無菌車間空調(diào)系統(tǒng)探討

1、無菌車間空調(diào)(kn dio)系統(tǒng)的探討杭州超宇空氣凈化工程(gngchng)有限公司韓熲2011-11-16共五十九頁無菌車間HVAC系統(tǒng)關(guān)注(gunzh)與實(shí)現(xiàn) 主要內(nèi)容： 1無菌車間HVAC的控制目標(biāo)*潔凈度 *微生物 *人員(rnyun)舒適度及安全*工藝設(shè)備需求2無菌車間HVAC控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn) *過濾器 *空調(diào)系統(tǒng) *控制系統(tǒng)共五十九頁無菌車間(chjin)HVAC控制目標(biāo) 1潔凈度2微生物3人員(rnyun)舒適度及安全4工藝設(shè)備的要求四者互為關(guān)聯(lián)，相互影響共五十九頁潔凈度 無菌車間潔凈度要求(yoqi) 潔凈度的塵埃粒子表征 影響潔凈度因素 關(guān)鍵因素 相關(guān)因素共五十九頁無菌車間(c

2、hjin)潔凈度的要求 第九條 無菌藥品生產(chǎn)所需的潔凈區(qū)可分為以下4個級別：A級：高風(fēng)險(xiǎn)操作區(qū)，如灌裝區(qū)、放置膠塞桶和與無菌制劑直接接觸的敞口包裝容器的區(qū)域及無菌裝配或連接操作的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)用單向流操作臺（罩）維持該區(qū)的環(huán)境狀態(tài)。單向流系統(tǒng)在其工作區(qū)域必須均勻送風(fēng)，風(fēng)速為0.36-0.54m/s（指導(dǎo)值）。應(yīng)當(dāng)有數(shù)據(jù)證明單向流的狀態(tài)并經(jīng)過驗(yàn)證。在密閉的隔離(gl)操作器或手套箱內(nèi)，可使用較低的風(fēng)速。B級：指無菌配制和灌裝等高風(fēng)險(xiǎn)操作A級潔凈區(qū)所處的背景區(qū)域。C級和D級：指無菌藥品生產(chǎn)過程中重要程度較低操作步驟的潔凈區(qū)。共五十九頁無菌車間(chjin)潔凈度的要求 各級別空氣(kngq)懸浮粒子的

3、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下表：潔凈度級別懸浮粒子最大允許數(shù)/立方米靜態(tài)動態(tài)(3)0.5m5.0m0.5m5.0mA級352020352020 B級3520293520002900C級3520002900352000029000D級352000029000不作規(guī)定不作規(guī)定共五十九頁凈化級別(jbi)與塵埃粒子的濃度被考慮粒徑D的粒子Cn的最大允許濃度用下述公式確定：Cn 大于或等于被考慮粒徑的粒子最大允許濃度（pc/m3空氣）。Cn以有效數(shù)為3位四舍五入到最靠近的整數(shù)。N ISO 等級級別，最大不超過9。ISO 等級級別N之間的中間數(shù)可以按0.1為最小允許遞增值進(jìn)行規(guī)定。D 以微米（m）計(jì)的被選粒徑。0.1

4、為一常數(shù)，表示(biosh)以微米（m）計(jì)的量綱。 共五十九頁影響(yngxing)潔凈度的因素關(guān)鍵因素 1單位(dnwi)容積發(fā)塵量（塵源）2過濾器效率3換氣次數(shù)三者與潔凈度的關(guān)系可以由公式表示共五十九頁影響(yngxing)潔凈度的因素 其中：n：換氣次數(shù)（次時）：單位容積發(fā)塵量（Pcm3.min）s：送風(fēng)含塵濃度（PcL)：室內(nèi)空氣含塵濃度（潔凈度） a：安全系數(shù)（取0.4-0.8；根據(jù)有無設(shè)備(shbi)發(fā) 塵量數(shù)據(jù)及工程的重要性來確定）共五十九頁單位(dnwi)容積發(fā)塵量的來源 1大氣(dq)塵 （房間空氣漏入 7%）2人員 45%3原料中帶入 8%4設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)塵 15%5生產(chǎn)過程中

5、產(chǎn)塵 25%根據(jù)發(fā)塵量驗(yàn)算靜態(tài)，動態(tài)及自凈時間共五十九頁大氣(dq)的含塵濃度大氣含塵濃度與南北區(qū)域，城市與郊區(qū)有關(guān)： 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 均為大于等于(dngy)0.5um微粒計(jì)數(shù)濃度（pc/m3)共五十九頁人員(rnyun)的發(fā)塵量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示： 身著普通服裝的人走動時的產(chǎn)塵量可達(dá)約(0.5m)近300104 (pc/minP) 身著普通分體(fn t)潔凈服的人走動時的產(chǎn)塵量可達(dá)約(0.5m)近100104 (pc/minP) 身著全包連體無菌服的人

6、走動時的產(chǎn)塵量可達(dá)約(0.5m)近50104 (pc/minP)共五十九頁GMP對人員(rnyun)的要求 無菌藥品 十九二十六條1人員數(shù)量2操作規(guī)程3健康狀況4更衣系統(tǒng)注：適當(dāng)加大更衣過程(guchng)的循環(huán)風(fēng)量共五十九頁物料(w lio)與設(shè)備產(chǎn)塵1物料進(jìn)出潔凈室的處理(chl) *進(jìn)入 *離開2設(shè)備的選擇與清潔共五十九頁過濾器 過濾器的分類(fn li)及級別 過濾器串級的概念 過濾器的具體配置 共五十九頁過濾器的選擇(xunz) 我國標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)計(jì)重法效率/%ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)比色法效率/%美國DOP法(0.3m)效率/歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN779粗效過濾器85H10亞高效過濾器98H1

7、1高效過濾器A99.9H12高效過濾器A99.97H13高效過濾器B99.997H14高效過濾器C99.9997U15高效過濾器D99.99997U16高效過濾器D99.999997U17共五十九頁過濾器的串級選擇(xunz)HVAC過濾器串級使用(shyng)，如單體過濾器的效率分別為1, 2, 3 n，則串級過濾器總效率為： =1-(1- 1)(1- 2)(1- 3)(1- n)共五十九頁過濾器的選擇(xunz)1末級高效(o xio)過濾器的選擇（A，B，C，D)2前級預(yù)處理過濾器的選擇3高效過濾器串聯(lián)，優(yōu)點(diǎn)及作用共五十九頁過濾器的選擇(xunz)共五十九頁過濾器的阻力(zl)變化與應(yīng)對

8、1過濾器更換周期(zhuq)與終阻力及容塵量關(guān)系2過濾器阻力增加與系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)節(jié)3末端過濾器阻力變化引起房間內(nèi)的壓差變化及應(yīng)對措施 共五十九頁過濾器會隨時間的延長而變得臟（堵塞），選用相同過濾器時HEPA1 會較HEPA2變得更臟，因?yàn)槠渌惋L(fēng)量更大。由此，由于系統(tǒng)的動態(tài)平衡是保持的，所以更多的空氣會進(jìn)入(jnr)HEPA2，就使兩者壓差發(fā)生變化。 共五十九頁換氣(hun q)次數(shù)的選擇1ISPE的推薦值A(chǔ)，B，C，D2換氣次數(shù)(csh)與氣流組織的關(guān)系3確定換氣次數(shù)后驗(yàn)算潔凈度4驗(yàn)算自凈時間5房間溫濕度要求及散熱量的影響共五十九頁ISPE推薦值與工程(gngchng)通常選用 A級區(qū)的風(fēng)速與測量

9、位置 B級區(qū)換氣次數(shù)(csh) 40-60次/時 C級區(qū)換氣次數(shù) 20-40次/時，通常選28-35次/時左右 D級區(qū)換氣次數(shù) 6-20次/時，通常選18次/時左右設(shè)備散熱量的大小直接影響換氣次數(shù)選擇舉例說明共五十九頁A級區(qū)的實(shí)現(xiàn)(shxin)方式* 隔離器 * C-Rabs *O-Rabs FFU或?qū)恿髡值姆绞?A級區(qū)的溫升處理 A級區(qū)不同方式下應(yīng)對過濾器阻力增加的調(diào)節(jié)(tioji)A級區(qū)靜態(tài)情況下的流速討論共五十九頁FFU及房間(fngjin)下側(cè)回共五十九頁FFU及房間(fngjin)上側(cè)回共五十九頁層流(cn li)罩及房間下側(cè)回共五十九頁A級區(qū)的回風(fēng)方式(fngsh)對B級區(qū)的影響

10、A級區(qū)回風(fēng)獨(dú)立，封閉自循環(huán) A級區(qū)在B級區(qū)房間頂部回風(fēng) A級區(qū)在B級區(qū)房間側(cè)下回風(fēng)（效果好） B級區(qū)內(nèi)的氣流組織 送風(fēng)口及回風(fēng)口數(shù)量應(yīng)盡量(jnling)多，少死角共五十九頁影響潔凈度的相關(guān)(xinggun)因素1溫濕度2壓差3自凈時間4房間靜電負(fù)荷(fh)相關(guān)因素通過影響關(guān)鍵因素起作用共五十九頁溫濕度的影響(yngxing)12010版GMP及GB50457的要求(yoqi)2溫濕度對人員產(chǎn)塵量的影響3溫濕度條件對微生物生存條件的影響4溫濕度對過濾器及傳感器的影響共五十九頁不同負(fù)荷條件的局部冷卻(lngqu)或加熱系統(tǒng)考慮到滅菌柜在開啟時(不恒定)以及A級區(qū)如用FFU運(yùn)行時(恒定)使用房間的

11、溫濕度變化很大可能(knng)超出設(shè)定范圍而大系統(tǒng)中房間溫濕度又不能快速有效的調(diào)節(jié)共五十九頁在B級區(qū)部分房間如無菌器械暫存室，裝卸料室，灌裝間可以送風(fēng)管上加裝末端冷卻干式冷盤(lngpn)系統(tǒng)，或溫度低的區(qū)域風(fēng)管上加裝電加熱裝置充分滿足這些重要區(qū)域負(fù)荷變化時溫濕度能快速調(diào)節(jié)至穩(wěn)定的狀態(tài)共五十九頁壓差(y ch)的影響12010版GMP對房間壓差的要求2根據(jù)工藝條件選擇正壓或負(fù)壓的條件3合適壓差對靜態(tài)條件下新風(fēng)量的需求4壓差只針對相鄰房間而言，并不需要各級別梯度上升5房間壓差不宜太高，并應(yīng)保證(bozhng)新風(fēng)量供給，保證(bozhng)人員舒適度共五十九頁壓差的變化(binhu)與對策1過濾

12、器阻力變化與壓差2工藝設(shè)備的排風(fēng)變化與壓差調(diào)節(jié) *隧道烘箱(hngxing)的工作與非工作狀況3如實(shí)現(xiàn)壓差的自動調(diào)節(jié)，則應(yīng)有延時功能共五十九頁洗瓶與烘箱(hngxing)排風(fēng)共五十九頁共五十九頁自凈時間(shjin)的影響1滿足(mnz)2010版GMP對自凈時間的要求2自凈時間對靜態(tài)條件換氣次數(shù)確認(rèn)相關(guān)共五十九頁房間靜電(jngdin)負(fù)荷的影響1房間靜電負(fù)荷與塵埃粒子的去除相關(guān)2維護(hù)結(jié)構(gòu)與設(shè)備均應(yīng)有良好的接地3潔凈服的選擇應(yīng)有利于去除靜電負(fù)荷4PVC或環(huán)氧自流坪地面均應(yīng)采用至少靜電耗散(ho sn)型的產(chǎn)品，滿足耐磨及相應(yīng)靜電指標(biāo)共五十九頁無菌車間(chjin)微生物的控制微生物污染限度參

13、考標(biāo)準(zhǔn)（動態(tài)）級別空氣樣cfu/m3沉降碟(90mm)cfu/4小時(b)接觸碟(55mm)cfu/碟5指手套cfu/手套A1111B10555C1005025D20010050共五十九頁無菌車間(chjin)微生物的控制1空調(diào)系統(tǒng)(xtng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2 空調(diào)系統(tǒng)靜態(tài)條件下的值班運(yùn)行3空調(diào)系統(tǒng)長期不運(yùn)行時的系統(tǒng)恢復(fù)及驗(yàn)證4HVAC系統(tǒng)外的微生物控制方法共五十九頁房間(fngjin)的消毒及滅菌1日常的清潔與消毒（消毒劑，新潔爾滅，酒精及殺孢子劑）2 臭氧(chuyng)消毒及相關(guān)濃度要求（各潔別的濃度要求及計(jì)算方法）3甲醛或殺孢子劑的蒸薰方法及溫濕度條件4VHP薰蒸方法，環(huán)境要求，對設(shè)備與維

14、護(hù)設(shè)備的要求，滅菌的效果，等離子體的狀態(tài)共五十九頁人員(rnyun)舒適度及安全 1適宜的溫濕度條件2房間(fngjin)噪音要求3空調(diào)系統(tǒng)采用何種形式，也要與人安全適應(yīng)4合適的壓差及新風(fēng)量供給5RABS 與隔離器的選用共五十九頁無菌車間(chjin)HVAC與工藝 1熟悉工藝(gngy)要求是HVAC實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵2凈化級別，換氣次數(shù)，送風(fēng)，排風(fēng)等均與工藝過程密切相關(guān)3舉例說明凍干車間的工藝與HVAC的關(guān)系共五十九頁無菌車間(chjin)控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn) 1過濾器選擇2空調(diào)系統(tǒng)(xtng)3自動控制系統(tǒng)共五十九頁空調(diào)(kn dio)系統(tǒng) 1直流系統(tǒng)與回風(fēng)系統(tǒng)2房間的正壓與負(fù)壓系統(tǒng)3新風(fēng)預(yù)處理及一次

15、，二次回風(fēng)的概念4各凈化區(qū)空調(diào)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，相關(guān)(xinggun)機(jī)組備用共五十九頁空調(diào)(kn dio)系統(tǒng)的組成 共五十九頁空調(diào)(kn dio)系統(tǒng)的組成 1空調(diào)機(jī)組2送風(fēng)，回風(fēng)及排風(fēng)3風(fēng)管(fn un)及保溫4閥門（手動，電動及定風(fēng)量閥）5風(fēng)口6消防排煙系統(tǒng)共五十九頁空調(diào)(kn dio)機(jī)組 1空調(diào)機(jī)組的組成及配置2單風(fēng)機(jī)與雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(xtng)3風(fēng)機(jī)的形式與傳動方式4表冷，再熱及加濕（純蒸汽）5空調(diào)機(jī)組迎面風(fēng)速的要求6機(jī)外余壓的選擇共五十九頁送風(fēng)(sn fn)，回風(fēng)及排風(fēng) 1送風(fēng)的風(fēng)量整個系統(tǒng)恒定2回風(fēng)與排風(fēng)根據(jù)工藝(gngy)要求切換3排風(fēng)按每個空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)4排風(fēng)防倒灌的三個方法共

16、五十九頁風(fēng)管(fn un)與保溫 1各個凈化級別風(fēng)管的設(shè)計(jì)要求2風(fēng)管的漏風(fēng)量及施工要求3風(fēng)管法蘭及密封的要求4保溫材料的要求（防火，厚度，導(dǎo)熱系數(shù)，濕阻因子）5室外管道保溫及防水(fn shu)的保護(hù)共五十九頁閥門(f mn)，風(fēng)口與排煙 1手動與電動閥門2定風(fēng)量與變風(fēng)量風(fēng)閥3送風(fēng)口，回風(fēng)口及新風(fēng)口4排煙風(fēng)口的選擇(xunz)5排煙系統(tǒng)與空調(diào)自控系統(tǒng)聯(lián)動共五十九頁HVAC的失效(sh xio)及應(yīng)對 1氣流組織失效2系統(tǒng)風(fēng)量失效3過濾器失效4空調(diào)機(jī)組(jz)失效5溫濕度失效6房間壓差失效7電力故障及應(yīng)對措施共五十九頁潔凈室自動控制(z dn kn zh)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制2空調(diào)

17、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)故障報(bào)警3空調(diào)系統(tǒng)過濾器壓差報(bào)警4送風(fēng)的恒風(fēng)量(fngling)控制（定風(fēng)量(fngling)與變頻）5房間壓差的顯示及控制6房間溫濕度的顯示及控制（特殊功能間）7各種工況條件的切換8FFU工作狀態(tài)的監(jiān)測 共五十九頁潔凈室自動控制設(shè)計(jì)(shj)與實(shí)現(xiàn) 典型潔凈室空調(diào)(kn dio)控制共五十九頁自動控制(z dn kn zh)的設(shè)備選取滿足GAMP5及21CFR 11的要求(yoqi) 1PLC或DDC2PLC的選取3上位機(jī)軟件的選取4傳感器及風(fēng)閥的選擇5水量，汽量控制閥門的選擇共五十九頁各種工作(gngzu)狀況轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)可在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)可按要求設(shè)定(sh

18、dn)五種工作狀態(tài)工作工況值班工況消毒工況滅菌工況緊急排風(fēng)工況共五十九頁當(dāng)設(shè)定成值班工況時，自動調(diào)低空調(diào)機(jī)組的變頻器頻率，使其保證潔凈區(qū)內(nèi)的壓力及溫度狀態(tài)，送風(fēng)機(jī)風(fēng)量能達(dá)到無人(w rn)狀態(tài)下的房間潔凈度及浮游菌的限度值(驗(yàn)證確定)當(dāng)設(shè)定成消毒工況時，自動設(shè)定臭氧消毒時的溫濕度要求，房間達(dá)到(d do)溫濕度要求后，自動調(diào)低變頻器的頻率，打開臭氧發(fā)生器的開關(guān)，進(jìn)行消毒，到達(dá)設(shè)定時間后停止臭氧消毒，可按設(shè)定要求，自動切換為值班工況當(dāng)出現(xiàn)意外情況需要緊急排風(fēng)，無需設(shè)定，緊急時自動起動。當(dāng)設(shè)定為滅菌狀態(tài)后:1-自動設(shè)定甲醛滅菌時的溫度濕度要求，房間達(dá)到溫濕度要求并使回風(fēng)溫濕度與送風(fēng)溫濕度相近后，關(guān)閉空調(diào)機(jī)組，關(guān)閉送回風(fēng)及新風(fēng)閥2-自動開啟壓縮空氣的閥門進(jìn)行甲醛霧化薰蒸，到達(dá)驗(yàn)證所設(shè)定的薰蒸時間后，自動開啟排風(fēng)機(jī)及閥門，打開空調(diào)機(jī)組，打開新風(fēng)及送風(fēng)閥，關(guān)閉回風(fēng)閥在設(shè)定的新風(fēng)溫濕度條件下進(jìn)行置換通風(fēng)(3)到達(dá)設(shè)定的時間后，自動切換為值班工況或工作工況條件.各工況之間可方便的進(jìn)行切換工作工況正常工作時可按設(shè)定溫濕度條件進(jìn)行運(yùn)行緊急排風(fēng)工況值班工況消毒工況滅菌工況共五十九頁謝 謝共五十九頁內(nèi)容摘要無菌車間空調(diào)系統(tǒng)的探討。2011-11-16。B級：指無