黃愷*

（上海信誼藥廠有限公司，上海 201206）

特殊藥品生產(chǎn)區(qū)空氣凈化系統(tǒng)的壓差控制

黃愷*

（上海信誼藥廠有限公司，上海 201206）

通過工程實(shí)例證明設(shè)置“負(fù)壓氣閘”和“泄壓風(fēng)口”兩種方法能有效實(shí)現(xiàn)特殊藥物生產(chǎn)區(qū)域壓差要求。

局部排風(fēng)設(shè)備 負(fù)壓氣閘 泄壓風(fēng)口 氣密性

*黃愷（1980-11），男，工程師，主要從事暖通凈化空調(diào)專業(yè)項(xiàng)目實(shí)施及管理工作。聯(lián)系地址：上海市浦東新區(qū)長島路

588弄金橋花苑46號202室，郵編：200129。手機(jī)：13817582995，電子郵箱：stevenhkai@hotmail.com

1 引言

根據(jù)新頒布的（GB50457-2008）《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》[1]的要求，“生產(chǎn)過程中散發(fā)粉塵的醫(yī)藥潔凈室（區(qū)）應(yīng)設(shè)置除塵設(shè)施。間歇使用的除塵系統(tǒng)，應(yīng)有防止醫(yī)藥潔凈室（區(qū)）壓差變化的措施”（9.6.2條）；“特殊藥品的生產(chǎn)區(qū)，應(yīng)采用防止空氣擴(kuò)散至其他相鄰區(qū)域的措施”（9.6.3條）。其中特殊藥品包括青霉素等高致敏性藥品、避孕藥品、激素類藥品、抗腫瘤類藥品等。也就是說，對于生產(chǎn)這些特殊藥品的潔凈廠房，既要保證各潔凈室相對室外為正壓，防止外界微粒通過樓板及壁面縫隙污染室內(nèi)環(huán)境，又要確保生產(chǎn)區(qū)域與室外直接相鄰的房間為絕對負(fù)壓，以防生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)可能存在的活性微粒被帶到室外，而且設(shè)計上還要考慮降低其工藝設(shè)備配套的局部排風(fēng)設(shè)備對壓差的影響。

要真正做到上述兩項(xiàng)條款，在設(shè)計階段就應(yīng)對其壓差控制進(jìn)行專題討論，尤其是對“特殊藥品區(qū)域與室外環(huán)境相鄰房間的氣流方向”和“設(shè)有間歇性局部除塵設(shè)備的除塵房間的壓差控制”應(yīng)進(jìn)行充分的論證。本文將分別從這兩方面結(jié)合工程實(shí)際就如何控制特殊藥品生產(chǎn)區(qū)的壓差這一問題進(jìn)行探討。

2 特殊藥品區(qū)域與室外環(huán)境相鄰房間的氣流方向

相對于一般固體制劑生產(chǎn)區(qū)，特殊藥品生產(chǎn)區(qū)的壓差控制在走廊及工藝房間區(qū)域基本相同，都是各產(chǎn)塵工藝房間相對于走廊保持5Pa以上的負(fù)壓，但對于人流及物流通道與室外及相鄰的房間的壓差與一般固體制劑生產(chǎn)區(qū)有較大差異。對于一般固體制劑生產(chǎn)區(qū)來說，以人流為例，壓差按氣閘＞二更＞一更＞換鞋＞人流入口的順序逐級降低，以保證室外未經(jīng)凈化的空氣不會污染潔凈室的環(huán)境為主要目的。但對于特殊藥品生產(chǎn)區(qū)，不僅要保證室外空氣不污染室內(nèi)環(huán)境，同時也要保證潔凈室內(nèi)可能存在的特殊產(chǎn)品的微粒不會污染室外環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)這種效果，除了常規(guī)設(shè)計中在二更及脫包后設(shè)置正壓氣閘外，在設(shè)計階段就將人流及物流最靠近室外環(huán)境的非潔凈房間設(shè)置成一個負(fù)壓氣閘，在圖1“人流區(qū)域壓差分布圖”中，“人員入口”相對室外為5Pa的負(fù)壓，相對換鞋為10Pa的負(fù)壓；同樣，在圖2“物流區(qū)域差壓分布圖”中設(shè)計“拆包”相對室外為5Pa的負(fù)壓，相對緩沖為30Pa的負(fù)壓。這兩間負(fù)壓氣閘相對于相鄰房間和區(qū)域均為負(fù)壓，防止 了室內(nèi)外空氣和微粒發(fā)生交叉污染的可能性。

圖2 物流區(qū)域壓差分布圖

圖1 人流區(qū)域壓差分布圖

3 設(shè)有間歇性局部除塵設(shè)備的除塵房間的壓差控制

3.1 各類傳統(tǒng)做法的缺點(diǎn)

根據(jù)衛(wèi)生部令第79號《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》[2]第五十三條規(guī)定：“產(chǎn)塵操作間（如干燥物料或產(chǎn)品的取樣、稱量、混合、包裝等操作間）應(yīng)保持相對負(fù)壓，應(yīng)采取專門的措施防止塵埃擴(kuò)散、避免交叉污染并便于清潔”。制藥企業(yè)一般采用局部除塵設(shè)備來形成局部負(fù)壓除塵，各企業(yè)也紛紛采用不同方式來減小間歇性局部除塵設(shè)備對壓差的影響。

（1） 不少企業(yè)將除塵器直接放在除塵房間或相鄰潔凈區(qū)域內(nèi)，但將除塵器直接放在生產(chǎn)區(qū)域這種做法缺點(diǎn)很多[3]：

1）噪聲大，超過潔凈室允許的60dB（A）上限；2）進(jìn)入除塵器的空氣在室內(nèi)循環(huán)時，一旦濾袋有了泄漏，上一批物料可能隨空氣回到室內(nèi)而造成混藥；3）除塵器清灰、更換中效濾筒及高效過濾器的過程中有污染房間地面及環(huán)境的潛在風(fēng)險。

（2） 由于上述方式存在明顯缺陷，現(xiàn)在已很少采用這種方式。設(shè)計中往往將單機(jī)除塵器單獨(dú)設(shè)置在與除塵房間相鄰的非潔凈的機(jī)械間內(nèi)，從除塵房間內(nèi)吸風(fēng)，經(jīng)過濾器的處理后排放至機(jī)械間內(nèi)。

這種設(shè)計方案雖然解決了噪音、交叉污染等問題，卻會給維持潔凈室穩(wěn)定壓差帶來難度[4]。原因在于：這些單機(jī)除塵器為間歇式開啟，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行確認(rèn)時所作的壓差調(diào)試是在靜態(tài)條件下進(jìn)行的。但實(shí)際生產(chǎn)過程中，這些局部排風(fēng)設(shè)備并非一直處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)它們啟動時，整個房間的總排風(fēng)量會大比例上升，導(dǎo)致除塵房間靜壓下降，嚴(yán)重時甚至低于室外環(huán)境壓力，破壞相鄰?fù)到y(tǒng)房間之間的壓差。以圖3壓片區(qū)域的壓片稱量為例，該區(qū)域?yàn)?0萬級潔凈區(qū)。房間體積11.5 m3，設(shè)計送風(fēng)量196m3/h，但壓片稱量所用的除塵器的設(shè)計風(fēng)量卻為800m3/h，即使實(shí)際調(diào)試后關(guān)小閥門來降低除塵器風(fēng)量，但除塵器的開啟和關(guān)閉對房間壓差的影響仍無法忽略。

（3） 近幾年來，越來越多的采用變排風(fēng)系統(tǒng)，筆者也曾專題研究過這種方式的具體解決方案[5]。即首先保證潔凈室送風(fēng)量相對恒定，通過排風(fēng)管閥門開度調(diào)節(jié)潔凈室排風(fēng)量，使局部排風(fēng)與房間排風(fēng)總量恒定，從而維持潔凈室的壓差值。這種方式可以有效解決間歇性局部除塵器對壓差的影響，但對于特殊藥品生產(chǎn)區(qū)來說其適用性仍存在問題。因?yàn)槌龎m器考慮到機(jī)械間位置及單機(jī)除塵器風(fēng)機(jī)壓頭等因素，其出風(fēng)口一般不單獨(dú)連接管路至屋頂或室外，排風(fēng)直接排放在機(jī)械間內(nèi)，導(dǎo)致機(jī)械間相對室外為正壓。這種情形對于一般固體制劑尚可接受，但對于特殊產(chǎn)品，其機(jī)械間可能會存在產(chǎn)品粉塵，如相對室外為正壓，則存在對外污染的風(fēng)險。

3.2 將除塵房間與對應(yīng)的機(jī)械間作為一個整體考慮的設(shè)計

為解決機(jī)械間間歇性對外正壓造成污染風(fēng)險的問題，本設(shè)計將除塵房間與對應(yīng)的機(jī)械間作為一個整體考慮，兩者之間設(shè)置帶中效過濾器的壁面泄壓風(fēng)口（W1-4及W1-5），在機(jī)械間內(nèi)設(shè)置大風(fēng)量排風(fēng)（E1-9），通過風(fēng)量平衡計算，確保除塵器開啟和關(guān)閉狀態(tài)下，機(jī)械間相對室外大氣始終為負(fù)壓，同時通過設(shè)計和調(diào)試確保通過除塵器從除塵房間抽取的排風(fēng)量永遠(yuǎn)小于機(jī)械間的排風(fēng)量，不足的風(fēng)量通過壁面泄壓風(fēng)口從相鄰的除塵房間獲得，最終有效保證了氣流方向，使機(jī)械間相對于室外和相鄰除塵房間始終為負(fù)壓狀態(tài)。（見圖3）

圖3 壓片區(qū)域壓差分布圖

3.2.1 風(fēng)量平衡計算

為保證竣工后的實(shí)際效果，本設(shè)計對除塵器開啟和關(guān)閉狀態(tài)下的風(fēng)量平衡均進(jìn)行了計算。計算過程分三步，首先計算滿足GMP要求房間換氣次數(shù)所需的送風(fēng)量，然后根據(jù)維持房間之間壓差所需的風(fēng)量及已知的局部排風(fēng)量來推導(dǎo)出滿足壓差所需的送風(fēng)量，最后比較兩種送風(fēng)風(fēng)量，選取較大的作為最終的設(shè)計送風(fēng)量。

3.2.1.1 滿足換氣次數(shù)所需送風(fēng)量的計算

各房間標(biāo)高2.4m，壓片間局部吊頂升高為3.2m，計算得到壓片間體積52.4m3，壓片稱量體積11.5 m3，機(jī)械間體積10.6 m3，走廊體積110 m3。根據(jù)《藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南》（2003）[6]的要求，10萬級區(qū)域換氣次數(shù)應(yīng)≥15次/h，本設(shè)計考慮17次/h。壓片間送風(fēng)量至少為890m3/h，壓片稱量送風(fēng)量至少為196m3/h。

3.2.1.2 滿足壓差所需送風(fēng)量的計算

（1） 維持壓差所需的風(fēng)量

根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》[7]中的推薦值，要維持正壓或負(fù)壓，每小時送風(fēng)量與排風(fēng)量之間的風(fēng)量差值與房間的體積之間存在一個經(jīng)驗(yàn)的倍數(shù)關(guān)系，醫(yī)藥行業(yè)潔凈室一般認(rèn)為是有外窗（門）的氣密性較好的潔凈室。查表1得到這個倍數(shù)關(guān)系為：壓差5Pa時，0.7倍房間體積；壓差10Pa時，1.2倍房間體積；壓差20Pa時，2.5倍房間體積；壓差25Pa時，3.0倍房間體積

表1 維持潔凈室相對壓差值所需風(fēng)量與房間體積間的關(guān)系 （次/h）

根據(jù)這一理論進(jìn)行潔凈室風(fēng)量平衡的計算如下，房間布局參見圖3。

1）走廊要維持對壓片間5Pa的正壓值，至少需要額外送風(fēng)量V1=110×0.7=77m3/h的風(fēng)量，設(shè)計上考慮余量取整為100m3/h；2）機(jī)械間要維持相對室外-5Pa的負(fù)壓值時，應(yīng)考慮室外向機(jī)械間的風(fēng)量V2=10.6×0.7=7.4m3/h，設(shè)計上考慮余量取整為50m3/h；3）壓片間要維持對機(jī)械間的15Pa正壓值，至少需要額外送風(fēng)量V3=52.4×1.8=94.32m3/h的風(fēng)量，考慮余量取整為150m3/h；4）壓片稱量要維持對機(jī)械間的20Pa正壓值，至少需要額外送風(fēng)量V4=11.5×2.5=28.8m3/h的風(fēng)量，考慮余量取整為50m3/h；5）壓片稱量要維持對壓片間的5Pa正壓值，至少需要額外送風(fēng)量V5=11.5×0.7=8m3/h的風(fēng)量，考慮余量取整為50m3/h；

（2） 滿足壓差所需最小送風(fēng)量的計算

1）假設(shè)壓片間排風(fēng)量初始值為800 m3/h，則壓片間的最小送風(fēng)量Q1=排風(fēng)量+壓片機(jī)除塵器局部排風(fēng)E1+相對機(jī)械間的正壓風(fēng)量V3-相對走廊的負(fù)壓風(fēng)量V1-相對壓片稱量的負(fù)壓風(fēng)量V5；

圖4 開啟單機(jī)除塵器時的氣流組織圖

即Q1=800+800+150-100-50=1600m3/h＞890m3/h

2）壓片稱量的最小送風(fēng)量Q2=稱量罩局部排風(fēng)量E2+相對機(jī)械間的正壓風(fēng)量V4+相對壓片間的正壓風(fēng)量V5；

即Q2=800+50+50=900m3/h＞196m3/h

3.2.1.3 比較兩種風(fēng)量，確定最終的設(shè)計送風(fēng)量及機(jī)械間總排風(fēng)量

壓片間滿足壓差要求所需最小送風(fēng)量1600m3/h大于滿足換氣次數(shù)所需的送風(fēng)量890m3/h，所以確定壓片間送風(fēng)量為1600m3/h；同樣，確定壓片稱量送風(fēng)量為900m3/h；機(jī)械間的最小排風(fēng)量Q3=兩臺除塵器的排風(fēng)量（E1、E2）+相鄰房間通過兩個壁面泄壓風(fēng)口傳遞的風(fēng)量（V3、V4）+負(fù)壓狀態(tài)下室外通過門縫向機(jī)械間傳遞的風(fēng)量V2+機(jī)械間本身的送風(fēng)量；

即Q3＝800+800+150+50+50+送風(fēng)量，假設(shè)初次調(diào)節(jié)時送風(fēng)量為100m3/h，則Q3=1950m3/h；

該區(qū)域除塵器開啟和關(guān)閉狀態(tài)下的風(fēng)量平衡見圖4、圖5；

圖5 未開啟單機(jī)除塵器時的氣流組織圖

從圖4、圖5中可以觀察到，由于機(jī)械間的排風(fēng)量是固定的，所以無論除塵器的局部排風(fēng)是否開啟，改變的只是通過粉塵房間與機(jī)械間之間泄壓風(fēng)口的風(fēng)量。

3.2.2 實(shí)施中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

為保證該方案的可行性，應(yīng)在施工過程及日常維護(hù)中注意以下細(xì)節(jié)：

（1）保證潔凈廠房的氣密性的措施：彩鋼板施工前應(yīng)用2米靠尺檢驗(yàn)原地坪水平度，誤差在4mm內(nèi)為合格，不合格處必須采取打磨等修補(bǔ)措施，合格后才能進(jìn)行放線工作。圍護(hù)結(jié)構(gòu)階段性驗(yàn)收時，夜間在技術(shù)夾層檢查潔凈室有無漏光。漏光處用型材封閉并涂布中性硅膠。門窗竣工驗(yàn)收時，用塞尺檢查門扇與地面縫隙大小不超過2mm，門扇與門框之間加密封條，必要時門扇與地面的之間加掃地條以保證整個門的密封程度。

（2）保證除塵房間與相鄰機(jī)械間之間壓差的可控性：以本設(shè)計為例，在壓片間與機(jī)械間、壓片稱量與機(jī)械間、機(jī)械間與室外之間均應(yīng)有壓差監(jiān)控和記錄，確保壓差始終處于受控狀態(tài)。

（3）保證壓差狀態(tài)持續(xù)有效性的措施：送風(fēng)及排風(fēng)空調(diào)箱的風(fēng)機(jī)在設(shè)計階段應(yīng)考慮一定余量，并分別配備變頻器，當(dāng)過濾器阻力上升導(dǎo)致風(fēng)量減小，引起壓差變化時，能通過提高送風(fēng)及排風(fēng)風(fēng)機(jī)工作頻率來恢復(fù)設(shè)計工況。

4 調(diào)試后的實(shí)測數(shù)據(jù)

安裝并調(diào)試完畢后，分別在壁面泄壓風(fēng)口開啟和關(guān)閉的狀態(tài)下，記錄除塵器的不同組合狀態(tài)下的壓差值，來觀察采用壁面泄壓風(fēng)口對于改善間歇性局部排風(fēng)對房間壓差影響的作用，表格內(nèi)刮弧中為可接受的標(biāo)準(zhǔn)。

從表中我們明顯可以觀察到，采用壁面泄壓風(fēng)口時（奇數(shù)行），無論除塵器是否開啟，房間之間及房間對外界的壓差均能符合要求，而不使用壁面泄壓風(fēng)口時（偶數(shù)行），則壓差大幅波動，甚至超出允許氛圍，造成潛在的污染風(fēng)險。

5 結(jié)論

綜上，通過理論計算和工程實(shí)例的檢驗(yàn)，可以得到如下結(jié)論：對于不允許粉塵外泄且又要保證潔凈環(huán)境的特殊藥品區(qū)域，將“與室外相鄰房間設(shè)計成絕對負(fù)壓狀態(tài)”以及在“設(shè)有間歇性局部除塵設(shè)備的除塵房間與相鄰機(jī)械間之間設(shè)置壁面泄壓風(fēng)口來減小除塵設(shè)備對壓差的影響”是完全可行的。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50457-2008醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范[S]. 中國計劃出版社，2009

[2]衛(wèi)生部令第79號《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》[S].

[3]譚岳堯,方傳志. 固體制劑車間GMP改造中空調(diào)凈化系統(tǒng)設(shè)計若干問題的探討[J]. 醫(yī)藥工程設(shè)計雜志, 2000（2）：69-73

[4]陳憲,關(guān)慧英.談醫(yī)藥工業(yè)空調(diào)設(shè)計中的某些特殊性[J].太原理工大學(xué)學(xué)報, Vol.29 No.5

[5]黃愷,周志剛.固體制劑車間間歇性局部排風(fēng)設(shè)備對壓差影響的解決方法[J]. 能源研究與信息, 2004年第4期

[6]國家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認(rèn)證管理中心.《藥品生產(chǎn)驗(yàn)證指南》（2003）[S].

[7]陸耀慶 主編. 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007

Pressure difference control in air-conditioning system of special pharmaceuticals manufacturing area

Huang Kai
（Shanghai Sine Pharmaceutical Laboratories Co., Ltd., Shanghai 201206）

A practical case is presented in this paper, which proves that the pressure differential requirement in special pharmaceutics manufacturing area can be effectively achieved by adopting negative pressure air-lock and pressure-relief diffusers.

local exhaust ventilation system；negative pressure air-lock；pressure relief diffuser；tightness