何華明

(澳藍(lán)(福建)實(shí)業(yè)有限公司 福建福州 350000)

0 引言

關(guān)于藥品批發(fā)和零售企業(yè)的藥品儲(chǔ)存環(huán)境條件，國家食品藥品監(jiān)督管理局在《藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范實(shí)施細(xì)則》中都作了詳細(xì)的規(guī)定，其中存儲(chǔ)溫度規(guī)定：冷庫2℃至8℃；陰涼庫不得高于20℃；常溫庫10℃至30℃。庫房相對(duì)濕度規(guī)定為45%～75%[1]。由于很多藥品企業(yè)或設(shè)計(jì)人員簡單地認(rèn)為藥品本身并不散濕，且?guī)旆炕久荛]，無需考慮相對(duì)濕度問題，只要將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)就行，所以在醫(yī)藥倉庫設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)僅按民用空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根本不考慮對(duì)相對(duì)濕度的控制設(shè)計(jì)，造成庫房濕度超標(biāo)[2]。特別是在潮濕地區(qū)，這種簡單的設(shè)計(jì)造成庫房濕度終年超標(biāo)，嚴(yán)重影響了藥品的儲(chǔ)存質(zhì)量，危害患者安全。針對(duì)這一問題，本文對(duì)藥品倉儲(chǔ)庫室內(nèi)空氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)濕度超標(biāo)的問題提出解決方案。

1 南方地區(qū)藥品倉庫高濕問題分析

在福州市倉山區(qū)有一4層樓的大型藥品倉儲(chǔ)大樓，每層建筑面積約3500m2，分為A、B、C、D 4個(gè)區(qū)，每區(qū)之間有墻和門隔離開，分區(qū)見圖1所示。空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)為25℃，相對(duì)濕度為70%。根據(jù)該企業(yè)監(jiān)測(cè)的半年溫濕度數(shù)據(jù)(其四樓的變化曲線詳見圖2)濕度超標(biāo)有幾個(gè)特點(diǎn)：①大面積特點(diǎn)；當(dāng)濕度超標(biāo)時(shí)，大部分區(qū)域超標(biāo)；②同時(shí)刻濕度，各區(qū)域或呈梯度增加或遞減，或相鄰區(qū)域同時(shí)偏高，但D區(qū)濕度相對(duì)于其他區(qū)域偏低；③不定時(shí)，即使冬季其濕度也有超標(biāo)。④ 1～6月份，超標(biāo)時(shí)間隨月份增加而增加。具體情況如圖2所示。

圖1 四樓庫房構(gòu)成示意圖

圖2 2018年4.14-4.18期間四樓各區(qū)的相對(duì)濕度變化曲線(改造前)

該建筑的空調(diào)系統(tǒng)采用水冷螺桿冷水機(jī)組，為室內(nèi)吊掛式空調(diào)機(jī)組提供7℃冷水，室內(nèi)溫度由水路電動(dòng)二通閥控制，濕度不做控制。由于庫房內(nèi)基本不常駐工作人員，業(yè)主認(rèn)為無需供應(yīng)新風(fēng)，不設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，所以不存在新風(fēng)系統(tǒng)控制不合理引起濕度超標(biāo)的問題。

為了弄清原因，對(duì)倉庫進(jìn)行了多次實(shí)地勘察，分別了解建筑結(jié)構(gòu)、庫房用途和空調(diào)系統(tǒng)。該庫房是棟坐南朝北的6層建筑，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的輕工廠房，每個(gè)樓層高4.5m，窗戶為單層玻璃鋁合金窗戶，4扇進(jìn)出門采用安全防火門。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)了窗戶和大門的縫隙，發(fā)現(xiàn)其縫隙較大，最大有8mm寬，密封性能很差，靠近縫隙處，有明顯風(fēng)感。庫房內(nèi)堆滿了貨架，貨架上堆放的都是經(jīng)過包裝好的藥品，無散濕源。庫房一層的兩個(gè)大門主要用來進(jìn)出貨物，一天進(jìn)出貨物次數(shù)大約5次～6次，每次進(jìn)出貨時(shí)間大約10min。空調(diào)系統(tǒng)采用冷水機(jī)組加末端設(shè)備的中央空調(diào)，沒有新風(fēng)系統(tǒng)。

將現(xiàn)場(chǎng)了解的情況，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)，可以得出庫房高濕二大主要原因：

(1)建筑結(jié)構(gòu)密封性很差，存在漏風(fēng)現(xiàn)象。

南方地區(qū)濕度普遍偏高，即使是春季、秋冬季節(jié)，典型年標(biāo)準(zhǔn)日的平均相對(duì)濕度都在70%以上，要是碰到陰雨天氣，相對(duì)濕度高達(dá)99%。福州屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，夏季以偏南風(fēng)為主。因此，潮濕的空氣在季風(fēng)作用下很容易滲入到庫房中，引起庫房濕度超標(biāo)。并且，隨季風(fēng)風(fēng)向的不同，對(duì)庫房各個(gè)區(qū)域的影響也不一樣。東北風(fēng)對(duì)中間區(qū)域B區(qū)和C區(qū)影響比較大；南風(fēng)對(duì)A區(qū)影響比較大，尤其沿著風(fēng)向，對(duì)B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)的影響逐漸減弱，這就是夏季D區(qū)的濕度控制要比其他區(qū)域好的原因。

(2)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，無控制濕度措施。

該空調(diào)系統(tǒng)僅有降溫功能，沒有濕度控制功能。庫房內(nèi)部基本無散濕源，濕負(fù)荷少，因此空氣處理過程的熱濕比值大。在降溫過程，若沒有新風(fēng)滲漏的影響，理論上其相對(duì)濕度可以控制在75%以內(nèi)，但實(shí)際運(yùn)行中存在新風(fēng)滲漏的影響；同時(shí)，還存在因進(jìn)出貨物新風(fēng)滲漏造成的影響。由于新風(fēng)滲漏容易引起室內(nèi)相對(duì)濕度超標(biāo)，但只要室內(nèi)溫度不超過設(shè)定值，空調(diào)系統(tǒng)降溫功能就不會(huì)啟動(dòng)，因此濕度超標(biāo)是必然的。特別在春秋冬季節(jié)，當(dāng)碰到陰雨天時(shí)，室外空氣溫度一般不高于設(shè)定值，但濕度很高，造成庫房濕度超標(biāo)問題非常嚴(yán)重。

通過以上分析，解決南方藥品庫房濕度不超標(biāo)的措施，首先是解決建筑庫房的氣密性問題，這是庫房節(jié)能降耗的基礎(chǔ)；其次，由于建筑無法做到絕對(duì)密封，總會(huì)造成潮濕室外空氣的滲透。所以應(yīng)解決空調(diào)系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)問題。系統(tǒng)僅靠溫度控制是無法滿足要求，而靠末端再熱裝置完成濕度控制的方式又浪費(fèi)能源，不可取，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)比較合理。

2 各種溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)比較

根據(jù)潮濕地區(qū)藥品倉儲(chǔ)的特點(diǎn)，溫濕度獨(dú)立控制的方法有3種[3]：

(1)冷凍除濕機(jī)+柜式或吊掛空調(diào)柜或VRV系統(tǒng)：濕度控制和調(diào)節(jié)由冷凍除濕機(jī)承擔(dān)，溫度由柜式或吊掛空調(diào)柜或VRV系統(tǒng)承擔(dān)。

(2)溶液除濕新風(fēng)機(jī)+柜式或吊掛空調(diào)柜或VRV系統(tǒng)：濕度控制和調(diào)節(jié)由溶液除濕新風(fēng)機(jī)承擔(dān)，溫度由柜式或吊掛空調(diào)柜或VRV系統(tǒng)承擔(dān)。

(3)恒溫恒濕柜機(jī)。

對(duì)于該案，采用恒溫恒濕柜機(jī)的方法不合適，除了系統(tǒng)因再熱耗能外，更重要原因是系統(tǒng)改動(dòng)太大，造價(jià)太高。所以，下文重點(diǎn)討論前兩種方案，因?yàn)榉桨?和方案2對(duì)原系統(tǒng)可以不做改動(dòng)，改動(dòng)的部分僅是增加設(shè)備(冷凍除濕機(jī)或溶液除濕新風(fēng)機(jī))。

2.1 冷凍除濕機(jī)系統(tǒng)

冷凍除濕機(jī)工作原理圖，如圖3所示。

從冷凍除濕機(jī)的工作原理圖中看出，冷凍除濕機(jī)在除濕的同時(shí)會(huì)引起室內(nèi)溫度的升高，會(huì)增加額外的空調(diào)負(fù)荷，不但增加投資，也增加能耗。在南方地區(qū)的夏季，以及春秋的過度季節(jié)，需要制冷與除濕同時(shí)進(jìn)行，醫(yī)藥倉庫能耗增加更多。

另外，在倉庫中各個(gè)位置設(shè)置擺放這種除濕機(jī)，濕度場(chǎng)控制不均勻，占用倉儲(chǔ)場(chǎng)地，無法對(duì)新風(fēng)的侵?jǐn)_進(jìn)行主動(dòng)處理，只能被動(dòng)將侵入的新風(fēng)做后續(xù)處理，容易引起濕度場(chǎng)波動(dòng)。安裝方式如圖4所示。

圖4 冷凍除濕機(jī)系統(tǒng)示意圖

2.2 溶液除濕新風(fēng)系統(tǒng)

溶液除濕新風(fēng)機(jī)溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，其構(gòu)成示意圖如圖5所示，最為重要的有2個(gè)特點(diǎn)：

(1)保證庫房正壓，使房間的濕度不受新風(fēng)的影響。

新風(fēng)處理改為溶液除濕新風(fēng)機(jī)組，負(fù)責(zé)庫房的濕負(fù)荷(與其說庫房的濕負(fù)荷，不如說是新風(fēng)濕負(fù)荷，因?yàn)樗幤穾旆繚褙?fù)荷很少，主要是庫房密封不嚴(yán)和物流造成的新風(fēng)滲透)；使房間始終保持正壓運(yùn)行，保證房間的濕度不受新風(fēng)的影響。

(2)節(jié)能設(shè)備和節(jié)能運(yùn)行

熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組COP在5.0以上，內(nèi)循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)由于采用14℃～18℃高溫冷水，所以冷水機(jī)組可以做高能效比運(yùn)行。相對(duì)于冷凍機(jī)除濕(如圖5)，溶液除濕的特點(diǎn)是除濕時(shí)無需二次再熱，避免能源浪費(fèi)。

圖5 冷凍除濕機(jī)系統(tǒng)示意圖

3 設(shè)計(jì)選型過程

3.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)甲方要求，結(jié)合已有的空調(diào)設(shè)備配置，整改方案主要包括以下兩方面：

(1)加強(qiáng)門窗的密封性：將原單層鋁合金窗戶封閉和防火門加密封條。

(2)設(shè)備整改方案：對(duì)于溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)，必須具備濕度控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)可借用原有控制系統(tǒng)，那么只要增加濕度控制系統(tǒng)即可。

以四層樓(包括A、B、C和D區(qū))的庫房做試點(diǎn)，然后再推廣其它樓層的庫房。因此決定在外墻側(cè)面的陽臺(tái)位置增加溶液除濕新風(fēng)機(jī)，向室內(nèi)送干燥的新風(fēng)，風(fēng)機(jī)變頻，由室內(nèi)壓力傳感器控制，保證室內(nèi)維持在正壓3Pa～5Pa。

3.2 選型計(jì)算

設(shè)計(jì)選型的主要工作是確定新風(fēng)的滲漏量，新風(fēng)滲漏主要由兩部分組成：窗戶和安全門。

3.2.1窗戶新風(fēng)滲漏量計(jì)算

窗戶新風(fēng)滲漏量計(jì)算見式(1)所示：

(1)

其中，Lc是窗戶新風(fēng)滲透量，m3/h；l是門窗的縫隙長度，m；α是門窗滲風(fēng)系數(shù)，m3/(m·h·Pa)；ρ為空氣密度，kg/m3；v為夏季室外平均風(fēng)速,m/s。

該庫房使用的鋁合金門窗密封性能差，所以窗的滲風(fēng)系數(shù)α取1.5m3/(m·h·Pa)；空氣密度ρ取1.2kg/m3；福州地區(qū)的夏季室外平均風(fēng)速v，通過查手冊(cè)，取2.9 m/s；將以上參數(shù)代入式(1)，則單位長度的窗戶新風(fēng)滲透量見式(2)所示。

圖6 空氣處理各狀態(tài)點(diǎn)

(2)

將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的窗縫隙長度代入式(2)計(jì)算，則可以得出每個(gè)庫房的新風(fēng)漏風(fēng)量，詳見表1所示。

3.2.2安全門的新風(fēng)滲漏量計(jì)算

安全門的新風(fēng)滲漏量計(jì)算見式(3)所示。

Lm=0.827×0.004×l×ΔP0.5×1.25×N×3600

(3)

其中ΔP代表室內(nèi)正壓值，取3Pa；N為門的數(shù)量，個(gè)。將以上數(shù)值代入式(3)得到式(4)。

Lm=25.61×N (4)

3.2.3除濕量計(jì)算

設(shè)備除濕量理論上應(yīng)該將新風(fēng)的絕對(duì)含濕量除到室內(nèi)空氣的絕對(duì)含濕量就可以。依表1計(jì)算結(jié)果，取新風(fēng)滲漏量為2000m3/h，福州的新風(fēng)工況按夏季空調(diào)設(shè)計(jì)溫濕度取值(35.9℃GB/28℃WB)，室內(nèi)按業(yè)主要求取值(21℃GB/65%RH),新風(fēng)除濕量D按式(5)計(jì)算[4]。

(5)

其中dx、dn分別代表新風(fēng)和室內(nèi)空氣的含濕量。將新風(fēng)和室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)在焓濕圖中找出對(duì)應(yīng)的絕對(duì)含濕量，并代入式(5)計(jì)算得出新風(fēng)除濕量D為27.4kg/h。具體狀態(tài)處理的點(diǎn)詳見焓濕圖6。

3.2.4設(shè)備選型

原則上新風(fēng)應(yīng)該處理到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)(21℃GB/65%RH)，這樣可以不增加室內(nèi)空氣處理設(shè)備負(fù)荷，但在這個(gè)案例中，考慮到原有空氣處理設(shè)備的制冷量足夠大，因此，為了降低新增溶液機(jī)的造價(jià)，可以不考慮新風(fēng)的顯熱負(fù)荷，只考慮其濕負(fù)荷，用比較高的送風(fēng)溫度狀態(tài)點(diǎn)(28℃GB/42.7%RH)可以有效提高機(jī)組的制冷能力，提高其能效比，減少溶液除濕新風(fēng)機(jī)的容量，從而減少造價(jià)[5]。

其中的新風(fēng)顯熱負(fù)荷由室內(nèi)空氣處理設(shè)備負(fù)擔(dān)，按式(6)計(jì)算。

(6)

式(6)中Q為新風(fēng)顯熱負(fù)荷，kW，其中Txs、Tn分別代表新風(fēng)送風(fēng)干球溫度和室內(nèi)空氣干球溫度,℃。

將新風(fēng)送風(fēng)干球溫度28℃和室內(nèi)空氣干球溫度21℃代入公式(4)計(jì)算得出新風(fēng)顯熱負(fù)荷Q為5.1kW。那么，這部分新風(fēng)負(fù)荷由原有空調(diào)系統(tǒng)處理。按以上計(jì)算結(jié)果，溶液除濕新風(fēng)機(jī)的選型按表2參數(shù)選型。

表2 機(jī)組性能參數(shù)表

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

按上述選型結(jié)果，把制作好的樣機(jī)安裝在四樓陽臺(tái)上，如圖7所示。然后，對(duì)四樓各區(qū)的室內(nèi)濕度參數(shù)做了4d測(cè)量記錄，具體數(shù)據(jù)如圖8所示。

圖7 機(jī)組安裝圖

圖8 2019年4月14日～4月18日期間四樓各區(qū)的相對(duì)濕度變化曲線(改造后)

從圖8可知,此時(shí)四樓各個(gè)區(qū)的相對(duì)濕度最低可到50%左右,最高不超過70%，滿足規(guī)定要求。

4 結(jié)論

從上述的分析和應(yīng)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看，溶液除濕新風(fēng)機(jī)和高溫冷水系統(tǒng)組成的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)，要比冷凍除濕和高溫冷水機(jī)組成的系統(tǒng)要合理。

(1)保證庫房正壓，使房間的濕度不受新風(fēng)的影響；

(2)無需二次再熱，節(jié)能高效；

(3)濕度場(chǎng)控制均勻，不占用倉儲(chǔ)場(chǎng)地。因此在醫(yī)藥倉庫的運(yùn)用中有著巨大優(yōu)勢(shì)。