温湿度独立控制空调技术在制药洁净空调系统的应用secret

温湿度独立控制空调技术在制药洁净空调系统的应用
引言
医药洁净厂房设计与一般工业洁净厂房设计有类似之处，但也有其自身的特点，即重在防止污染和交叉污染，药厂净化空调设计除要满足工业净化空调设计和要求外，还要满足GMP对净化空调的要求。

同时，制药企业空调系统能耗占总能耗的50%左右，节能潜力巨大，空调系统节能也是制药企业降低能耗的重要方面。

目前医药厂房中央空调系统中普遍存在能耗高、系统复杂、空气品质差、效率低等问题，基于溶液调湿技术的温湿度独立控制空调系统可从原理上根本性解决了上述普通空调系统存在的各钟弊端。

华创瑞风洁净型溶液调湿空气处理机组是以相关国家标准为设计依据，依靠领先的科技优势，其特有的溶液模块不仅极大降低能耗，还针对医药洁净境提供了杀菌功能，杜绝污染和交叉污染，有利于降低医药厂房空调系统能耗，提高室内洁净度。

1医药洁净空调系统特点
1）室内洁净度要求较高
为保证药品质量，药品生产车间内必须始终满足一定的洁净度要求。

根据文献1和文献2，洁净区的设计必须符合相应的洁净度要求。

无菌药品生产所需的洁净区分为百级、千级等多个级别，每个级别针对悬浮粒子数、换气次数等有对应的要求。

2）温湿度要求严格
温度是外界环境中影响制剂稳定性的重要因素之一。

一般来说，温度升高，药物的降解速度增加，而且温度的变化对制剂稳定性影响较大，特别是生物制品，对热非常敏感。

因此，药物生产车间不仅要严格控制室内温度范围，还需尽量保证较小的温度波动。

相对湿度也是影响制剂稳定的重要因素，对于固体制剂而言，空气中的水分可在其表面形成膜，成为分解反应发生的条件，而降解反应的速度与环境的相对湿度成正比。

另外，相对湿度对药品生产的重要性还表现在高湿度时生产环境易长霉
菌而造成对药物的污染，当相对湿度达到60%以上药品就可长霉，相对湿度80%以上时，无论温度高低，药品基本都要长霉。

表1 药物生产车间温湿度要求—温度相对湿度
洁净区（无菌环境）20~24℃45%~60%
控制区（非无菌环境）18~26℃50%~65%
3）送风量大
为了保证洁净度要求，药品生产车间一般需要保证很大的送风量，根据洁净等级不同，送风换气次数一般在10~25次/h左右。

4）运行能耗大
首先，制药车间新风量较大，某些车间为满足排除室内污染物的要求甚至使用全新风系统，因此车间内新风处理能耗较大；第二，由于车间内有大量的生产设备，导致室内显热负荷也较大，第三，为保证制药车间内的洁净度要求，空调系统必须全年不间断运行，以上特点都决定了制药车间空调系统能耗较大。

2普通医药洁净空调系统
2.1系统应用形式
本部分以某药厂的洁净厂房为例，分析普通医药洁净空调系统的应用形式和特点。

该制药车间分为百级区、十万级区两部分，在百级区内还有两间百级层
流区域，原有空调系统应用形式如图1。

1）冷热源
夏季，使用螺杆式冷水机组作为空调系统冷源，同时使用蒸汽作为再热的热源。

冬季，蒸汽通过换热器得到热水，作为空调系统的热源，同时新风的加湿处理采用干蒸汽加湿的方式。

2）百级区域
百级区域空调面积约120m2，采用全新风系统，新风量约19460m3/h。

夏季，首先采用7/12℃冷冻水对新风进行冷冻除湿处理，由于冷冻除湿后空气温度很低，还需使用蒸汽对送风进行再热，空气升温至适宜的温度后送入室内。

冬季，以蒸汽作为系统的热源，通过换热器得到热水对新风进行加热，，同时新风机组内部安装蒸汽加湿器，对新风进行加湿处理。

3）十万级区域
十万级区域空调面积约350m2，采用一次回风空调系统，送风量约30260m3/h，新风量约11120m3/h，新风比为37%。

夏季，新风与回风混合后，经过7/12℃冷冻水冷冻除湿、蒸汽再热、过滤等处理后送入室内。

冬季，以蒸汽通过换热器得到热水，作为系统的热源，空气的加湿采用蒸汽加湿的方式。

4）百级层流区域
百级层流区域位于百级区域内部，面积约5m2，室内有低湿度要求，采用转轮除湿机，风量约2000m3/h。

转轮除湿机从百区抽取空气，经过转轮除湿、
冷水再冷却处理后，送入百级层流区，同时转轮利用该区域排风和电能再生。

为维持局部正压，分装机百级层流区域的排风量略小于送风量。

冬季，仅开启转轮除湿机组的送风机和排风机。

2.2普通洁净空调系统弊端
原空调系统存在以下严重问题，对室内参数精确控制、空调系统节能性、室内空气品质等方面均会产生不利的影响。

1）室内湿度控制较困难
医药洁净室对室内空气湿度要求严格，适宜的室内温湿度是药品质量的有力保障。

普通空调系统湿度控制的关键在于保障足够低的冷冻水供水温度（通常在7℃左右）。

从工程实践来看，满足这样的要求有相当难度，大部分工程会出现高温季节冷冻水温度居高不下的情况，导致室内相对湿度偏高。

2）空调系统能耗巨大
制药厂房内负荷较大，全年中有220天需要供冷，为了满足除湿要求，常规空调系统中冷冻水温度要常年保证7℃，即使过渡季也必须如此，制冷系统的蒸发温度始终在0~2℃左右，冷机COP较低。

第二，冷冻除湿后空气温度较低，需要再热满足送风温度要求，采用高品位的蒸汽用于再热，冷热抵消造成了严重的能源浪费。

第三，对于百级层流区域，采用转轮以满足低湿度要求，转轮再生采用了高品位的电能，能耗巨大。

4）室内空气品质问题
常规空调系统中的新风机组、洁净空调机组均采用冷冻除湿的方式，必然存在冷凝水的潮湿表面，极易滋生霉菌。

其次，空气冷冻除湿处理后，相对湿度>90%，送风相对湿度较高会造成过滤器上滤袋很快积水，湿阻急速增大，且过滤袋极易吹破，导致洁净房空气送风量和空气洁净度都无法满足要求，影响产品质量。

3基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统
3.1系统应用形式
基于溶液调湿技术的温湿度独立控制空调系统应用形式如图2。

1）冷热源情况
夏季，使用高温冷水机组作为空调系统冷源。

冬季，使用蒸汽通过换热器得到热水，作为空调系统的热源。

2）百级区域
百级区域采用洁净型溶液调湿新风机组。

夏季，新风由外界提供的高温冷水(14/19℃)降温除湿后，再进入溶液调湿单元独立除湿。

冬季，利用外界提供的热水即可实现对新风的加热加湿。

3）十万级区域
十万级区域采用热泵式溶液全空气机组（HVA-PF）。

夏季，室外新风由14/19℃高温冷水预冷除湿后，进入溶液调湿单元单独除湿。

低湿状态的新风与回风混合，使用14/19℃高温冷水对混风进行降温，达到送风状态点。

4）百级层流区
百级层流区使用热泵式溶液深度除湿机组（HCA），从百级区抽取空气进行深度
除湿处理，满足低湿度要求，溶液再生利用该区域排风，为保证局部正压要求，机组排风量略小于送风量。

冬季，仅开启机组的送风机和排风机。

3.2温湿度独立控制空调系统优势
温湿度独立控制空调系统具有以下显著优势：
1）室内温湿度精确控制
溶液除湿能力较强且性能稳定，机组内置自控系统，可精确控制送风含湿量，与常规空调系统仅依靠调节冷冻水流量的手段相比，采用溶液除湿更稳定可靠，能够保证室内湿度始终满足控制要求。

另一方面，采用高温冷水承担室内显热负荷，独立调节室内温度，调节手段简单可靠，可满足室内温度调节要求。

2）高效节能
首先，采用溶液除湿，可将空气直接处理至送风状态点，取消了常规空调系统中的再热，减少了大量的能源浪费。

对于百级层流区域，热泵式溶液深度除湿机组对空气进行深度除湿处理，溶液再生采用冷凝器的排热，与转轮电再生相比，节能效果非常明显。

第三，由于冷水机组仅需承担室内显热负荷，冷冻水温度可由常规的7/12℃提高至14/19度，冷水机组COP有显著提高。

溶液调湿机组内置的热泵系统均经过热力学优化，洁净型溶液调湿新风机组和热泵式溶液全空气机组溶液调湿单元的综合COP均可达4.0以上，热泵式溶液深度除湿机组COP可达2.5以上。

3）提高室内空气品质
采用溶液高效除湿，不存在冷凝水的潮湿表面，从而杜绝霉菌的滋生，同时溶液可有效去除细菌和可吸入颗粒物，净化空气，避免了送风的二次污染。

经过中国疾病防治中心（CDC）检测，溶液对包括SARS在内的多种病毒具有显著的灭活作用。

溶液调湿空调产品已经使用在多家知名医院中，有良好的杀菌除尘效果。

4经济指标分析
4.1 空调机组参数统计
根据负荷情况和空调系统处理过程，统计普通洁净空调系统和温湿度独立控制空
调系统机组性能参数如表4和表5。

4.2 经济指标分析
经济指标分析如表6和图4，采用温湿度独立控制空调系统，0.6年可收回初投资。

图4 经济指标分析
4结论
基于溶液调湿技术的温湿度独立控制空调系统，不仅高效节能，还具有杜绝污染和交叉污染的效果，同时经济性良好，能够很好的适应医药厂房洁净空调系统的要求。

参考文献：
［1］《THE RULES GOVERNING MEDI-
CINAL PRODUCTS IN THE EUROPEAN UNION》
［2］《药品生产质量管理规范》（1998年修订）
［3］刘晓华，江亿．温湿度独立控制空调系统［M］．北京：中国建筑工业出版社，2006。