1 概述
在药厂净化空调系统设计中要选择适合的洁净式空调机,首先要了解药厂的生产特点,搞清洁净空调机与舒适性空调机的区别。在这里就洁净空调机的种类及特点进行比较说明,并将自己的设计体会、经验提供给大家在设计中作参考。
2 药厂生产的特点
2. 1 室内空气参数要求
药品生产过程对温、湿度有一定的要求,药品GMP 实施指南中是这样规定的: 一般情况下,100 级、10000 级洁净区控制温度为20 ℃～ 24 ℃, 相对湿度为45 % ～ 65 %;100000 级、大于100000 级洁净区控制湿度为18 ℃～ 28 ℃, 相对湿度为50 %～ 65 %。GMP第十七条对洁净室温、湿度的要求又重新规定为:无特殊要求时,温度应控制在18 ℃～ 26 ℃,相对湿度控制在45 %～65 %。
2. 2 焓差大
药厂的洁净空调所需要的新风量,其数值应取下列风量中的最大值:
(1) 非单向流洁净室总送风量的10～30 % ,单向流洁净室总送风量的2～4 %;
(2) 补偿室内排风和保持室内正压值所需的新鲜空气量;
(3) 保证室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3 。
药厂的洁净空调一般局部排风量较大,如调浆间,洗烘衣间,铝塑包装间,烘干间等,均要求局部排风,再加上各房间要求保持室内正压值所需的正压风量,因而需要补充的新鲜空气量较大,即洁净空调系统的新风比较大;另外工艺生产过程中,房间内散热、散湿量较大。所以要求空气处理焓差大。
2. 3 风量大
为满足洁净室内洁净度及热湿平衡的要求,需要较大的送风量。如:十万级要求送风量大于15 次/ 每小时;万级要求送风量大于25 次/ 每小时; 个别房间内散热、散湿量较大,要求较大的送风量来满足房间内的热湿平衡。
2. 4 送风焓差小
房间的送风量 L = Q/Δi (m3/ h) ;
L ———房间的送风量m3/ h ;
Q ———房间的热负荷W;
Δi ———房间的送风焓差KJ / Kg 干空气;
可见L 与Δi 成反比;
L ↑→Δi ↓
2. 5 运行时间
洁净空调系统的运行状态是根据药厂的生产情况确定的。因为药厂的生产是全天候、全年运行,这就要求洁净空调系统也要全天候、全年运行,并根据室外气候的变化随时对洁净室进行冷、热、湿参数的调整,以保证药厂的正常生产。从药厂的生产特点中不难看出洁净空调机与舒适性空调机的主要区别在于:
(1) 提供较高的风机压头,以克服粗、中、高效三级过滤的阻力损失,满足室内洁净度的要求。
(2) 具有加热装置,在冬季加热室外空气;在夏季对空调机制冷后的空气进行再热,
因为洁净房间的送风量较大,送风焓差较小,所以经表冷器处理到机器露点的空气需经加热器再热至送风状态点,以较小的送风焓差送至室内,满足室内的温、湿度要求,以免以较低的露点温度送风,造成室内温度偏低,甚至低于18 ℃而无法满足室内温度要求。
(3) 具有加湿装置,在北方冬季,室外空气寒冷又干燥,只有经过加热、加湿,才能满足室内的温、湿度要求,否则,只经加热而不加湿,室内的温度上去了,但相对温度会低于45 % ,而无法满足室内湿度要求。
3 洁净室空调机选用
3. 1 组合式空调机+ 冷水机组
3. 1. 1 卧式组合式空调机+ 冷水机组
最传统的空调系统设计方法,卧式组合式空调机包含粗效过滤段、表冷段、风机段、蒸汽加热段、蒸汽加湿段;由冷水机组提供冷源。
优点:
(1) 适用于大型净化厂房,空调送风量较大。
(2) 综合型厂区,可设集中冷冻站,实行统一供给冷源至各用冷点,如生产车间、办公楼、餐厅、招待所等。这样便于集中管理,统一调配冷量,做到资源的合理化利用。
(3) 卧式组合式空调机的蒸汽加热段、蒸汽加湿段,适合北方地区冬季气候干燥、寒冷的特点,工厂自备锅炉房可提供蒸汽。所以,特别是北方大多数地区仍采取这种空调设计方式。
缺点:
( 1 ) 占用空调机房面积较大。以20000m3/ h 风量的卧式组合式空调机AF -20 为例: 长×宽×高为7060mm ×1800mm×1984mm。
(2) 调节、控制不灵活。
3. 1. 2 立式组合式空调机+ 冷水机组
优点:
(1) 具备了卧式组合式空调机上述的优点,并克服了它占用空调机房面积较大的缺点。
缺点:
(1) 空调送风量较小。
(2) 调节、控制不灵活。
组合式空调机其表冷段靠冷冻机提供的7 ℃的冷冻水来降温去湿,其表冷段盘管表面温度较高,一般为8～10 ℃,处理空气的露点温度一般为10～12 ℃,比直接蒸发式制冷的柜式空调机(自带冷源) ,其制冷效率均较低,空气处理焓差较小;它也可以有加热段、加湿段来完成空气处理过程,但其自控能力较差,当空气参数发生变化时,它只能靠人工来调节进入表冷段的冷冻水的阀门,和进入加热段和加湿段的蒸汽阀门来改变空气处理过程,适应室内参数变化,故其控制的灵敏度和准确度均不能较好地满足生产要求。
3. 2 柜式空调机(自带冷源) + 增压箱
为满足药厂多系统、小区域净化空调的需求,节省空调机的面积,柜式空调机(自带冷源) + 增压箱的优越性逐渐体现出来。我们院在设计中一直大力推荐这种空调系统设计。
3. 2. 1 水冷(或风冷) 电加热型柜式空调机
优点:
(1) 自带冷源,没有了冷冻水系统,使运行管理变得简单。
(2) 冷媒经蒸发器直接蒸发,蒸发温度较低,空气处理焓差较大。
(3) 特别适合小系统,小区域,或将一个大车间按药品的不同种类,不同的生产线,划分为几个洁净系统,一台空调机对应一个洁净系统,这样开启方便,互不影响,
( 4 ) 占用空调机房面积较小。以20000m3/ h 风量的水冷冷风电加热型空调机
LD126 为例: 长×宽×高为2154mm ×1486mm ×1992mm。
(5) 调节、控制灵活。
缺点:
(1) 该柜式空调风机压头较小,一般为300Pa～500Pa , 不带粗效、中效过滤器,需配带一个增压箱;增压箱包括粗效、加压风机、中效过滤器。另外在选择柜式空调机(自带冷源) + 增压箱这种空调方式时,需注意两风机串联运行时风机特性的变化。
(2) 该柜式空调机不带加湿装置,在广东、海南等地区较适合,因为这些地区冬季气候比较温暖、湿润,特别是对于液体制剂类车间,车间内散湿量较大,在冬季无需加湿就可以满足室内对湿度的要求;但对于北方地区干燥、寒冷的冬季气候不适合。
3. 2. 2 水冷(或风冷) 恒温恒湿型柜式空调机
恒温恒湿型空调机具有温、湿度控制元件,解决了一般柜式空调机对湿度无法调控的问题,在室外任何气候条件下,均能满足室内对温、湿度的要求。
3. 3 洁净空调机
洁净空调机是在柜式空调机的基础上改造提高的,它是将原柜式空调机的低压头风机换为高压头风机,一般为800Pa～1000Pa ,并将原先象征性的尼龙网初效过滤器改为滤纸粗效过滤器,且增加了超细聚丙烯纤维高中效过滤器,取消了增压箱,使用起来列加灵活方便。洁净空调机结构紧凑,设备先进;以20000m3/ h 风量的水冷恒温恒湿型洁净空调机HJ 115 为例: 长×宽×高为2800mm ×1850mm ×2500mm。这些水汽(风冷) 型的恒温恒湿洁净空调机先后在我院设计的多个药厂项目中得到应用,运行稳定可靠。
4 总结
对于药厂净化厂房的洁净空调设计,应针对当地的气候条件,制药工艺生产的特点及甲方的经济条件来选择空调机,以满足制药工艺生产要求为基本出发点。从以往的经验来看,对于外资企业或合资企业,设计推荐恒温恒湿型洁净空调机最受欢迎,性能优越的空调机能更好地满足工艺生产和管理的要求。
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