和湿度差,转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分,并在低温低湿侧释放,来完成全热交换。

       优点:能回收显热、潜热,回收效率较高,能通过转速控制,适用不同室外空气参数。缺点:装置较大,压力损耗较大,有传动设备,有少量渗漏,无法完全避免交叉污染。

       (3)热管式热回收

       热管是一根内壁衬有一层能产生毛细作用的吸液芯的密闭管子,吸液芯中含有作为传递介质的工作液体。热管的一端受热,吸液芯中的液体就在这一端蒸发,蒸汽流向热管较冷的区域,冷凝成液体放出冷凝潜热。冷凝液重新被液芯所吸收,并借助毛细作用返回到吸液芯蒸发区。

       优点:结构紧凑,没有传动设备,运行可靠,每根热管自成换热体系,便于更换,热管的传热是可逆的,冷热液体可以变换,冷、热气流之间的温差较小时,也能得到一定的回收效率。缺点:只能回收显热,不能回收潜热,热管位置固定,设计布置缺乏灵活性,价格昂贵。

3.4其他节能措施

我们可以通过其他方面提供节能降费的更多措施。

        (1针对固体制剂车间产尘量大的特点,传统的做法是设置大量排风来达到GMP的要求,而这样的做法会造成处理大量新风带来的能耗显著提升。东富龙德惠在工程实践中可以通过以下的方式改善,从而达到节能的效果:

               1、将产尘工艺设备密闭或半密闭于负压称量罩内,可以有效的防止粉尘在房间内的扩散。从而,减少系统排风量。

               2、处理排风以达到回用的目的,减少系统为保持风量平衡所需要的新风量,从而减小能耗。在排风口上设置G4级的小波纹初效过滤器,拆卸方便,有效面积较大,阻力较小;在回风总管路上设置一台带有中、高效过滤的风机箱对回风中的有害物进行充分和有效的过滤,避免回风对系统造成交叉污染。

               3、在工艺设备自带除尘排风的净化空调系统中,由于环境空间处于可控状态,不需要考虑过大的新风量,同样可以降低对能源的消耗量。

         (2)建议制药企业在采购生产工艺设备时,尽量考虑不产尘或者产尘少的设备。这样可以大大减小净化空调系统的初投资以及运行费用。

         (3)为保证送风质量,避免交叉污染,以及减小运行维护的费用,固体制剂(D级房间)采用三级过滤空调箱送风,高效段专利密封保证不漏。

4、结语
       本文法规对制药企业净化空调系统的要求及其产生的变化入手,在合规前提下,从二次优化设计、空调系统节能方案、不同形式的热回收空调机组等四方面阐述了净化空调系统的节能。
       东富龙德惠为项目的实施选择良好的空调设备及优良的施工队伍,保证工程质量的同时,可以为制药企业提供更专业的优化建议和服务支持。同时,东富龙德惠有设备漏风率保证(优质的设备及检测平台),有管路漏风率保证(优质检测,风管打压测试)。
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