制药厂空调设计常见问题分析与解决方法

35Pharmaceutical&EngineeringDesign2006,27(4)医药工程设计2006年第27卷第4期收稿日期 ：2006-03-15(1964-),T作者简介 ：张海飞男，高级工程师，主要从事暖通空调工程设计与研究工作。：洁净空调设计制药厂空调设计常见问题分析与解决方法张海飞(中国航空工业规划设计研究院，北京100011)摘要关键词对较特殊洁净室发热量的分析及空调设计当中常见问题的讨论，提出一些切实可行的解决方法。制药室温超标洁净室发热换气次数AnalysisofUsualProblemsinDesignofAirConditionerinPharmaceuticalFactoryandSolvingApproachesZHANGHaifei(ChinaPlanandDesignInstituteofAerospaceIndustry,Beijing100011)AbstractKeywords:Inthisarticle,theheatcreatedinspecialcleaningroomwasanalyzedandtheusualproblemsmetinthedesignofair conditionerwerediscussed.Then,somepracticalmethodsusedtosolvetheproblemswerepresented.:PharmacyRoomtemperatureexceedinglimitCleaningroomHeatingNumberofairexchange1 室温超标问题的提出1235560.20.3MPa3040305近几年接触的一些制药企业在设计之初分别提出他们以前或现在正使用的空调系统不能满足降温要求，特别是灭菌间、配制间、发酵间等，由于制药发热量较大的环节就在这些地方，往往是罐子的容积很大而且多，一般为、吨或、吨的罐子，有的房间甚至多达、个这样的罐子，为了使药液在灭菌、培养或发酵的过程中在保证其相应的环境下顺利实施，往往在大罐的夹层中供的高压蒸汽，致使罐体表面温度升高，即使罐体保温其表面温度也在，大量的余热都散到了洁净室内，空调设计不当就会造成洁净室温度超标，严重者达到多度，给操作人员带来很多麻烦，甚至影响生产。同样，在制药厂发生类似现象的情况还有很多，如级洁净区、灭菌间等房间温度均有超标现象。22.1空调系统中个别室温超标问题的分析及解决方法制药厂房不仅要保证足够的换气次数达到洁净要求，而且还要提供足够的冷量满足洁净室达到规定的温湿度范围，在通常的洁净空调系统设计方案中，往往是一套空调系统服务几个房间、一个区域或一个工艺操作过程，而该空调系统的空气处理参数是一定的，即系统送风温度是一个，针对不同房间的温度只能靠计算确定的送风量来抵消房间的发热量，对于发热量特别大的房间，其送风量计算下来可能达几十次或上百次的换气次数。大罐散热的处理方法1对于发热量很大的房间按实际冷负荷计算后的送风量将远远大于洁净房间换气次数时，将会给系统带来一系列问题：机组选型过大造成机房紧张或占用面积扩大；管道断面增大，吊顶空间加大，管道敷设困难；大系统运行不经济，能耗增加。对于工艺性空调房间主要发热量是工艺设备发热负荷，而人员、照明和围护结构热负荷所占的比例较小。对于工艺发热负荷特别大的房间，实际计算送风量达到几十次甚至上百次才能达到室内设计参数时，往往采用大空调处理系统加小循环处理系统组合的形式。如图某生物制品厂房的大罐间内有36Pharmaceutical&EngineeringDesign2006,27(4)医药工程设计2006年第27卷第4期860m,4.7m10m 401850W/14800W7200W22000W14000m/h50/101518/40005000m/h28000m/h6000m/hXH-1个大罐，房间面积吊顶下层高，大罐的表面散热面积约表面温度达到时向室内散热为个，如果同时工作，则散到室内的热量为，加上设备电机发热量，工艺设备总发热量就有，通过热平衡计算该房间送风量为，换气次数为次小时。如果该房间送风量不负担大罐的散热量，而由循环机组负担大罐的散热降温，该房间的洁净度为万级，换气次数按次小时，则送风量仅，通过计算分析，最后确定空调处理方案如图，循环机组处理风量为，系统送风量为。系统送风满足房间洁净度的要求，而房间余热则由循环机组负担，这种方案灵活、经济实用。小循环系统可根据室内工艺过程调节运行，如：药液灌装前的灭菌过程，在灭菌之初罐体需要大量供热，然后是保温过程，罐体持续向室内223333散热，最后罐体逐渐降到与室温相同的温度，室内温度是一个驼峰型的变化曲线；利用大空调系统可满足各房间的温湿度要求，而对于大罐间则需要配以系统随时动态调整房间负荷的变化，即当室温时，开启循环再冷却机组降温，反之则停止运行。在制药厂房中有局部百级区域的房间常有温度超标的现象，百级的通常作法有大面积采用风机过滤单元、多个百级层流罩同时运行和集中处理机组加循环处理机组的方法。灌装间采用风机过滤单元方式的局部百级区域，室内温度往往较高，其主要原因是的电机位于被调房间内，每台的电功率一般为，其功率在运行过程中有相当一部分动能转化成热量散到了室内，房间冷负荷未考虑足够的电机发热将会造成室温超标，年月调试的一个项目，由于计算之初未考虑足够多的发热量，好在机组冷量有余量才未酿成事故。通过工程实例证实了这一现象与实际工程运行的符合性。因此在负荷计算时冷量要考虑足够，如图。KJ-1XH-1Tn26(FFU)(FMU)(FFU)FFUFFU80250W200563FFU4几个项目的工程实例证明，此方法是行之有效的，洁净度和温湿度均达到设计要求，同时灵活的运行方式还避免了空调系统冷热抵消和房间冷热不均的问题，起到了节能运行的目的。百级洁净区域温度超标的处理方法大面积采用时电机的散热不容忽视多个百级层流罩在房间同时运行的处理方法在制药厂房中采用层流罩来获得局部百级的设计方法是经常采用的，某车间外围护结构采用大面积玻璃窗而且正好在西侧，西晒比较严重，如图所示。空调系统为直流风系统，冷源采用厂区原有集2.2.2控制间9m2136J10J1060m265ZO大罐间127127127 127 127127 127 127895 1550 1500 1500134134MQ65ZL纯8h=4700吊顶138 137 138 138 137 138ZKMQ ZKMQ24m2J1大罐制液间142140141140142 1411350图137Pharmaceutical&EngineeringDesign2006,27(4)医药工程设计2006年第27卷第4期中制冷冷源，房间内设有四台循环风机（防爆）保证局部百级，每台功率，工艺设备有发热；根据工厂生产运行情况，过渡季节冷冻机随全厂负荷变化情况运行，所以有些时段（过渡季开冷冻机之前或停冷冻机之后）房间温度是超标的，为此，在该房间增加一台独立冷源的空调循环机组，以适2.2kW应该房间各种条件下的灵活运行。通过这个例子说明冷源的选择应适合多工况运行。集中处理机组加循环处理机组的处理方法级洁净室常用的设计方法还有就是集中处理机组加循环处理机组的方法，其优点是不需要大截面的送回风管，减少了建筑层高。可以在循环机组送回风管上加消声器，使房间噪声比的方案要低。设计时循环风机的发热不能忽视，否则会出现以上的室温超标现象。灭菌柜大量散热造成室温超标的处理方法2.2.3(2.3FMU)5FFU30405(1)5(2)灭菌柜即使保温，在工作时其表面温度也会达到，而该类设备的使用方法是从这个房间送进需灭菌的物品，从另一个房间取出该物品进行下一工艺过程。如果按图的方式布置工艺设备和送排风系统，将有大量的余热散到了室内，以前的作法是在灭菌柜的前后各设一个伞形罩，用户认为既不美观又不好用，而灭菌柜表面的热量还是散到了使用房间。现在的解决办法是图的方式，这样h=4500K冻干机房FFU洁净层流罩共个58灌装间J1配制间气闸J1J1J1气闸准备间备件J1K图 338Pharmaceutical&EngineeringDesign2006,27(4)医药工程设计2006年第27卷第4期可使余热不散在洁净室内而在夹道解决，即在夹道内设置独立的进排风系统，通过几个项目的应用效果均较理想。33.13.2结束语FFU5制药厂房内发热设备较多，但不是都适合上述处理方法，需通过计算和具体分析来确定。制药厂房内发热设备多且大，房间的湿度及洁净度要求较高，对该类房间送风量的确定必须从热平衡的角度去核算，不能只按换气次数确定送风量而忽略热平衡。采用方式的级洁净区域的散热量很大，同样，采用百级层流罩和集中处理机组加循环处理机液体库 洗衣间二 () 液体库 洗衣间二 ()组均存在发热量较大的问题，因此，电机的发热量计算时不应忽视，其动能转化为发热。下面结合图作一简单分析。i-d6NNWLS1m1%m2%t1()t2FFUC2(S2)FFU()如图：室内状态点，室内实际状态点，室外状态点，露点，处理机组送风状态点，处理机组混合状态点，处理机组与循环机组混合状态点，室内负荷温升人员、照明、设备、围护结构等，的温升，往往认为状态点，就能作为送风状态点即，的使用数量较少时或影响不太大，其对洁净室温度造成的影响不明显；而大量采用图 5(1) 图 5(2)图 6(1) 图6(2)时，其的电功率全转化为热量很大，造成室温超标，计算时必须将的温升考虑充足，核算带入洁净室的实际冷负荷，担负室内冷负荷的空气处理机组的风量为室内冷