溫濕度獨立控制空調(diào)技術(shù)在制藥潔凈空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

溫濕度獨立控制空調(diào)技術(shù)在制藥潔凈空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用引言

醫(yī)藥潔凈廠房設(shè)計與一般工業(yè)潔凈廠房設(shè)計有類似之處，但也有其自身的特點，即重在防止污染和交叉污染，藥廠凈化空調(diào)設(shè)計除要滿足工業(yè)凈化空調(diào)設(shè)計和要求外，還要滿足GMP對凈化空調(diào)的要求。同時，制藥企業(yè)空調(diào)系統(tǒng)能耗占總能耗的50%左右，節(jié)能潛力巨大，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能也是制藥企業(yè)降低能耗的重要方面。目前醫(yī)藥廠房中央空調(diào)系統(tǒng)中普遍存在能耗高、系統(tǒng)復(fù)雜、空氣品質(zhì)差、效率低等問題，基于溶液調(diào)濕技術(shù)的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)可從原理上根本性解決了上述普通空調(diào)系統(tǒng)存在的各鐘弊端。華創(chuàng)瑞風(fēng)潔凈型溶液調(diào)濕空氣處理機組是以相關(guān)國家標準為設(shè)計依據(jù)，依靠領(lǐng)先的科技優(yōu)勢，其特有的溶液模塊不僅極大降低能耗，還針對醫(yī)藥潔凈境提供了殺菌功能，杜絕污染和交叉污染，有利于降低醫(yī)藥廠房空調(diào)系統(tǒng)能耗，提高室內(nèi)潔凈度。

1醫(yī)藥潔凈空調(diào)系統(tǒng)特點

1）室內(nèi)潔凈度要求較高

為保證藥品質(zhì)量，藥品生產(chǎn)車間內(nèi)必須始終滿足一定的潔凈度要求。根據(jù)文獻1和文獻2，潔凈區(qū)的設(shè)計必須符合相應(yīng)的潔凈度要求。無菌藥品生產(chǎn)所需的潔凈區(qū)分為百級、千級等多個級別，每個級別針對懸浮粒子數(shù)、換氣次數(shù)等有對應(yīng)的要求。

2）溫濕度要求嚴格溫度是外界環(huán)境中影響制劑穩(wěn)定性的重要因素之一。一般來說，溫度升高，藥物的降解速度增加，而且溫度的變化對制劑穩(wěn)定性影響較大，特別是生物制品，對熱非常敏感。因此，藥物生產(chǎn)車間不僅要嚴格控制室內(nèi)溫度范圍，還需盡量保證較小的溫度波動。相對濕度也是影響制劑穩(wěn)定的重要因素，對于固體制劑而言，空氣中的水分可在其表面形成膜，成為分解反應(yīng)發(fā)生的條件，而降解反應(yīng)的速度與環(huán)境的相對濕度成正比。另外，相對濕度對藥品生產(chǎn)的重要性還表現(xiàn)在高濕度時生產(chǎn)環(huán)境易長霉菌而造成對藥物的污染，當相對濕度達到60%以上藥品就可長霉，相對濕度80%以上時，無論溫度高低，藥品基本都要長霉。表1藥物生產(chǎn)車間溫濕度要求崇—茶溫度騰相對典濕度評潔凈晝區(qū)（獲無菌醉環(huán)境郵）斃20舅~拿24魄℃寫45厘%~紡60貝%須控制死區(qū)（敵非無款菌環(huán)篩境）言18堅~古26走℃經(jīng)50化%~毫65跑%

3）送風(fēng)量大

為了保證潔凈度要求，藥品生產(chǎn)車間一般需要保證很大的送風(fēng)量，根據(jù)潔凈等級不同，送風(fēng)換氣次數(shù)一般在10~25次/h左右。

4）運行能耗大

首先，制藥車間新風(fēng)量較大，某些車間為滿足排除室內(nèi)污染物的要求甚至使用全新風(fēng)系統(tǒng)，因此車間內(nèi)新風(fēng)處理能耗較大；第二，由于車間內(nèi)有大量的生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致室內(nèi)顯熱負荷也較大，第三，為保證制藥車間內(nèi)的潔凈度要求，空調(diào)系統(tǒng)必須全年不間斷運行，以上特點都決定了制藥車間空調(diào)系統(tǒng)能耗較大。

2普通醫(yī)藥潔凈空調(diào)系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)應(yīng)用形式

本部分以某藥廠的潔凈廠房為例，分析普通醫(yī)藥潔凈空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用形式和特點。該制藥車間分為百級區(qū)、十萬級區(qū)兩部分，在百級區(qū)內(nèi)還有兩間百級層流區(qū)域，原有空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用形式如圖1。1）冷熱源

夏季，使用螺桿式冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)冷源，同時使用蒸汽作為再熱的熱源。冬季，蒸汽通過換熱器得到熱水，作為空調(diào)系統(tǒng)的熱源，同時新風(fēng)的加濕處理采用干蒸汽加濕的方式。

2）百級區(qū)域

百級區(qū)域空調(diào)面積約120m2，采用全新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)量約19460m3/h。夏季，首先采用7/12℃冷凍水對新風(fēng)進行冷凍除濕處理，由于冷凍除濕后空氣溫度很低，還需使用蒸汽對送風(fēng)進行再熱，空氣升溫至適宜的溫度后送入室內(nèi)。冬季，以蒸汽作為系統(tǒng)的熱源，通過換熱器得到熱水對新風(fēng)進行加熱，，同時新風(fēng)機組內(nèi)部安裝蒸汽加濕器，對新風(fēng)進行加濕處理。

3）十萬級區(qū)域

十萬級區(qū)域空調(diào)面積約350m2，采用一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，送風(fēng)量約30260m3/h，新風(fēng)量約11120m3/h，新風(fēng)比為37%。夏季，新風(fēng)與回風(fēng)混合后，經(jīng)過7/12℃冷凍水冷凍除濕、蒸汽再熱、過濾等處理后送入室內(nèi)。冬季，以蒸汽通過換熱器得到熱水，作為系統(tǒng)的熱源，空氣的加濕采用蒸汽加濕的方式。

4）百級層流區(qū)域

百級層流區(qū)域位于百級區(qū)域內(nèi)部，面積約5m2，室內(nèi)有低濕度要求，采用轉(zhuǎn)輪除濕機，風(fēng)量約2000m3/h。轉(zhuǎn)輪除濕機從百區(qū)抽取空氣，經(jīng)過轉(zhuǎn)輪除濕、冷水再冷卻處理后，送入百級層流區(qū)，同時轉(zhuǎn)輪利用該區(qū)域排風(fēng)和電能再生。為維持局部正壓，分裝機百級層流區(qū)域的排風(fēng)量略小于送風(fēng)量。冬季，僅開啟轉(zhuǎn)輪除濕機組的送風(fēng)機和排風(fēng)機。

2.2普通潔凈空調(diào)系統(tǒng)弊端

原空調(diào)系統(tǒng)存在以下嚴重問題，對室內(nèi)參數(shù)精確控制、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性、室內(nèi)空氣品質(zhì)等方面均會產(chǎn)生不利的影響。

1）室內(nèi)濕度控制較困難

醫(yī)藥潔凈室對室內(nèi)空氣濕度要求嚴格，適宜的室內(nèi)溫濕度是藥品質(zhì)量的有力保障。普通空調(diào)系統(tǒng)濕度控制的關(guān)鍵在于保障足夠低的冷凍水供水溫度（通常在7℃左右）。從工程實踐來看，滿足這樣的要求有相當難度，大部分工程會出現(xiàn)高溫季節(jié)冷凍水溫度居高不下的情況，導(dǎo)致室內(nèi)相對濕度偏高。

2）空調(diào)系統(tǒng)能耗巨大

制藥廠房內(nèi)負荷較大，全年中有220天需要供冷，為了滿足除濕要求，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水溫度要常年保證7℃，即使過渡季也必須如此，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度始終在0~2℃左右，冷機COP較低。

第二，冷凍除濕后空氣溫度較低，需要再熱滿足送風(fēng)溫度要求，采用高品位的蒸汽用于再熱，冷熱抵消造成了嚴重的能源浪費。

第三，對于百級層流區(qū)域，采用轉(zhuǎn)輪以滿足低濕度要求，轉(zhuǎn)輪再生采用了高品位的電能，能耗巨大。

4）室內(nèi)空氣品質(zhì)問題

常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中的新風(fēng)機組、潔凈空調(diào)機組均采用冷凍除濕的方式，必然存在冷凝水的潮濕表面，極易滋生霉菌。其次，空氣冷凍除濕處理后，相對濕度>90%，送風(fēng)相對濕度較高會造成過濾器上濾袋很快積水，濕阻急速增大，且過濾袋極易吹破，導(dǎo)致潔凈房空氣送風(fēng)量和空氣潔凈度都無法滿足要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3基于溶液調(diào)濕的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)應(yīng)用形式基于溶液調(diào)濕技術(shù)的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用形式如圖2。1）冷熱源情況夏季，使用高溫冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)冷源。冬季，使用蒸汽通過換熱器得到熱水，作為空調(diào)系統(tǒng)的熱源。2）百級區(qū)域百級區(qū)域采用潔凈型溶液調(diào)濕新風(fēng)機組。夏季，新風(fēng)由外界提供的高溫冷水(14/19℃)降溫除濕后，再進入溶液調(diào)濕單元獨立除濕。冬季，利用外界提供的熱水即可實現(xiàn)對新風(fēng)的加熱加濕。3）十萬級區(qū)域十萬級區(qū)域采用熱泵式溶液全空氣機組（HVA-PF）。夏季，室外新風(fēng)由14/19℃高溫冷水預(yù)冷除濕后，進入溶液調(diào)濕單元單獨除濕。低濕狀態(tài)的新風(fēng)與回風(fēng)混合，使用14/19℃高溫冷水對混風(fēng)進行降溫，達到送風(fēng)狀態(tài)點。4）百級層流區(qū)百級層流區(qū)使用熱泵式溶液深度除濕機組（HCA），從百級區(qū)抽取空氣進行深度除濕處理，滿足低濕度要求，溶液再生利用該區(qū)域排風(fēng)，為保證局部正壓要求，機組排風(fēng)量略小于送風(fēng)量。冬季，僅開啟機組的送風(fēng)機和排風(fēng)機。3.2溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)勢溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)具有以下顯著優(yōu)勢：1）室內(nèi)溫濕度精確控制溶液除濕能力較強且性能穩(wěn)定，機組內(nèi)置自控系統(tǒng)，可精確控制送風(fēng)含濕量，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)僅依靠調(diào)節(jié)冷凍水流量的手段相比，采用溶液除濕更穩(wěn)定可靠，能夠保證室內(nèi)濕度始終滿足控制要求。另一方面，采用高溫冷水承擔室內(nèi)顯熱負荷，獨立調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)手段簡單可靠，可滿足室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)要求。2）高效節(jié)能首先，采用溶液除濕，可將空氣直接處理至送風(fēng)狀態(tài)點，取消了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中的再熱，減少了大量的能源浪費。對于百級層流區(qū)域，熱泵式溶液深度除濕機組對空氣進行深度除濕處理，溶液再生采用冷凝器的排熱，與轉(zhuǎn)輪電再生相比，節(jié)能效果非常明顯。第三，由于冷水機組僅需承擔室內(nèi)顯熱負荷，冷凍水溫度可由常規(guī)的7/12℃提高至14/19度，冷水機組COP有顯著提高。溶液調(diào)濕機組內(nèi)置的熱泵系統(tǒng)均經(jīng)過熱力學(xué)優(yōu)化，潔凈型溶液調(diào)濕新風(fēng)機組和熱泵式溶液全空氣機組溶液調(diào)濕單元的綜合COP均可達4.0以上，熱泵式溶液深度除濕機組COP可達2.5以上。3）提高室內(nèi)空氣品質(zhì)采用溶液高效除濕，不存在冷凝水的潮濕表面，從而杜絕霉菌的滋生，同時溶液可有效去除細菌和可吸入顆粒物，凈化空氣，避免了送風(fēng)的二次污染。經(jīng)過中國疾病防治中心（CDC）檢測，溶液對包括SARS在內(nèi)的多種病毒具有顯著的滅活作用。溶液調(diào)濕空調(diào)產(chǎn)品已經(jīng)使用在多家知名醫(yī)院中，有良好的殺菌除塵效果。4經(jīng)濟指標分析4.1空調(diào)機組參數(shù)統(tǒng)計根據(jù)負荷情況和空調(diào)系統(tǒng)處理過程，統(tǒng)計普通潔凈空調(diào)系統(tǒng)和溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)機組性能參數(shù)如表4和表5。4.2經(jīng)濟指標分析經(jīng)濟指標分析如表6和圖4，采用溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，0.6年可收回初投資。圖4經(jīng)濟指標分析4結(jié)論基于溶液調(diào)濕技術(shù)的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)