凍干人用狂犬疫苗車間凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

張 明 葉發(fā)波 周繼國 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，對生產(chǎn)環(huán)境要求嚴(yán)格?，F(xiàn)以我們設(shè)計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)計原則和設(shè)計要點。

1 項目介紹

該項目是一家生產(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。

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)有各自獨立的空氣凈化系統(tǒng)，其中滅活前區(qū)域還應(yīng)保持相對負(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、滅活后部分二個獨立的系統(tǒng)。在各個獨立的系統(tǒng)中，根據(jù)狂犬病疫苗生產(chǎn)過程的不同空氣潔凈度級別要求分別設(shè)置百級、萬級、十萬級區(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 百級區(qū)域

疫苗滅活前區(qū)域的地鼠解剖室的操作臺，毒種制備室的操作臺，疫苗操作室的操作臺，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，疫苗層析純化室的操作臺等，其空氣潔凈度要求均為百級，應(yīng)視操作臺或操作區(qū)面積的大小設(shè)置百級層流罩。

2.2 萬級區(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，工器具儲存房間等，其空氣潔凈度要求為萬級。

圖1 車間平面布置圖

2.3 十萬級區(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級。

3 凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

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，百級換氣次數(shù)為300～400次/h，萬級為25～30次/h，十萬級為15～25次/h。在設(shè)計系統(tǒng)風(fēng)量風(fēng)壓時，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)計要同時滿足二個條件：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；②滿足室內(nèi)溫濕度要求，這點與其他空調(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)計也要同時滿足二個條件：①滿足保證每人每小時的新鮮空氣量不小于40 m3。這一點是基于人的衛(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，降低運行成本，節(jié)約用電。

凈化空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)量設(shè)計也是重要的環(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，對于凈化空調(diào)設(shè)計來說是一個重要問題。房間氣流組織是通過送、回風(fēng)口的布置來實現(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受到破壞時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)實際經(jīng)驗，潔凈區(qū)房間之間的壓差取值范圍為5～20 Pa較合適。

4 局部百級區(qū)的設(shè)計

本項目中生產(chǎn)凈化區(qū)中要求達(dá)到百級的面積很大，給系統(tǒng)的局部處理方案選擇也帶來問題。局部百級區(qū)所需送風(fēng)量使整個車間所需凈化風(fēng)量大幅度增加，且局部百級區(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小風(fēng)機(jī)裝在潔凈室外，通過回風(fēng)夾墻抽取百級回風(fēng)滿足百級風(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，整個百級區(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)在百級區(qū)上部，大系統(tǒng)風(fēng)量不增加，百級區(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)點是可使局部百級區(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)場施工，根據(jù)我們的實際經(jīng)驗，該方案百級凈化效果無法保證。所以在設(shè)計中我們采用了方式二，盡管其缺點是噪聲較高，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)點是上馬快，工程簡單，百級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 十萬級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)換氣的方式實現(xiàn)空氣凈化，只能采用室內(nèi)空氣自循環(huán)的方法實現(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

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，同時也具有較好的發(fā)展前景。以上是我們在工程設(shè)計的實際工作中的一點體會和看法。

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