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生物制藥潔淨室FFU層流罩的應用

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-07-26 21:50    浏览量:
生物制藥潔淨室FFU層流罩的應用
 
FFU層流罩藏经阁影院特性:
 
1、FFU系統方便靈活,可以適用于任何結構和各等級的潔淨室。它可以用在另外一些藏经阁影院上,例如;可移動潔淨房,潔淨工作台,潔淨走廊等。
 
2、由防鏽鋁板,不鏽鋼,鋁合金,鋼板烤漆,鍍膜鋼或噴粉的鐵板做成的FFU箱體,結構精巧堅固,便于安裝。
 
3、功耗低,運行成本低。
 
4、采用強力風機,可在高靜壓下長期使用,但又可同時維持低噪音。
 
5、我們的FFU應用範圍,適合從100級到30萬級的各種潔淨室。
 
層流罩是潔淨室中常用于獲得局部層流(單向流)的淨化設施,用以滿足潔淨室內局部較高潔淨度的要求。層流罩下的區域可以達到100級(相當于IS05級)的空氣潔淨度,在生物制藥、手術室以及電子藏经阁影院等都有極其廣泛的應用。層流罩的型式有很多。根據安裝型式的不同來區分,有吊裝或支架安裝;根據吊裝設備是否置于潔淨室內又分爲明裝和暗裝兩種型式;根據空氣循環動力風機設置區分,有自帶風機的,也有由外部機組送風的。
 
 当今在电子藏经阁影院普遍使用的FFU(Fan FilterUnit)机组由箱体、无蜗壳风机、高效過濾器以及控制元件等組成,實際就是一種自帶風機層流單元的型式,既可以作層流單元使用,也可以用于亂流潔淨室的送風單元,而且主要是用于電子藏经阁影院。電子藏经阁影院的特點是建設規模比較大,潔淨室的空間面積也比較大,潔淨度的等級也比較高,尤其是千級、百級比較多,而且改造也相當頻繁。在電子藏经阁影院中常規的淨化空調系統往往存在投資大、能耗高、靈活性不夠、改造調整困難,施工周期長,改造費用比較高等缺點。
 
正是FFU作爲送風單元克服了以上缺陷,在國內外的電子潔淨工程得到廣泛應用。它的應用由以下幾部分組成:
 
(1)FFU機組;
 
(2)FFU配套的專用龍骨系統;
 
(3)冷卻盤管(或稱幹盤管);
 
(4)新風系統。
 
它的優點是:
 
(1)系統靈活,改造方便,隨時調整送風單元的數量,從而改變房間的送風量(即換氣次數)。節省空間,吊頂回風靜壓箱中可安排各種管線、燈具、噴淋和靜電中和器等。
 
(2)如果車間面積很大,省去了很長、很大的回風管,節約能耗。
 
(3)負壓密封。在FFU運行中不必擔心過濾器安裝不良産生的泄漏。
 
在生物制藥工程中的應用狀況作爲潔淨室應用的另一重要藏经阁影院,生物制藥藏经阁影院的特點是規模不是很大(和電子藏经阁影院相比),房間分隔較多,單個潔淨室面積不大。整體淨化級別不是很高,但對于控制塵粒和細菌汙染有較高的要求。
 
在清潔、消毒維持正壓,房間整體的密閉性的要求、防止交叉汙染和防止室外空氣倒灌等方面都有較高的要求。一般無菌室內都有需設百級層流保護區域,比如洗烘瓶、涼瓶、灌裝、加塞、凍幹出粉等需在無菌百級的環境下進行的,包括涉及無菌原料藥及與其直接接觸的包裝材料滅菌後的暴露工序。有些聯動線的工藝設備是附帶層流罩的,而大部分情況是根據工藝設備的布置,由淨化空調設計人員進行百級區域的設計。
 
FFU在生物制藥潔淨室的应用
 
目前,許多醫藥工程設計人員采用FFU的組合來滿足局部區域的百級要求(布置見圖1所示)。由于T程設計者對FFU了解不夠,考慮不全面,在設計過程中産生了如下一些問題:
 
(1)圖紙交待不清,沒有設計相應配套的龍骨系統,也沒有FFU的安裝標高,或沒有考慮吊頂內設置靜壓箱的空間,沒有相應的回風系統,也就沒有相應的FFU的進風來源。
 
(2)數量衆多FFU的組合使得室內的噪聲超標,而且無法采取消聲措施。
 
(3)設計未經詳細熱濕負荷計算,送人的一次風量不夠(指經空調機組處理過的送風量),又沒有配置相應的冷卻盤管,導致室內溫度大大超過設計值。而且由于一次風量的分布不均勻,使得區域內溫度差異大。而且還存在單向氣流速度的均勻性差。
 
(4)在百級區域不進行工藝生産時,如停止運行FFU,由于負壓密封的負壓狀態被破壞,過濾器密封有泄漏,有可能破壞無菌室的無菌狀態。
 
探討和分析上述問題産生的原因及其帶來的影響
2.1不注意FFU的安裝方式及回風方式
 
2.1.1認爲數個FFU的組合就能達到相應的百級層流的要求,沒有考慮靜壓箱的安裝方案。僅有平面圖,沒有交待巨大的靜壓箱圖紙,也沒有設計專用的龍骨系統,甚至沒有FFU的安裝標高,也沒有說明是室內直接回風還是通過技術夾牆或者回風管周風。有些設管道井回風,卻沒有經過計算,管道井偏小,風速過大,阻力偏高。而一般情況下,FFU是定型藏经阁影院,不可能提供過高的余壓,這樣的情況從而導致阻力偏大,風量下降,百級層流的面風速不達標或面風速的差異過大。
 
2.1.2事實上,如果由管道井回風,往往采用夾芯彩鋼板來分隔也是不妥的。原因是夾芯彩鋼板作爲回風管道井,拼接縫隙密封並不好,易造成漏風,而且作爲潔淨空氣的通道,其內部因施rT造成的汙染也難以清潔。建成使用後,也存在凶氣密性不夠,存在二次汙染的可能。
 
2.1.3生物制藥廠的技術夾層的空間有限,設置回風靜壓箱有一定的難度,而且因爲安全、衛生、控制細菌汙染等方面的原因,靜壓箱應該是獨立的,有一定的密封要求,不允許其它管路、管線穿越其中。
 
2.2忽略了FFU的噪聲問題。
 
2.2.1根据藏经阁影院资料,单个FFU的噪声一般在50~55dB(A),但是FFU的多个组合,叠加后的室内的噪声就会大大超过这个数值。以一组N台卢级为52dB(A)的FFU为例进行叠加计算,叠加后的噪声为:52+10 IogN,当N为56时,噪声就达到约70dB(A),显然这个噪声不能令人满意。而且生物制藥潔淨室的房间面积较小,空间高度相对电子厂房来说也低得多,造成在工作面上所感觉到的噪声程度更为强烈。南于声源贴近洁净室,而,1t.除相隔一个过滤器外几乎是开放式的,很难通过消声手段解决噪声问题。
 
2.2.2由于房問的狹小,本身還有背景噪聲加上噪聲反射,設備共振等原因,房間的實測噪聲會更高。
 
2.3室內溫度和風量
 
2.3.1設計沒有充分考慮FFU的風機溫升,造成室內溫度大大高于設計值。另外如果一次風補入靜壓箱的位置分布不合理,也會導致區域內的溫度分布不均勻。
 
2.3.2前面提到電子廠房中FFU通常和冷卻盤管配套使用,減少了輸入的一次風量,這是與電子藏经阁影院生産過程産濕量少的特點是相對應的。但是在制藥藏经阁影院由于濕度要求比較幹燥,設置冷卻盤管是不妥當的。一般是靠加大一次風量來消除房間的冷負荷。
 
2.3.3以图1所示的某一灌装室为例,室内温度为22℃,相对湿度为55%,工艺设备、原辅料、包装材料、人员灯光、护围结构等的热湿负荷,均由系统送人的一次风处理,经计算空调冷负荷为16.3kW,考虑空调风机及管道温升,设计送风温度约为14。C。室内点焓值iN=45 kJ/kg干,送风点焓值is=35 kJ/kg干.设计送风量为:
设计送风量
而這裏設計沒有考慮FFU風機電機的發熱,而這部分的發熱量恰恰是不容忽視的。這個方案中采用了56台FFU,這些FFU組合成了百級所需的層流區域,每台FFU的尺寸是1200×600,層流罩的面積是40.32m2,單台FFU風量爲0.3m3/s。FFU的電機功率取一品牌(取市場藏经阁影院居中的數值)爲248W/台,經計算風機電機發熱形成的冷負荷:
FFU风机风量计算方法
 
这个计算公式反映了有多少输入功率实际上转换成做功,能量的形式由电能转换成了热能,根据有关FFU的资料介绍,最新设计的FFU的实际能耗指标是0.55 kW/(m3/s1如果以这部分的能耗都转换了热量。那么,Q=56×0.3×0.55=9.24 kW,通过这两个冷负荷的计算方法来看。这两个计算的冷负荷是相吻合的,应该是可以作为计算依据的。
FFU发热量计算公式

那麽房間實際上的溫度是27.7℃。由于采用不同的藏经阁影院,不同的功率,不同的效率,並且由于靜壓箱傳熱等因素,房間的溫度甚至會更高。而實際上有些工程,根據竣工後測試,室內溫度達到超過30℃的不在少數。而這個溫度對于百級房間是不能接受的。爲了維持房間的22℃溫度,房間的實際送風量是:
洁净室房间的实际送风量计算工式
 
而此時的換氣次數n=51次/ll,如果考慮一定修正系數,事實上送風量還應大一些。通過計算可以看出,采用FFU來做層流罩將會增加系統對房間的送風量。
 
2.4FFU負壓密封的缺陷
FFU的过滤器采用的是负压密封的方法,过滤器是简单地放在T形龙骨上,FFU的风机及箱体再架在过滤器上.简而言之,过滤器不是采用机械压紧的方式或液槽密封的方式有效隔断高效過濾器上下游,即污染与洁净的两个区域。为了维持密封,必须有负压,要有负压,必须常开FFU机组,这样做,运行费用比较高。否则一旦停止FFU的运行,FFU的过滤器上游的污染物有污染无菌室的潜在可能,对于生物制药藏经阁影院来讲是很不安全的。更有甚者,有些设计者将一次风直接送人静压箱,一旦FFU停止运行。未经高效過濾器过滤的空气直接渗漏至百级层流罩区域,将产生严重的污染。这种设计方案是存在严重缺陷的。另外,FFU出风面未设阻尼层,虽说FFu下的风速均速由FFU来保证,但如果区域较大,每个FFU的空气流动阻力不一,而FFU下出风面无阻尼层也将导致FFU的面风速差异过大。
 
歸納一下FFU作爲層流罩來使用,尤其是大面積的層流罩,存在以下幾個問題:
 
(1)噪聲大。
 
(2)風速不均勻,而且無法達到某螳特定的風(3)FFU發熱量大,溫濕度不易控制。送入的一次風量大,不節能。
 
(4)采用負壓密封,停機時有汙染的可能。
 
(5)設置靜壓箱技術要求高,生物制藥藏经阁影院的空間有限,難度很大,如設冷卻盤管,也存在很多困難和隱患。
 
(6)不節能.爲維護過濾器的負壓密封。必須靠運行FFU的風機來産生負壓。
 
綜合分析比較後,我認爲生物潔淨室層流罩采用FFU的方式一定要根據面積大小,吊頂結構形式,作多方面計算分析比較,慎重考慮,給出經濟合理可靠的方案。在此前,也有一些層流罩采用了FFU的方案由于數量較小,或直接安裝在吊頂下,在使用過程中也達到百級的效果,但個案的成功,不等于該方案不存在什麽問題,反而是大面積層流罩采用FFU方案的,較明顯出現了上述存在的問題。

根據我的設計經驗,小面積的百級區,可采用明敷吊裝的層流罩,自帶風機進行空氣循環,溫度、噪聲均彳i存在問題。超過一定面積的百級區。應綜合考慮噪聲、溫度、一次風量、造價、運行費用等綜合因素。推薦使用的方案是機組送風層流罩,百級層流罩采用機組送風,經空調機組的一次風可送人百級送風機組(見圖2)。
 
百级层流罩净化工程系统图
 
如經冷負荷計算,房間發熱量過大時,也可以在百級送風機組中設置冷卻功能段。
 
結論:
 
以上方案在實踐應用中,風速、噪聲、溫濕度都達到了較好的效果。而且空調機組配置變頻器以後,風速的調節、風速的均勻度、噪聲都達到了比較好的效果。而且一旦停止工藝生産時,百級送風機組可以停機,或儀維持正壓值班運行即可,是比較節能的方案。

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