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1、无菌车间空调系统的探讨,杭州超宇空气净化工程有限公司韩熲2011-11-16,无菌车间HVAC系统关注与实现,主要内容：1无菌车间HVAC的控制目标*洁净度*微生物*人员舒适度及安全*工艺设备需求2无菌车间HVAC控制目标的实现*过滤器*空调系统*控制系统,无菌车间HVAC控制目标,1洁净度2微生物3人员舒适度及安全4工艺设备的要求四者互为关联，相互影响,洁净度,无菌车间洁净度要求 洁净度的尘埃粒子表征 影响洁净度因素 关键因素 相关因素,无菌车间洁净度的要求,第九条 无菌药品生产所需的洁净区可分为以下4个级别：A级：高风险操作区，如灌装区、放置胶塞桶和与无菌制剂直接接触的敞口包装容器的区域及
2、无菌装配或连接操作的区域，应当用单向流操作台（罩）维持该区的环境状态。单向流系统在其工作区域必须均匀送风，风速为0.36-0.54m/s（指导值）。应当有数据证明单向流的状态并经过验证。在密闭的隔离操作器或手套箱内，可使用较低的风速。B级：指无菌配制和灌装等高风险操作A级洁净区所处的背景区域。C级和D级：指无菌药品生产过程中重要程度较低操作步骤的洁净区。,无菌车间洁净度的要求,各级别空气悬浮粒子的标准规定如下表：,净化级别与尘埃粒子的浓度,被考虑粒径D的粒子Cn的最大允许浓度用下述公式确定：Cn 大于或等于被考虑粒径的粒子最大允许浓度（pc/m3空气）。Cn以有效数为3位四舍五入到最靠近的整数
3、。N ISO 等级级别，最大不超过9。ISO 等级级别N之间的中间数可以按0.1为最小允许递增值进行规定。D 以微米（m）计的被选粒径。0.1 为一常数，表示以微米（m）计的量纲。,影响洁净度的因素,关键因素 1单位容积发尘量（尘源）2过滤器效率3换气次数三者与洁净度的关系可以由公式表示,影响洁净度的因素,其中：n：换气次数（次时）：单位容积发尘量（Pcm3.min）s：送风含尘浓度（PcL)：室内空气含尘浓度（洁净度）a：安全系数（取0.4-0.8；根据有无设备发 尘量数据及工程的重要性来确定）,单位容积发尘量的来源,1大气尘（房间空气漏入 7%）2人员 45%3原料中带入 8%4设备运转发
4、尘 15%5生产过程中产尘 25%根据发尘量验算静态，动态及自净时间,大气的含尘浓度,大气含尘浓度与南北区域，城市与郊区有关：市中心 5.3x107 2.5x108 市郊 3.5x107 1.1x108 田野 1.1x107 3.5x107 大洋 1.1x105 2.5x106 以上 均为大于等于0.5um微粒计数浓度（pc/m3),人员的发尘量,统计数据显示：身着普通服装的人走动时的产尘量可达约(0.5m)近300104(pc/minP)身着普通分体洁净服的人走动时的产尘量可达约(0.5m)近100104(pc/minP)身着全包连体无菌服的人走动时的产尘量可达约(0.5m)近50104(p
5、c/minP),GMP对人员的要求,无菌药品 十九二十六条1人员数量2操作规程3健康状况4更衣系统注：适当加大更衣过程的循环风量,物料与设备产尘,1物料进出洁净室的处理*进入*离开2设备的选择与清洁,过滤器,过滤器的分类及级别 过滤器串级的概念 过滤器的具体配置,过滤器的选择,过滤器的串级选择,HVAC过滤器串级使用，如单体过滤器的效率分别为1,2,3 n，则串级过滤器总效率为：=1-(1-1)(1-2)(1-3)(1-n),过滤器的选择,1末级高效过滤器的选择（A，B，C，D)2前级预处理过滤器的选择3高效过滤器串联，优点及作用,过滤器的选择,过滤器的阻力变化与应对,1过滤器更换周期与终阻力
6、及容尘量关系2过滤器阻力增加与系统风量调节3末端过滤器阻力变化引起房间内的压差变化及应对措施,过滤器会随时间的延长而变得脏（堵塞），选用相同过滤器时HEPA1 会较HEPA2变得更脏，因为其送风量更大。由此，由于系统的动态平衡是保持的，所以更多的空气会进入HEPA2，就使两者压差发生变化。,换气次数的选择,1ISPE的推荐值A，B，C，D2换气次数与气流组织的关系3确定换气次数后验算洁净度4验算自净时间5房间温湿度要求及散热量的影响,ISPE推荐值与工程通常选用,A级区的风速与测量位置 B级区换气次数 40-60次/时 C级区换气次数 20-40次/时，通常选28-35次/时左右 D级区换气次
7、数 6-20次/时，通常选18次/时左右设备散热量的大小直接影响换气次数选择举例说明,A级区的实现方式,*隔离器*C-Rabs*O-Rabs FFU或层流罩的方式 A级区的温升处理 A级区不同方式下应对过滤器阻力增加的调节A级区静态情况下的流速讨论,FFU及房间下侧回,FFU及房间上侧回,层流罩及房间下侧回,A级区的回风方式对B级区的影响,A级区回风独立，封闭自循环 A级区在B级区房间顶部回风 A级区在B级区房间侧下回风（效果好）B级区内的气流组织 送风口及回风口数量应尽量多，少死角,影响洁净度的相关因素,1温湿度2压差3自净时间4房间静电负荷相关因素通过影响关键因素起作用,温湿度的影响,12
8、010版GMP及GB50457的要求2温湿度对人员产尘量的影响3温湿度条件对微生物生存条件的影响4温湿度对过滤器及传感器的影响,不同负荷条件的局部冷却或加热系统,考虑到灭菌柜在开启时(不恒定)以及A级区如用FFU运行时(恒定)使用房间的温湿度变化很大可能超出设定范围而大系统中房间温湿度又不能快速有效的调节,在B级区部分房间如无菌器械暂存室，装卸料室，灌装间可以送风管上加装末端冷却干式冷盘系统，或温度低的区域风管上加装电加热装置充分满足这些重要区域负荷变化时温湿度能快速调节至稳定的状态,压差的影响,12010版GMP对房间压差的要求2根据工艺条件选择正压或负压的条件3合适压差对静态条件下新风量的
9、需求4压差只针对相邻房间而言，并不需要各级别梯度上升5房间压差不宜太高，并应保证新风量供给，保证人员舒适度,压差的变化与对策,1过滤器阻力变化与压差2工艺设备的排风变化与压差调节*隧道烘箱的工作与非工作状况3如实现压差的自动调节，则应有延时功能,洗瓶与烘箱排风,自净时间的影响,1满足2010版GMP对自净时间的要求2自净时间对静态条件换气次数确认相关,房间静电负荷的影响,1房间静电负荷与尘埃粒子的去除相关2维护结构与设备均应有良好的接地3洁净服的选择应有利于去除静电负荷4PVC或环氧自流坪地面均应采用至少静电耗散型的产品，满足耐磨及相应静电指标,无菌车间微生物的控制,无菌车间微生物的控制,1空
10、调系统的连续运转2 空调系统静态条件下的值班运行3空调系统长期不运行时的系统恢复及验证4HVAC系统外的微生物控制方法,房间的消毒及灭菌,1日常的清洁与消毒（消毒剂，新洁尔灭，酒精及杀孢子剂）2 臭氧消毒及相关浓度要求（各洁别的浓度要求及计算方法）3甲醛或杀孢子剂的蒸薰方法及温湿度条件4VHP薰蒸方法，环境要求，对设备与维护设备的要求，灭菌的效果，等离子体的状态,人员舒适度及安全,1适宜的温湿度条件2房间噪音要求3空调系统采用何种形式，也要与人安全适应4合适的压差及新风量供给5RABS 与隔离器的选用,无菌车间HVAC与工艺,1熟悉工艺要求是HVAC实现的关键2净化级别，换气次数，送风，排风等
11、均与工艺过程密切相关3举例说明冻干车间的工艺与HVAC的关系,无菌车间控制目标的实现,1过滤器选择2空调系统3自动控制系统,空调系统,1直流系统与回风系统2房间的正压与负压系统3新风预处理及一次，二次回风的概念4各净化区空调系统单独设置，相关机组备用,空调系统的组成,空调系统的组成,1空调机组2送风，回风及排风3风管及保温4阀门（手动，电动及定风量阀）5风口6消防排烟系统,空调机组,1空调机组的组成及配置2单风机与双风机系统3风机的形式与传动方式4表冷，再热及加湿（纯蒸汽）5空调机组迎面风速的要求6机外余压的选择,送风，回风及排风,1送风的风量整个系统恒定2回风与排风根据工艺要求切换3排风按每
12、个空调系统进行设计4排风防倒灌的三个方法,风管与保温,1各个净化级别风管的设计要求2风管的漏风量及施工要求3风管法兰及密封的要求4保温材料的要求（防火，厚度，导热系数，湿阻因子）5室外管道保温及防水的保护,阀门，风口与排烟,1手动与电动阀门2定风量与变风量风阀3送风口，回风口及新风口4排烟风口的选择5排烟系统与空调自控系统联动,HVAC的失效及应对,1气流组织失效2系统风量失效3过滤器失效4空调机组失效5温湿度失效6房间压差失效7电力故障及应对措施,洁净室自动控制设计与实现,1空调系统的温湿度控制2空调系统风机故障报警3空调系统过滤器压差报警4送风的恒风量控制（定风量与变频）5房间压差的显示及
13、控制6房间温湿度的显示及控制（特殊功能间）7各种工况条件的切换8FFU工作状态的监测,洁净室自动控制设计与实现,典型洁净室空调控制,自动控制的设备选取,满足GAMP5及21CFR 11的要求 1PLC或DDC2PLC的选取3上位机软件的选取4传感器及风阀的选择5水量，汽量控制阀门的选择,各种工作状况转换的实现,控制系统可在上位机上实现各种工作状态的实现可按要求设定五种工作状态,工作工况,值班工况,消毒工况,灭菌工况,紧急排风工况,当设定成值班工况时，自动调低空调机组的变频器频率，使其保证洁净区内的压力及温度状态，送风机风量能达到无人状态下的房间洁净度及浮游菌的限度值(验证确定),当设定成消毒工
14、况时，自动设定臭氧消毒时的温湿度要求，房间达到温湿度要求后，自动调低变频器的频率，打开臭氧发生器的开关，进行消毒，到达设定时间后停止臭氧消毒，可按设定要求，自动切换为值班工况,当出现意外情况需要紧急排风，无需设定，紧急时自动起动。,当设定为灭菌状态后:1-自动设定甲醛灭菌时的温度湿度要求，房间达到温湿度要求并使回风温湿度与送风温湿度相近后，关闭空调机组，关闭送回风及新风阀2-自动开启压缩空气的阀门进行甲醛雾化薰蒸，到达验证所设定的薰蒸时间后，自动开启排风机及阀门，打开空调机组，打开新风及送风阀，关闭回风阀在设定的新风温湿度条件下进行置换通风(3)到达设定的时间后，自动切换为值班工况或工作工况条件.,各工况之间可方便的进行切换,工作工况,正常工作时可按设定温湿度条件进行运行,紧急排风工况,值班工况,消毒工况,灭菌工况,谢 谢,
