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空调净化系统基础知识 董洪魁一、药品GMP认证检查项目（259条）对洁净区（室）的要求条款项目内 容36条*1501进入洁净室（区）的空气必须净化，并根据生产工艺要求划分空气洁净度级别。37条1502 洁净室（区）空气的微生物和尘粒数应定期监测，监测结果应记录存档。洁净室（区）在静态条件下检测的尘埃粒子数、浮游菌数或沉降菌数应符合规定。39条1504洁净室（区）的净化空气如可循环使用，应采取有效措施避免污染和交叉污染。40条*1505产尘量大的洁净室（区）经捕尘处理不能避免交叉污染时，其空气净化系统不得利用回风。41条1506空气净化系统应按规定清洁、维修、保养并作记录。 43条1602空气洁净度等级不同的相邻房间（区域）之间或规定保持相对负压的相邻房间（区域）之间的静压差应符合规定，应有指示压差的装置，并记录压差。条款项目内 容44条1603空气洁净度等级相同的区域，产尘量大的操作室应保持相对负压。47条1701洁净室（区）的温度和相对湿度应与药品生产工艺要求相适应。无特殊要求时，温度应控制在18-26，相对湿度应控制在45-65%。166条5501洁净室（区）应定期消毒；使用的消毒剂不得对设备、物料和成品产生污染，消毒剂品种应定期更换，以防止产生耐药菌株。174条*5702药品生产验证内容应包括空气净化系统、工艺用水系统、生产工艺及其变更、设备清洗、主要原辅料变更。246条7513质量管理部门应按规定监测洁净室（区）的尘粒数和微生物。二、药品生产环境的空气洁净度级别要求二、药品生产环境的空气洁净度级别要求洁净室（区）：需要对尘粒以及微生物含量进行控制的房间（区域）。其建筑结构、装备及其使用均具有减少该区域内污染源的介入、产生和滞留的功能空气洁净度：洁净环境中空气含尘（微粒）多少的程度。采用国际单位制时，以每立方空气中粒径0.5um微粒的最大允许粒数来确定。尘粒是空气净化的直接处理对象。这里说的尘粒既包括固态微粒也包括液态微粒的多分散气溶胶，粒径小于10um空气洁净度分级：空气洁净度的高低可用空气洁净级别来区别。我国规范（1998年修订）附录中将药品生产企业洁净室的空气洁净度定为四个级别100级10000级100000级300000级洁净度级别尘粒最大允许数/立方米微生物最大允许数换气次数0.5um5um浮游菌/立方米沉降菌/皿次/小时100级3500051300-50010000级3500002000100325100000级3500000200005001015300000级105000006000010001512非无菌药品生产环境的空气洁净级别最低要求100000级：1、非最终灭菌口服液体药品的暴露工序2、深度组织创伤外用药品、眼用药品的暴露工序3、除直肠用药外的腔道用药的暴露工序300000级：1、最终灭菌口服液体药品的暴露工序2、口服固体药品的暴露工序3、表皮外用药品的暴露工序4、直肠用药的暴露工序5、洗衣：10000级及100级区域的洁净工作服洗涤、干燥、整理的环境最低要求，但不同空气洁净级别使用的工作服应分别清洗、整理，必要时应按要求消毒和灭菌 注：若要分开不同洁净级别工作服的洗涤，可以通过房间不同、洗衣设备不同来达到，或同一台设备经清洁后分别使用来达到 （5204条：100000级以上区域的洁净工作服应当在洁净室（区）内洗涤、干燥、整理）三、净化空调系统的空气处理措施主要有四种： 第一是空气过滤 利用过滤器有效地控制从室处引入室内的全部空气的洁净度，由于细菌都依附在悬浮粒子上，微粒被过滤的同时，细菌也能滤掉。第二是组织气流排污在室内组织特定形式和强度的气流，利用洁净空气把生产中发生的污染物排除出去；第三是提高空气静压 防止外界污染空气从门以及各种漏隙部位侵入室内；第四是采取综合净化措施在工艺、设备、装饰和管道上采取相应办法。（一）空气过滤空气过滤器是当前空气净化最重要的手段，所有送入洁净室的空气应经初效、中效、高效或亚高效过滤器的过滤。初效过滤器主要用作对新风及大颗粒尘埃的控制，主要过滤对象是10m的尘粒；中效及高中效过滤器主要用作对末级过滤器的预过滤和防护，主要处理对象是110m尘粒；亚高效过滤器用作终端过滤器或作为高效过滤器的预过滤，主要处理对象是5m的尘粒；高效过滤器作为送风及排风处理的终端过滤，主要处理对象是1m的尘粒。过滤器的材质初效、中效过滤器通常采用中细孔泡沫塑料、玻璃纤维、无纺布等滤料制作。高效过滤器以及亚高效过滤器通常采用超细玻璃纤维和超细石棉纤维等滤料制作成纸状。常用过滤器的习惯分类性能指标额定风量下的效率E/%额定风量下的初阻力/pa初效过滤器G3(EU3)粒径5.080E20 50中效过滤器F5(EU5)粒径1.070E20 80高中效过滤器F7(EU7)粒径1.099E70 100亚高效过滤器H10(EU10)粒径0.599.9E95 120高效过滤器H13(EU13) 粒径0.3 A级99.9；190200 空气净化系统过滤器的配置有一定的规律。相连的两级过滤器的效率不能太接近，否则后级负荷太小；但也不能相差太大，否则会失去对后级的保护。1、空气过滤器的性能空气过滤器的性能有风量、过滤效率、空气阻力和容尘量等指标，总的来说希望过滤器的效率高、阻力小而容尘量大。（1）风量 通过过滤器的风量（m3/h） =过滤器面风速过滤器截面积3600（s）（2）过滤效率在额定风量下，过滤器前后空气含尘浓N1、N2之差与过滤器前空气含尘浓度的百分比称为过滤效率(3)阻力 空气流经过滤器所遇的阻力是空调净化系统总阻力的组成部分。阻力随滤速的增高而增大，故评价过滤器的阻力须以额定风量为前提，过滤器的阻力又随容尘的增加而升高。新过滤器使用时的阻力叫初阻力，容尘量达到规定最大值时的阻力叫终阻力。一般中效与高效过滤器的终阻力大约为初阻力的2倍 初效按照此标准管理。（4）容尘量 容尘量是指在额定风量下达到终阻力时过滤器内部的积尘量。2、过滤器在空气净化系统中的应用在空气净化系统中从吸入新风开始，一般分为三级过滤第一级初效过滤器第二级（高）中效或亚高效过滤器第三级（亚）高效过滤器。个别也可能分为四级，即在第三级 之后再增加一级高效过滤器。洁净度为100000级及高于100000级的空气净化处理，应采取初效、中效、高效空气过滤器三级过滤；其中100000级空气的净化处理也可采用亚高效空气过滤器代替高效过滤器洁净度低于300000级的空气净化处理可采用初效、两道中效过滤；洁净度300000级的介于两者之间，但在设计中往往在末端采用（亚）高效过滤器，只是换气次数较低而已。 以高效空气过滤组合为例。室外新鲜空气或称新风）经初过滤器过滤后与洁净室的回风混合，经空调器调节温度、湿度，再通过中效过滤器和高效过滤器过滤，进入洁净室内。当室内不发生有害物质时一般尽量利用回风以节省能源和投资。送风CCHC风机初级（第一级过滤效）新风回风回风口粗过滤高效或亚高效第三级过滤三级空气过滤系统(二)气流组织与换气为了特定目的而在室内造成一定的空气流动状态与分布,通常叫做气流组织,一般来说,空气自送风口进入房间后首先形成射入气流,流向房间回风口是回流气流,在房间内局部空间回旋的则涡流气流.为了使工作区获得低而均匀的含尘浓度,洁净室内组织气流的基本原则是:最大限度地减少涡流,使射入气流经过最短流程尽快覆盖工作区,希望气流方向能与尘埃的重力沉降方向一到,使回流气流有效地将室内灰尘排出室外。注意：回风口气流空气质量最差主要的气流组织： 有乱流、层流（单向流、平行流）和矢流1、乱 流 乱流方式主要是利用稀释作用，使室内尘源产生的灰尘均匀扩散而被“冲淡。” 它的原则是满足工艺和人的卫生要求。避免涡流把工作区外的灰尘卷入工作区，以减少药物的污染机会，一般采用上送下回的形式，使气流自上而下，与尘粒重力沉降方向一致。 乱流方式由于受到送风口形式和布置的限制，不可能使室内获得很大的换气次数，且不可避免地室内存在涡流，因而室内洁净度不可能很高。可达到1000级至300000级，在一定的换气次数下，室内洁净度取决于人员的多少及其动作状态，乱流方式的洁净室构造简单，施工方便，投资和运行费用较小，因而药品生产上大多数洁净室都采用此方式。2、层 流 层流方式是指流线平行、流向单一，具有一定的和均匀的断面速度的气流组织方式，送入房间的气流充满整个洁净室断面，它像“活塞作用”那样把室内随时产生的灰尘压至下风侧，再把灰尘排至室外，由于这种方式是以要求室内断面上有一定风速为前提的，所以洁净室在净化空调系统开动后能立即达到稳定状态。当室内污染发生时即能迅速排走，不致扩散而影响洁净度。层流方式分为垂直层流和水平层流（1）垂直层流 在天棚上满布高效过滤器，回风可通过格栅地板，空气经过操作人员和花式和工作台时可将污染物带走。由于气流为单一方向，故操作时产生的污染物不会落到工作面上，可在操作区保持无菌无尘，达到100级洁净度，若以侧墙下部回风口代替格栅地板，所气流方式改为“全顶送风侧下回风”，只要回风口位置足够低的话，则在地面以上081.0mm高度处的气流仍可保持层流特性，为准垂直层流方式。（2）水平层流 在一面墙上满布高效过滤器作为送风墙，对面墙上满布回风格栅作为回风墙，洁净空气沿水平方向均匀地从送风墙流向回风墙，操作面离高效过滤器越近，能接受到最干净的空气可以达到100级洁净度，依次下去可能是1000级、10000级。不同地点可能得到不同级别的洁净度。药品生产企业洁净室气流组织和换气次数的选择洁净度级别 推荐气流方式 推荐送风方式 推荐回风方式 送风量 按房间断面风速/m.s换气次数次/H 100级 垂直层流(单向流) 1、顶棚满布高效过滤器（高效过滤器占顶棚面积60%）2、侧布高效过滤器，顶棚设阻尼层送风 1、格栅地板回风口（满布或均匀分布）2、四周侧墙下部均匀布置回风口0.25300500水平层流(单向流) 1、送风墙满布高效过滤器，水平送风。2、送风墙分布高效过滤器（高效过滤器占送风墙面积40%），水平送风。1、回风墙满布回风口。2、回风墙局部回风口。0.35 30050010000级 乱流(非单向流) 1、上侧墙送风2、顶部送风1、多侧面墙下部回风。2、多面回风墙25 100000级 乱流(非单向流) 1、上侧墙送风2、顶部送风1、单（双）侧面墙下部回风。2、顶部布置回风口（有粉尘和有害物质的洁净室除外）15 300000级乱流(非单向流) 1、上侧墙送风2、顶部送风1、单侧墙下部回风。2、顶部布置回风口（有粉尘和有害物质的洁净室除外） 12 换气次数为送风量与房间体积的比值。从洁净技术和节能角度讲，采用上送下回的气流组织形式比较合适，但不是固定不变的。若受设备和建筑隔断限制，布置有困难时，对100000级以下的洁净室可采用上送上回的气流组织形式，上送上回气流有布置方便，节约投资，施工简单等优点，如清洁走廊、中间库等不产生尘源的房间完全可以采用上送上回的气流组织，但是走廊回风无论对无菌药品还是非无菌药品的洁净室来说都是不合适的，容易产生交叉污染或倒压，药品生产企业不应使用。（三）压力控制 洁净室染菌,往往是室外污染空气通过吊顶处风口及灯框处的缝隙流入室内而引起的,为了维持洁净室的洁净度免受邻室的污染或者污染邻室,在洁净室内应维持一个高于邻室或低于邻室的空气压力,同时为了防止外界污染物随空气从围护结构的门窗或其他缝隙渗入洁净室内,以及防止当门开启后空气从低洁净区流向高洁净区,必须使洁净室相对邻房间或走廊维持一个正的静压差(正压),有时则需维持负的静压差(负压),这是空气净化中的又一项重要措施. 针对室内不同的洁净度房间而言,我国规范规定其静压差5Pa，而洁净区与非洁净区之间静压差应10Pa，但对于工艺过程产生大量粉尘或有害易燃、易爆物质的工序，其操作室与其他房间或区域之间应保持相对负压，可将走廊做成与生产车间相同的净化级别，并把静压差调高一些，使空气流向产生粉尘的房间。（四）综合净化措施 空气洁净技术是一项综合性的措施，解决交叉污染还必须从工艺、设备、建筑等方面考虑。如对容易产尘的工艺操作，在设计、设备、管道和容器选用时要强调密闭性能良好；室内凡有缝隙的地方都要强调密封；对产尘量大的设备，如粉碎、过筛、混合、制粒、干燥、压片、包衣等设备应采用除尘措施；对工艺管道、公用工程管道采用技术夹层、管道竖井、技术夹墙等暗敷方式，使生产环境减少积尘点，等等。四、空气洁净技术的具体应用1、空调净化系统的划分原则和方法如下：（1）按不同的药品剂型划分，因各剂型对净化空调的要求不同，（2）按不同的空气洁净度等级划分，不同洁净度级别的洁净室对空调参数均有不同的要求。（3）高效净化系统与中效净化系统要分开设置，因系统中高效过滤器与中效过滤器在运行时阻力变化不同。（4）按楼层或层面分区划分。（5）按运行班次不同划分。（6）对青霉素类、头孢类、激素类和抗肿瘤药物应防止交叉污染，要设独立的空调系统。（7）为便于对各生产区风量和温度、湿度的调整、控制，空调系统不宜过大，一般风量不宜超过40000m3/h。 上述空调系统的划分只是一般原则，在工程实践中往往需根据具体情况决定，如不同洁净度级别的系统也可划在一起，按洁净级别高的要求设计，级别低的房间可采用较小的换气次数，不同药品剂型的系统也可划在一起，按空调参数要求严的设计，高效净化系统或中效净化系统也可划在一起，采用不同压头的风机。2、固体制剂（以颗粒剂生产为例） 颗粒剂生产的空调系统除要满足厂房的净化要求和温度、湿度的要求外，重要的一条就是要对生产区的粉尘进行有效控制，防止粉尘通过空气系统发生混药或交叉污染，交叉污染发生的最大原因在于称量、混合、整粒、分装等工序，对于有强毒性、刺激性、过敏性的粉尘，粉尘扩散更是严重问题。 粉尘控制的目的在于： 防止原辅料、中间体和成品的交叉污染。 对生产人员的防护。 防止粉尘从生区逸出并污染环境。为了减少粉尘扩散，除了在工艺上要减少手工操作和暴露操作，尽量用真空输送物料和就地清洗以外，对空气净化系统要求做到： 1、在产尘和产尘区设隔离罩和除尘设备，首先要在发尘源附近就地排除粉尘。 2、控制室内压力，产生粉尘的房间就应保持相对负压。 3、合理的气流组织。 4、对多品种换批生产的固体车间，产尘量大的房间若没有净化措施则不宜采用循环风。五 洁净室空气消毒举例：1、紫外灯消毒 穿透力差，主要用于物品表面消毒，空间消毒在其他消毒方法未使用前，是一个不可代替的必备消毒方法，为药品生产企业普遍采用，主要用在洁净工作台、物流传递窗、层流罩、及至整个洁净房间的消毒，紫外灯的杀菌力取决于紫外线的波长，短波具有杀菌力，长波可能对人体有害，所以它的使用受到限制，紫外线波长为136390nm，消毒用紫外灯应限制在短波的波长范围内，以253.7 nm的杀菌力最强。u 紫外灯的杀菌力随使用时间增加而减弱，若紫外灯使用超过平均寿命时，就达不到预期效果，则必须更换，国产紫外灯平均寿命为2000hu 紫外灯的杀菌作用随菌种不同而不同，杀霉菌时的照射量要比杀杆菌时大40-50倍。u 紫外灯通常按相对湿度为60%的基准设计，室内湿度增加时，照射量应相应增加。u 紫外线强度要求在操作面上达40W/cm2以上。 因此紫外灯消毒方法验证中紫外灯需确认的参数主要有紫外线的波长、紫外线强度、灯管的寿命。此外，紫外灯消毒的效果与照射的时间长短有关，这需通过验证来确定。2、甲醛消毒方法在所有的消毒液中甲醛最为常用，当相对温度在65%以上，温度在24-40时，甲醛气体的消毒效果最好，但若采用过多的甲醛，会因聚合而析出白色粉未附着在建筑物或设备表面，方法如下： 消毒前先用丝绸浸注射用水擦洗房间建筑物表面和设备表面，然后用5%麝香草酚溶液喷洒或擦洗，静止1h后，再用丝绸浸注射用水再擦洗一次。 计算体积,按10ml/m3比例准备浓度为36%的甲醛溶液,(甲醛密度约为1.1g/ml),按2-3g /m3比例准备高锰酸钾溶液。 在房间中放入试验装置，如下锈钢培养皿支架；双碟玻璃培养皿； 消毒流程：在不锈钢容器中加入高锰酸钾，用双层纱布盖住桶口，再倒入36%浓度的甲醛溶液 甲醛气体扩散（约30分） 启动空调器让甲醛气体循环（约20分） 关闭通风系统，房间熏蒸消毒，时间不少于7小时 房间排气，用新鲜空气置换（约2时） 开启空调系统3、臭氧消毒 臭氧的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气和单个氧原子，后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，可氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必需的酶，从而破坏其细胞膜，将它杀死。多余的氧原子则自行重新结合为氧气，不存在任何有害残留，堪称无污染消毒剂，臭氧不但对各种细菌有极强的杀灭能力，而且对杀死霉菌也很有效。 生产臭氧的原料主要是空气和电能。一般通过高频臭氧发生器来获得，消毒时将臭氧发生器置于房间 中即可，空气中使用臭氧消毒的浓度很低，只有百万分之几，可根据房间体积及臭氧发生器的臭氧产量计算得到。分为系统消毒及局部消毒，如单个缓冲间、传递间等。 1）通过空气净化系统对房间进行消毒 根据洁净室体积和空调系统的风管体积或（或风量），臭氧杀菌效率选用相应的臭氧发生器，可将主机置于空调系统的总送风量或回风管道的合适位置，电源控制系统置于机房内，消毒时关闭相应的新风口和回风排放阀门，使整个被消毒的洁净区空气通过净化系统风管形成循环，臭氧发生器即开始工作，如每日做空气灭菌，一般可开机11.5小时,如每周以臭氧代替化学试剂熏蒸对物体表面、墙壁、地面及设备灭菌，一般开机22.5小时,其优点是在被消毒的房间里不需增加任何消毒设备，即可达到规范标准的要求，保持良好的工作环境，也可直接安装在空气处理设备中，使臭氧发生器的安装与维护变得更为简单和方便。 2）臭氧发生器直接放在房间中使用3）、臭氧发生器消毒的计算 以选择合适的臭氧发生器为前提，设洁净室体积为V1，空调系统风管容积为V2，V3为保持洁净区正压所补充的新风的臭氧消耗量。则消毒空间体积为V= V1 +V2 +V3 4）、臭氧发生器的选择 对空气中浮游菌，臭氧灭菌浓度为（2-4）10-6，对物体表面的沉降菌，为（10-15）10-6，臭氧的半自然衰期S参比状态下为20分左右，1小时的衰退率约为62.25%，设计、应用臭氧灭菌60分达到相对浓度后，继续保持一段时间（1-1.5小时）,即可达到对机器设备和建筑物体表面沉降菌杀灭的目的. 例如:消毒空间体积V为600 m3,要求杀灭设备和建筑