０ ? ?前言

隨著科學技術的發(fā)展，醫(yī)療水平和人民生活質量的提高，人們對藥品生產環(huán)境的要求越來越高，所以在設計潔凈廠房的空調系統(tǒng)時，我們應嚴格遵守國家統(tǒng)一的標準、規(guī)范，以防止在生產過程中因不潔微粒和微生物而引起藥品污染、交叉污染。目前已有的相關規(guī)范，除了已在世界各國制藥企業(yè)中得到廣泛推廣的《藥品生產質量管理規(guī)范》（又稱GMP），還有我國的GB 50073-2001《潔凈廠房設計規(guī)范》和國家醫(yī)藥管理局1997年1月頒布實施的《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》。

空氣凈化一方面是送入潔凈空氣對室內污染空氣進行稀釋，另一方面是迅速排出室內濃度高的污染空氣。而為保證生產環(huán)境或其他用途的潔凈室所要求的空氣潔凈度，需要采取控制污染源，減少污染發(fā)生量，阻止室外的污染物侵入室內等多方面的綜合措施才能達到目標。

現結合武漢某制藥廠房的潔凈空調設計，總結潔凈室空調系統(tǒng)的設計方法，并對設計計算中經驗數據的選取進行總結和分析，探討風口布置的射流計算和氣流組織計算中氣流方向與房間正壓的設定。

１ ? ?工程概況

本工程制藥廠房總建筑面積6750 m2，潔凈空調區(qū)域面積1710 m2 ，建筑高度18.3 m，共3層，1層與2層主要為制藥車間和倉庫，3層為備用車間。本工程潔凈空調系統(tǒng)采用集中式單風機系統(tǒng)，1層車間潔凈等級為100000級，2層車間潔凈等級為300000級。

１．１ ?制藥廠平面布局

潔凈廠房的設計是以控制塵粒和微生物對藥品的污染為宗旨?？刂莆廴镜耐緩接泻芏喾N，而合理的建筑平面布局與人、物流路線的設置在污染物的控制中非常關鍵。就一般制藥廠的建筑布局而言，工人、設備和藥劑的原料、半成品、成品在生產前后均需進出藥品混制配間和灌裝間，形成一定的人與物的固定流向，即：上班時工人流向、下班后工人流向、藥品加工前流向、藥品成品后流向、器材設備使用前流向、使用后器材流向。根據這6種人與物流的流向，建筑可分成多種平面類型。

根據此大樓的整體平面，結合我國現在的國情和關于《藥品生產質量管理規(guī)范》中對于生產環(huán)境的要求，該建筑采用外廊回收型布局（見圖1），充分體現潔污分流、流程最短的原則，主要生產房間和直接為生產房間服務的輔助用房形成生產核心區(qū)。此種建筑布局配合合理的空調系統(tǒng)房間正壓布局，我們就可以有效的控制污染物的流向，將藥品在生產、傳送和儲存中所受到的污染降到最低。

２ ? 生產車間凈化空調系統(tǒng)的設計

合理的凈化空調系統(tǒng)是保障整個生產車間處于受控狀態(tài)的重要環(huán)節(jié)。潔凈廠房要求空調系統(tǒng)能夠控制各等級生產車間及輔助用房的室內溫度、濕度、潔凈度、細菌與有害氣體濃度、氣流分布，保證室內人員所需新風量，維持室內合理的氣流流向和各房間合理、有序的壓力梯度。一般空調系統(tǒng)通常只有粗效一級過濾，要求高一些的系統(tǒng)有粗效、中效兩級過濾處理。而潔凈空調系統(tǒng)則要求粗、中、高效三級過濾或者粗、中、亞高效三級過濾。同時，為了消除室內排風對大氣環(huán)境的影響，需要依據不同的情況在排風系統(tǒng)設排風過濾或排風凈化處理。

２．１ ? ?潔凈空調設計計算步驟

潔凈室對于室內環(huán)境的要求比一般房間要高，所以潔凈空調系統(tǒng)的設計計算是整個設計中極其重要的一個環(huán)節(jié)，設計計算一般步驟如下：

（1）根據工藝要求確定潔凈室的潔凈度等級，選擇氣流流型，并決定采用全室空氣凈化還是局部空氣凈化。

（2）計算新風量。取下列2項中的大者。

a. 補償室內排風量和保持室內正壓值所需新鮮空氣量之和。

b. 保證供給潔凈室內的新鮮空氣量不小于40m3/（h?人）。

（3）計算潔凈室的冷、熱負荷。

（4）計算送風量。取下列3項中的最大值。

a. 為保證空氣潔凈度等級的送風量。

b. 根據熱、濕負荷計算確定的送風量。

c. 向潔凈室內供給的新風量。

（5）根據送風量、冷熱負荷和選擇的氣流組織形式，計算氣流組織各參數。（6）選擇空氣處理器。

（7）校核潔凈室內的微粒濃度和細菌濃度。

２．２ ?室內設計參數的選取

在潔凈室空調設計之初，要嚴格按照《藥品生產質量管理規(guī)范》、《潔凈廠房設計規(guī)范》、《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》等手冊取定室內溫濕度、潔凈等級等數據。

本工程中1層廠房潔凈度等級為100000級，2層廠房為300000級，采用非單向流全室空氣凈化。根據《藥品生產質量管理規(guī)范》規(guī)定，潔凈室內的溫濕度要求為：生產工藝對溫度、濕度無特殊要求時，以穿著潔凈工作服不產生不舒服感為宜。本工程潔凈廠房室內設計溫度取冬季21℃夏季26℃，室內濕度50%~65%。其他室內技術指標數據的選取可參照《潔凈廠房設計規(guī)范》或《空氣潔凈技術》。

２．３ ?冷、熱負荷計算

潔凈室空調負荷包括夏季的空調冷負荷和冬季的空調熱負荷，冷、熱負荷的計算與一般空調相通，但潔凈空調的冷負荷又有其特殊性，一般情況下潔凈室處于建筑的內區(qū)，所以圍護結構引起的冷負荷可按穩(wěn)定傳熱計算，見公式1。

（1）式中：Ki為內圍護結構（如內墻、樓板等）的傳熱系數，W/(m2?℃)；Ai為內圍護結構的面積，m2；to.m為夏季空調室外計算日平均溫度，℃； ?為附加溫升，可按表1選取。

另外，對于潔凈空調系統(tǒng)，負荷還應包括新風負荷和2次加熱負荷。本工程經負荷計算后1層總冷負荷161 kW，總熱負荷91 kW，2層總冷負荷203 kW，總熱負荷167 kW。

２．４ ?風量計算

潔凈空調系統(tǒng)的風量計算是設計計算中最重要的環(huán)節(jié)之一，但在設計中一直存在著如何選取經驗數據的難題。這些數值的選取是否合理直接影響設計結果，所以我們應結合工程實際情況進行合理分析后選取適宜的參數，令計算結果處于相關規(guī)范和手冊中所規(guī)定的范圍之內。

本工程的風量匯總如表2 。

2.4.1 ?滿足潔凈室衛(wèi)生標準的新風量計算

計算滿足潔凈室衛(wèi)生標準的新風量分2種情況，一是根據GB 50073-2001《潔凈廠房設計規(guī)范》規(guī)定，保證供給室內的新鮮空氣量不小于40m3/h?人；二是保證室內新風量可以補充室內排風和維持室內正壓的滲漏風量之和。比較2種情況下計算所得新風量，取其中大者為房間新風量。一般空調系統(tǒng)的新風量約占總風量的10%~30%，相比之下潔凈空調系統(tǒng)的新風比例稍大，可以達到總風量的40%以上。(www.gxshunjiang.com)

本工程中1層新風量為10200 m3/h，新風比40.6%，2層新風量為19317 m3/h，新風比46.6%。

2.4.2 ?送風量計算

在實際潔凈空調工程設計中的送風量計算一般均采用經驗換氣次數進行計算，表1中列舉了GB50073-2001《潔凈廠房設計規(guī)范》和《醫(yī)藥潔凈廠房設計規(guī)范》所規(guī)定的不同級別非單向流潔凈室送風量計算所需的經驗換氣次數。在本工程中，由于廠房內人員密度很小，潔凈等級為100000級的1層潔凈區(qū)域換氣次數取15次/h，2層潔凈等級為300000級，換氣次數取13次/h，經計算1層總送風量為25124 m3/h，2層為41493 m3/h。

2.4.3 ?回風量、排風量與排煙風量的計算

在潔凈空調系統(tǒng)的運行過程中，潔凈室內會形成進風量與出風量的基本平衡，即潔凈室的送風量等于新風量與回風量之和。而新風量等于保持房間正壓的進風量與工藝排風量之和。所以總送風量應為工藝排風量、回風量與壓差風量之和。在送風過程中，壓差風量算入新風量中送入室內，壓差風量的計算見2.4。則通過風量之間的平衡關系就可算得回風量與新風量：

回風量 = 送風量?新風量；新風量 = 排風量+正壓風量。

按要求本工程2層中心十字走廊做防排煙通風，排煙風量按每平米60 m3/h計算。風量計算結果見表2 。

2.5 靜壓差

為了避免外界污染空氣的滲入或不同潔凈室（區(qū)）不同物質的相互影響，工業(yè)潔凈室和一般生物潔凈室采用正壓措施，只允許室內潔凈空氣往外漏，而避免室外空氣往里滲，即防止室外或鄰室的空氣攜帶污染物質通過門窗或其他縫隙、孔洞侵入造成污染。

2.5.1 ?各房間之間壓差

潔凈室與周圍的空間必須維持一定的壓差，并應該按生產工藝要求決定維持正壓差或負壓差。不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)之間的壓差應不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差應不小于10 Pa［2］。

根據各潔凈室功能用途和污染物數量種類等因素設計房間壓差階梯順序，按生產或灌裝用房且污染物較少的房間到污染物較多的走廊、更鞋室的順序，房間壓差由高至低。根據工程設計經驗設計本工程房間壓力和各房間之間的壓差，使房間壓力按照用途呈一個壓力梯度：

2.5.2 ?壓差風量計算

國內外潔凈室壓差風量的確定，多數是采用房間換氣次數計算的，當潔凈室的壓差值為5 Pa時，壓差風量相應的換氣次數為1次/h ~2次/h；當壓差值為10 Pa時，相應的換氣次數為2次/h~4次/h。因為潔凈室壓差風量的大小是與潔凈室圍護結構的氣密性及維持的壓差值相關，所以在選取換氣次數時，對于氣密性差的房間可以取上限，氣密性好的房間可以取下限。

２．６ ?氣流組織設計

氣流組織的合理設計是體現潔凈室功能的關鍵。合理的氣流組織，即通過送風口與回風口位置、大小、形式的精心設計，使室內氣流沿一定方向流動，防止死角及造成二次污染。不同的氣流組織直接影響施工的難易程度及工程造價。一般潔凈度級別高于5級的潔凈室均采用單向流，其中以垂直單向流效果最好，但造價也最高。潔凈度級別為6~9級的潔凈室則采用非單向流的氣流組織。2.6.1 ?氣流組織圖

本工程氣流組織采用非單向流，頂送風對角回風的形式，設回風柱與排風柱進行回排風，非單向流的氣流組織示意圖見圖2。

2.6.2 ?風口位置、大小的確定

在做好負荷、風量和氣流組織的計算，并根據冷量風量選取空調機組后，接下來的工作就是布置風口，而每間房間布置幾個送風口、風口間距多少，不應簡單的按經驗確定，而應該做風口的空氣射流計算，自由射流計算公式見公式2。

３ ? ?風管與機房的布置

３．１ ?空調機房布置與送風管布置

在潔凈空調設計的計算部分做好以后，需要確定機房位置并對潔凈空調區(qū)域劃分系統(tǒng)，如本工程送風系統(tǒng)1負擔1層潔凈區(qū)，送風系統(tǒng)2和送風系統(tǒng)3分別負擔2層左半區(qū)與右半區(qū)，每個系統(tǒng)1臺組合式凈化空調機組。空調機房設置在1層，系統(tǒng)2和系統(tǒng)3送風干管通過機房上方風井至2層為空調區(qū)域送風。圖3為2層送風管道平面圖， 以2層送風管布置為例，送風管道的布置要遵循管路簡潔、送風均勻、管徑合理的原則，其中管徑的確定要通過水力計算來確定。

３．２ ?回、排風與防排煙風管布置

靠墻設置回風柱與排風柱進行回排風?；仫L同送風系統(tǒng)的劃分一樣，分為3個系統(tǒng)，回風系統(tǒng)2、3的回風干管通過機房上方的風井把回風送入機組。排風共7個系統(tǒng)，分別設置7個排風機對附近房間進行排風。另外，只對2層潔凈走廊設置一個防排煙系統(tǒng)。如圖4為2層回排風與防排煙風管平面圖。

４ ? ?結語

潔凈室對室內環(huán)境的要求較高，所以潔凈空調系統(tǒng)的風量、負荷與一般空調系統(tǒng)相比都要較大，風壓也要比一般空調系統(tǒng)高出400 Pa以上，因此在設計中不能套用一般空調系統(tǒng)的計算方法，而應該合理選擇參數，使用潔凈空調系統(tǒng)的設計方法去做計算，避免計算誤差過大造成能源的浪費甚至無法滿足室內的潔凈要求。

在設計中需要著重注意的問題有：

（1）應根據相關規(guī)范手冊，結合潔凈室實際情況選取潔凈室相關參數和技術指標，為后面的計算打好基礎。

（2）應注意負荷計算和風量計算中與一般空調系統(tǒng)設計的不同之處，避免造成過大誤差。風量的平衡關系要明確，正確計算壓差風量，保證房間正壓。

（3）氣流組織計算中風口布置應做空氣射流計算。

（4）機房布置和風管布置要結合實際情況合理布置，管路盡量簡捷避免風管打架現象出現。

原文來源：無塵無菌潔凈室專家??微信號：rfilter???http://www.gxshunjiang.com/