張 明 葉發(fā)波 周繼國(guó) 鄭六偉

(湖北科圣鵬裝飾凈化工程有限公司，湖北武漢 430068)

目前，我國(guó)凍干人用狂犬疫苗的生產(chǎn)通常采用轉(zhuǎn)瓶法培養(yǎng)細(xì)胞，其生產(chǎn)用細(xì)胞為地鼠腎細(xì)胞或Vero細(xì)胞。用此種方法生產(chǎn)狂犬疫苗，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求嚴(yán)格。現(xiàn)以我們?cè)O(shè)計(jì)的某凍干人用狂犬疫苗車間凈化空調(diào)系統(tǒng)為例，闡述狂犬疫苗車間凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目是一家生產(chǎn)疫苗產(chǎn)品的生物制品研究所，因生產(chǎn)發(fā)展的需要，在武漢江夏鄭店經(jīng)濟(jì)區(qū)新建了一符合GMP要求的現(xiàn)代化新廠區(qū)，本次設(shè)計(jì)的凍干人用狂犬疫苗車間凈化空調(diào)系統(tǒng)位于新廠房的二層，依據(jù)甲方提供的平面布置圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 凈化空調(diào)系統(tǒng)的劃分

由于在狂犬疫苗的生產(chǎn)過程中存在未存活的狂犬病毒，按照GMP 的規(guī)定，狂犬疫苗生產(chǎn)車間中滅活前區(qū)域和滅活后區(qū)域應(yīng)有各自獨(dú)立的空氣凈化系統(tǒng)，其中滅活前區(qū)域還應(yīng)保持相對(duì)負(fù)壓，并且其空氣應(yīng)通過除菌過濾器過濾后才可排放。因此在狂犬病疫苗生產(chǎn)車間中，空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)分成滅活前部分、滅活后部分二個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。在各個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)中，根據(jù)狂犬病疫苗生產(chǎn)過程的不同空氣潔凈度級(jí)別要求分別設(shè)置百級(jí)、萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)區(qū)域，車間平面布置圖如圖1所示。具體設(shè)置情況如下：

2.1 百級(jí)區(qū)域

疫苗滅活前區(qū)域的地鼠解剖室的操作臺(tái)，毒種制備室的操作臺(tái)，疫苗操作室的操作臺(tái)，配液室的配液區(qū);疫苗滅活后區(qū)域的疫苗超濾濃縮室的操作臺(tái)，疫苗層析純化室的操作臺(tái)等，其空氣潔凈度要求均為百級(jí)，應(yīng)視操作臺(tái)或操作區(qū)面積的大小設(shè)置百級(jí)層流罩。

2.2 萬(wàn)級(jí)區(qū)域

疫苗滅活前區(qū)域的地鼠清洗消毒室，地鼠解剖室，細(xì)胞消化室，稱量配液室，毒種制備室，疫苗操作室，人員凈化用房間的三更，無菌服存放房間，工器具儲(chǔ)存房間；疫苗滅活后區(qū)域的稱量配液室，疫苗超濾濃縮室，疫苗層析純化室，人員凈化用房間的三更，無菌服存放房間，工器具儲(chǔ)存房間等，其空氣潔凈度要求為萬(wàn)級(jí)。

圖1 車間平面布置圖

2.3 十萬(wàn)級(jí)區(qū)域

疫苗滅活前區(qū)域的人員凈化用房間的二更，工作服洗滌整理滅菌房間；疫苗滅活后區(qū)域的人員凈化用房間的二更，工器具清洗烘干準(zhǔn)備滅菌房間，工作服洗滌整理滅菌房間；疫苗分裝車間的洗瓶室，瓶服洗滌整理滅菌房間等，其空氣潔凈度要求為十萬(wàn)級(jí)。

3 凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 凈化空調(diào)系統(tǒng)的工作流程

凈化是以有生命微粒和細(xì)菌、病毒等為主要控制對(duì)象，其附著的塵埃粒徑一般為0.5～5μm，故應(yīng)采用高效過濾器作為末端過濾器。凈化系統(tǒng)是將送到室內(nèi)的空氣經(jīng)過如下處理：新風(fēng)→粗效過濾器→與回風(fēng)混合→表冷→加熱→加濕→風(fēng)機(jī)→消聲→中效過濾器→高效過濾器，根據(jù)潔凈級(jí)別的不同，送風(fēng)量應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的換氣次數(shù)，一般來說，百級(jí)換氣次數(shù)為300～400次/h，萬(wàn)級(jí)為25～30次/h，十萬(wàn)級(jí)為15～25次/h。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)風(fēng)量風(fēng)壓時(shí)，應(yīng)滿足系統(tǒng)終阻力下的最低換氣次數(shù)要求，可以采用變頻風(fēng)機(jī)。

凈化空調(diào)機(jī)房的安排，宜緊靠潔凈區(qū)，使通風(fēng)管道路線最短。凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管、回風(fēng)總管，要設(shè)密閉調(diào)節(jié)閥。送風(fēng)機(jī)的吸入口和需要調(diào)節(jié)風(fēng)量處，要設(shè)調(diào)節(jié)閥。其排風(fēng)系統(tǒng)，要設(shè)調(diào)節(jié)閥、止回閥或密閉閥。風(fēng)管穿過防火墻處，必須設(shè)防火閥。整個(gè)車間的風(fēng)管布置平面圖如圖2所示。

3.2 凈化空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量和冷、熱量

凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量設(shè)計(jì)要同時(shí)滿足二個(gè)條件：①滿足室內(nèi)潔凈度要求，提供給房間足夠的潔凈空氣，以稀釋和排除房間的污濁空氣，使房間含塵、含菌濃度達(dá)到所規(guī)定的潔凈度等級(jí)；②滿足室內(nèi)溫濕度要求，這點(diǎn)與其他空調(diào)系統(tǒng)一致，帶走房間的余熱余濕使房間達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖2 風(fēng)管布置平面圖

凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量設(shè)計(jì)也要同時(shí)滿足二個(gè)條件：①滿足保證每人每小時(shí)的新鮮空氣量不小于40 m3。這一點(diǎn)是基于人的衛(wèi)生角度考慮，通常潔凈區(qū)的新風(fēng)量均能滿足這個(gè)條件；②滿足補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和維持室內(nèi)正壓所需新鮮空氣量。這是基于風(fēng)量平衡角度考慮。潔凈區(qū)的新風(fēng)量通常都是為滿足第二個(gè)條件的要求而確定的。凈化空調(diào)系統(tǒng)的冷(熱)量由兩部分組成：室內(nèi)負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷，室內(nèi)負(fù)荷與房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)備布局有關(guān)，新風(fēng)負(fù)荷則與新風(fēng)量的大小有關(guān)。因新風(fēng)負(fù)荷所占比例較室內(nèi)負(fù)荷大，所以在設(shè)計(jì)中要合理利用回風(fēng)，以減小新風(fēng)比例，從而減少凈化空調(diào)系統(tǒng)的冷(熱)量，降低運(yùn)行成本，節(jié)約用電。

凈化空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)量設(shè)計(jì)也是重要的環(huán)節(jié)。由上可知，排風(fēng)量大，則系統(tǒng)新風(fēng)量也大，這樣很不經(jīng)濟(jì)，所以在設(shè)計(jì)中要盡量利用回風(fēng)，非排風(fēng)不可的，盡量將排風(fēng)量控制在一定范圍內(nèi)。

3.3 房間氣流組織

房間氣流組織與分布，對(duì)于凈化空調(diào)設(shè)計(jì)來說是一個(gè)重要問題。房間氣流組織是通過送、回風(fēng)口的布置來實(shí)現(xiàn)的。送風(fēng)口分布得當(dāng)，可以限制和減少塵粒和細(xì)菌的擴(kuò)散，減少二次氣流和渦流，使?jié)崈舻目諝獠皇芪廴镜匾宰疃探莸穆肪€直接送到工作區(qū)；回風(fēng)口布置得當(dāng)，可以快捷地把污染源散發(fā)在室內(nèi)的塵和菌帶走，以減少塵菌與產(chǎn)品接觸的機(jī)率。送、回風(fēng)口布置原則是：頂送側(cè)下回是最典型的送、回風(fēng)方式。另外，送風(fēng)口盡量均勻布置，讓工作區(qū)的氣流盡量均勻；回風(fēng)口通常布置在污染源側(cè)，且避免單一的大風(fēng)口，盡可能均勻布置。

3.4 房間靜壓差

為了保證在正常空氣平衡暫時(shí)受到破壞時(shí)凈化房間免受鄰室污染或污染鄰室，必須要保持一定的壓差。壓差控制是防止不同房間之間交叉污染的重要措施之一，凈化房間究竟設(shè)計(jì)為正的壓差還是負(fù)的壓差，要根據(jù)房間性質(zhì)來確定。房間壓差值的大小要合理，既要滿足規(guī)范要求，又要保證氣流流向的壓力梯度，使氣流從高潔凈度區(qū)域流向低潔凈度區(qū)域或從非污染區(qū)流向污染區(qū)。壓差值過小，則房間的壓差容易被破壞，使之產(chǎn)生交叉污染；壓差值過大，則使空調(diào)凈化系統(tǒng)的風(fēng)量即冷、熱負(fù)荷增加，不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，潔凈區(qū)房間之間的壓差取值范圍為5～20 Pa較合適。

4 局部百級(jí)區(qū)的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中生產(chǎn)凈化區(qū)中要求達(dá)到百級(jí)的面積很大，給系統(tǒng)的局部處理方案選擇也帶來問題。局部百級(jí)區(qū)所需送風(fēng)量使整個(gè)車間所需凈化風(fēng)量大幅度增加，且局部百級(jí)區(qū)所需風(fēng)量占系統(tǒng)總風(fēng)量的比例大于60%。這種情況下，如何處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題呢?

一般來說有兩類做法： 第一類是全部風(fēng)量集中在空調(diào)機(jī)房混合和處理；第二類是采用局部潔凈區(qū)的做法，其中又有兩種不同方式： 方式一是用有限的幾個(gè)小風(fēng)機(jī)裝在潔凈室外，通過回風(fēng)夾墻抽取百級(jí)回風(fēng)滿足百級(jí)風(fēng)量的一部分要求，大系統(tǒng)仍送一部分風(fēng)滿足室內(nèi)冷量要求，整個(gè)百級(jí)區(qū)的風(fēng)量由這兩部分送風(fēng)共同承擔(dān)。方式二是用層流罩設(shè)在百級(jí)區(qū)上部，大系統(tǒng)風(fēng)量不增加，百級(jí)區(qū)所需冷量由大系統(tǒng)送的一部分風(fēng)量提供，局部百級(jí)區(qū)所需全部風(fēng)量由層流罩中小風(fēng)機(jī)的風(fēng)量自循環(huán)滿足；用第一類做法的風(fēng)量由這兩部分送風(fēng)共同承擔(dān)，優(yōu)點(diǎn)是可使局部百級(jí)區(qū)噪聲較小。但由于總送、回量都大大增加，風(fēng)道面積成倍增加，盡管可用大量的二次回風(fēng)，冷量不必增加，但給機(jī)房、風(fēng)道的布置都帶來困難，加壓風(fēng)機(jī)的加大，可能使機(jī)房面積有所增加。使用第二類的方式一，雖然其優(yōu)點(diǎn)是噪聲比用層流罩低，風(fēng)機(jī)總功率低于用層流罩，投資也低。但由于需在現(xiàn)場(chǎng)施工，根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該方案百級(jí)凈化效果無法保證。所以在設(shè)計(jì)中我們采用了方式二，盡管其缺點(diǎn)是噪聲較高，風(fēng)機(jī)散熱量全部散到室內(nèi)，增加制冷機(jī)負(fù)荷，其優(yōu)點(diǎn)是上馬快，工程簡(jiǎn)單，百級(jí)凈化效果能夠得到保證，噪聲問題可通過選擇低噪聲風(fēng)機(jī)來解決。

5 十萬(wàn)級(jí)37 ℃潔凈恒溫室

通常細(xì)胞培養(yǎng)的溫度為37±0.5 ℃ ，恒溫室溫度的精度、穩(wěn)定性和均勻性直接影響制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。恒溫室的潔凈級(jí)別應(yīng)與其相應(yīng)的工藝要求一致。由于恒溫室構(gòu)造和使用的特殊性，不可能采用由空調(diào)系統(tǒng)換氣的方式實(shí)現(xiàn)空氣凈化，只能采用室內(nèi)空氣自循環(huán)的方法實(shí)現(xiàn)空氣凈化?？刹扇∫韵聝煞N方案：

(1)室內(nèi)放置空氣自凈器，有多種成型產(chǎn)品可供選擇；

(2)在暖風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處加裝高效過濾器，由于高效過濾器阻力較大(一般大于250Pa)，所以采用此方案時(shí)一定要注意風(fēng)機(jī)的出口余壓和風(fēng)量，否則熱空氣無法順利從出風(fēng)口送出，造成恒溫室溫度參數(shù)無法滿足設(shè)計(jì)要求，并且有可能由于過熱而損壞高效過濾器。鑒于技術(shù)和減少投資兩方面考慮，我們選用方案一。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，作為生物制品的狂犬疫苗，其生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)人員等的要求也較為嚴(yán)格，同時(shí)也具有較好的發(fā)展前景。以上是我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)的實(shí)際工作中的一點(diǎn)體會(huì)和看法。

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