無菌車間空調系統(tǒng)探討

1、無菌車間空調(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)關注(gunzh)與實現(xiàn) 主要內容： 1無菌車間HVAC的控制目標*潔凈度 *微生物 *人員(rnyun)舒適度及安全*工藝設備需求2無菌車間HVAC控制目標的實現(xiàn) *過濾器 *空調系統(tǒng) *控制系統(tǒng)共五十九頁無菌車間(chjin)HVAC控制目標 1潔凈度2微生物3人員(rnyun)舒適度及安全4工藝設備的要求四者互為關聯(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 關鍵因素 相關因素共五十九頁無菌車間(c

2、hjin)潔凈度的要求 第九條 無菌藥品生產所需的潔凈區(qū)可分為以下4個級別：A級：高風險操作區(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，應當用單向流操作臺（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，風速為0.36-0.54m/s（指導值）。應當有數(shù)據證明單向流的狀態(tài)并經過驗證。在密閉的隔離(gl)操作器或手套箱內，可使用較低的風速。B級：指無菌配制和灌裝等高風險操作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、標準規(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行規(guī)定。D 以微米（m）計的被選粒徑。0.1

4、為一常數(shù)，表示(biosh)以微米（m）計的量綱。 共五十九頁影響(yngxing)潔凈度的因素關鍵因素 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：送風含塵濃度（PcL)：室內空氣含塵濃度（潔凈度） a：安全系數(shù)（取0.4-0.8；根據有無設備(shbi)發(fā) 塵量數(shù)據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設備運轉發(fā)塵 15%5生產過程中

5、產塵 25%根據發(fā)塵量驗算靜態(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： 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微粒計數(shù)濃度（pc/m3)共五十九頁人員(rnyun)的發(fā)塵量統(tǒng)計數(shù)據顯示： 身著普通服裝的人走動時的產塵量可達約(0.5m)近300104 (pc/minP) 身著普通分體(fn t)潔凈服的人走動時的產塵量可達約(0.5m)近100104 (pc/minP) 身著全包連體無菌服的人

6、走動時的產塵量可達約(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：適當加大更衣過程(guchng)的循環(huán)風量共五十九頁物料(w lio)與設備產塵1物料進出潔凈室的處理(chl) *進入 *離開2設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) 我國標準ASHRAE標準計重法效率/%ASHRAE標準比色法效率/%美國DOP法(0.3m)效率/歐洲標準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前級預處理過濾器的選擇3高效過濾器串聯(lián)，優(yōu)點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)變化與應對

8、1過濾器更換周期(zhuq)與終阻力及容塵量關系2過濾器阻力增加與系統(tǒng)風量調節(jié)3末端過濾器阻力變化引起房間內的壓差變化及應對措施 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，因為其送風量更大。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，B，C，D2換氣次數(shù)(csh)與氣流組織的關系3確定換氣次數(shù)后驗算潔凈度4驗算自凈時間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)的實現(xiàn)(shxin)方式* 隔離器 * C-Rabs *O-Rabs FFU或層流罩的方式 A級區(qū)的溫升處理 A級區(qū)不同方式下應對過濾器阻力增加的調節(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)下側回共五十九頁FFU及房間(fngjin)上側回共五十九頁層流(cn li)罩及房間下側回共五十九頁A級區(qū)的回風方式(fngsh)對B級區(qū)的影響

10、A級區(qū)回風獨立，封閉自循環(huán) A級區(qū)在B級區(qū)房間頂部回風 A級區(qū)在B級區(qū)房間側下回風（效果好） B級區(qū)內的氣流組織 送風口及回風口數(shù)量應盡量(jnling)多，少死角共五十九頁影響潔凈度的相關(xinggun)因素1溫濕度2壓差3自凈時間4房間靜電負荷(fh)相關因素通過影響關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運行時(恒定)使用房間的

11、溫濕度變化很大可能(knng)超出設定范圍而大系統(tǒng)中房間溫濕度又不能快速有效的調節(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)域風管上加裝電加熱裝置充分滿足這些重要區(qū)域負荷變化時溫濕度能快速調節(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根據工藝條件選擇正壓或負壓的條件3合適壓差對靜態(tài)條件下新風量的需求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，并應保證(bozhng)新風量供給，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工藝設備的排風變化與壓差調節(jié) *隧道烘箱(hngxing)的工作與非工作狀況3如實現(xiàn)壓差的自動調節(jié)，則應有延時功能共五十九頁洗瓶與烘箱(hngxing)排風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)確認相關共五十九頁房間靜電(jngdin)負荷的影響1房間靜電負荷與塵埃粒子的去除相關2維護結構與設備均應有良好的接地3潔凈服的選擇應有利于去除靜電負荷4PVC或環(huán)氧自流坪地面均應采用至少靜電耗散(ho sn)型的產品，滿足耐磨及相應靜電指標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、考標準（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空調系統(tǒng)(xtng)的連續(xù)運轉2 空調系統(tǒng)靜態(tài)條件下的值班運行3空調系統(tǒng)長期不運行時的系統(tǒng)恢復及驗證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)消毒及相關濃度要求（各潔別的濃度要求及計算方法）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，對設備與維

14、護設備的要求，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空調系統(tǒng)采用何種形式，也要與人安全適應4合適的壓差及新風量供給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實現(xiàn)的關鍵2凈化級別，換氣次數(shù)，送風，排風等均與工藝過程密切相關3舉例說明凍干車間的工藝與HVAC的關系共五十九頁無菌車間(chjin)控制目標的實現(xiàn) 1過濾器選擇2空調系統(tǒng)(xtng)3自動控制系統(tǒng)共五十九頁空調(kn dio)系統(tǒng) 1直流系統(tǒng)與回風系統(tǒng)2房間的正壓與負壓系統(tǒng)3新風預處理及一次

15、，二次回風的概念4各凈化區(qū)空調系統(tǒng)單獨設置，相關(xinggun)機組備用共五十九頁空調(kn dio)系統(tǒng)的組成 共五十九頁空調(kn dio)系統(tǒng)的組成 1空調機組2送風，回風及排風3風管(fn un)及保溫4閥門（手動，電動及定風量閥）5風口6消防排煙系統(tǒng)共五十九頁空調(kn dio)機組 1空調機組的組成及配置2單風機與雙風機系統(tǒng)(xtng)3風機的形式與傳動方式4表冷，再熱及加濕（純蒸汽）5空調機組迎面風速的要求6機外余壓的選擇共五十九頁送風(sn fn)，回風及排風 1送風的風量整個系統(tǒng)恒定2回風與排風根據工藝(gngy)要求切換3排風按每個空調系統(tǒng)進行設計4排風防倒灌的三個方法共

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

17、系統(tǒng)風機故障報警3空調系統(tǒng)過濾器壓差報警4送風的恒風量(fngling)控制（定風量(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計(shj)與實現(xiàn) 典型潔凈室空調(kn dio)控制共五十九頁自動控制(z dn kn zh)的設備選取滿足GAMP5及21CFR 11的要求(yoqi) 1PLC或DDC2PLC的選取3上位機軟件的選取4傳感器及風閥的選擇5水量，汽量控制閥門的選擇共五十九頁各種工作(gngzu)狀況轉換的實現(xiàn)控制系統(tǒng)可在上位機上實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的實現(xiàn)可按要求設定(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工況共五十九頁當設定成值班工況時，自動調低空調機組的變頻器頻率，使其保證潔凈區(qū)內的壓力及溫度狀態(tài)，送風機風量能達到無人(w rn)狀態(tài)下的房間潔凈度及浮游菌的限度值(驗證確定)當設定成消毒工況時，自動設定臭氧消毒時的溫濕度要求，房間達到(d do)溫濕度要求后，自動調低變頻器的頻率，打開臭氧發(fā)生器的開關，進行消毒，到達設定時間后停止臭氧消毒，可按設定要求，自動切換為值班工況當出現(xiàn)意外情況需要緊急排風，無需設定，緊急時自動起動。當設定為滅菌狀態(tài)后:1-自動設定甲醛滅菌時的溫度濕度要求，房間達到溫濕度要求并使回風溫濕度與送風溫濕度相近后，關閉空調機組，關閉送回風及新風閥2-自動開啟壓縮空氣的閥門進行甲醛霧化薰蒸，到達驗證所設定的薰蒸時間后，自動開啟排風機及閥門，打開空調機組，打開新風及送風閥，關閉回風閥在設定的新風溫濕度條件下進行置換通風(3)到達設定的時間后，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行切換工作工況正常工作時可按設定溫濕度條件進行運行緊急排風工況值班工況消毒工況滅菌工況共五十九頁謝 謝共五十九頁內容摘要無菌車間空調系統(tǒng)的探討。2011-11-16。B級：指無