药厂GMP洁净空调系统的节能策略

       药厂GMP洁净空调系统在保障药品生产环境的洁净度、温湿度等方面发挥着重要作用，但其能耗较高，约占整个厂区总能耗的60%左右。因此，如何实现药厂GMP洁净空调系统的节能，成为药厂关注的重点问题。本文从设计、设备选型、运行管理等方面，探讨药厂GMP洁净空调系统的节能问题，旨在为药厂降低能耗、提高经济效益提供参考。

       药品质量关乎药厂的生存和发展，为了能够保证产品的质量，除了产品的生产工艺质量控制等还需要生产环境的持续保障^[1]。洁净空调系统（HVAC）在制药工业中是一个系统环节，是药厂能否保证产品质量的重要影响因素。良好的洁净空调系统设计、安装和运行维护，将有助于确保产品的质量，提高产品的可靠性，这既是对企业前期投资和后续运行成本的有效控制，也是产品质量的保证，能更好地促进药厂良性运转和可持续发展^[2-3]。

       (一) 设计方面

       制药企业洁净空调系统设计需要进行综合考虑，不仅需要考虑洁净空调系统对药品生产环境的净化作用，以更好的保证药品质量，同时也需要考虑空调系统的能耗浪费及运行成本等。

       1.1 合理的回风冷量利用

       洁净空调系统常规设计中，夏季制冷状态时，新风先与回风混合，再利用7℃-12℃的水冷却到露点温度，经过再热段，再加热到房间合理送风温度，这种情况下会导致冷热互相抵消。为避免这种情况，需要对新风与洁净室回风的风量含湿比进行计算分析，选择合适的冷热再利用方案。当新风比≤30%的时候，宜采用二次回风技术；当新风比>30%且新风能耗回收效益大于投资与运行成本时，采用U型热管再热回收技术。

       1.2 过渡季节利用新风节能

       药厂车间排风量较大，尤其是甲类区内的洁净区与制剂车间，新风负荷都很大，洁净厂房中，送风量很大，送风温差很小，可以考虑在过渡季节中实现变新风比的方式，加大新风比，实现室外新风直接供冷，减少制冷量，对应的排风量也应该加大，利用排风机变频来控制过渡季节的新风量，风机的功率和制冷量比起来，能耗要小很多，在一定程度上会减少运行能耗。

       1.3 风量压差全动态的系统化控制

       传统被动式压差控制方式的定风量系统无法适应空调系统运行中各类变化，能耗大、运行成本高。设计时可以在暖通设计的基础上采用系统化的风量压差动态平衡调节技术，实现洁净空调系统的整体系统控制，送风采用风量动态平衡控制技术实现不同运行模式下的风量动态控制，回风或者排风采用压差余量控制技术实现动态运行模式下的压差控制，随着空调机组的运行，空调机组内的过滤器阻力增大导致风量减少，通过管道阻力再平衡技术的差量测控阀门来控制房间压差。

       (二) 设备选型方面

       2.1 空调冷热源方案的选择

       在空调系统的设计中，主张选用高能效冷热源设备，但也反对盲目追求能效。实际采用时应结合中国当前经济发展水平，采用系统综合法来选用冷热源设备。如果均把各自消耗的能量换算为一次能源，则各类机组均可用单位时间内一次能源消耗能量所制取的冷量或热量进行比较，常使用"一次能源效率OEER（W/W）"来表示。从单位能耗角度考虑，单位制冷量能耗一般由低到高的次序为：离心式、螺杆式、活塞式、吸收式。在夏季供冷中，以离心式与螺杆式冷水机组OEER值最高，吸收式冷水机组OEER值最小；在冬季供热中，以螺杆式与活塞式热泵冷热水机组OEER最高，电热水机组OEER值最低。因此，空调冷源常选择离心式与螺杆式冷水机组，热源常选择蒸汽或电热水机组。

       2.2 空调水系统设备选择

       选择大小合适节能好的冷冻水泵和冷却水泵是简单、有效切实可行的节能方法，依据设计计算来分析管网和负荷特性，认真核对和计算空调水系统相关参数，并采取相应措施保证各环路水力的平衡，同时按设计的流量和压力参数来确定水泵，积极推广变频调速水泵，以及冬、夏两用双速水泵等能效较好的节能型水泵。中央空调系统内一般都以水为介质，通过循环运行而实现热量的传递，其中水质处理的好坏对能耗的变化极为敏感，影响较大。一次性投资应选用电子水处理仪可长期保证水质，通过低压脉冲电场作用，水中杂质与离子发生有序排列与运动，产生显著的除垢、排污及杀菌效应，尤其能抑制军团菌，保证空调系统空气品质。

       (三) 运行管理方面

       3.1 操作上节能

       随季节的变化环境温度、湿度、空气质量都会有相应的变化，洁净空调系统的冷水机组所设定温度、冷却水与冷冻水温度、压力等参数应做相应变化；也随生产品种、工艺、生产工序的不同，生产所需温度、湿度可能有较大的变化，这些都需要及时调节。另外，关机不及时会造成能源的巨大浪费，下班前10min关冷水机组，可以节省电能。

       3.2 运行管理上的节能

       空调系统与外界接触面大，设备和管道的保温对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。如果保温效果不好或在维修后保温层修复不好，风管和水管会过多地消耗冷量，也会由于所供冷水温度的过高温升而导致空调系统在空气的处理过程中因无法保证其机器露点，使空调房间相对湿度超标。对发热房间和发热设备应尽量排风，以减少能量的过多耗费。此外，需定期检查清理空调系统，防止冷却水、冷冻水系统及冷凝器、蒸发器等设备结垢或积污。同时，要定期清洗或更换空调箱中沉积大量灰尘的滤袋、过滤网等，若为及时清洗滤袋则会造成滤袋的老化，从而大粒径的尘粒会穿过滤袋到达高效过滤器，且难以保证洁净度，使空调加倍费力而增加能耗。减少系统运行的漏风量，在空调系统运行中漏风所造成的能量损失是很可观的，一定要经常检查、及时处理、加强维护管理，以减少能量损耗。

       (四) 其他节能措施

       4.1 优化区域与工艺

       1) 减少高级别洁净区面积，降低空调能耗。

       2) 无菌/高活性药品生产可使用隔离器，降低洁净级别要求，节能且保障质量。

       3) 口服固体制剂采用自动密闭投料，减少粉尘。

       4.2 空调系统安装要点

       1) 合理布局：综合设计管道与设备，避免过长和冲突，建议三维设计。

       2) 处理热噪：为高热/高噪音设备（如灭菌柜、烘箱）设置独立排风和空调，维持温湿度，利于节能。

       3) 过滤器管理：高效过滤器装在末端，初/中效选用易更换的袋式，并设压差监测，及时维护，防污染。

       4) 排水优化：冬季防液封失效，可增加补水或调整排水路径（如经加湿段）。

       (五) 总结

       药厂GMP洁净空调系统的节能是一个系统工程，需要从设计、设备选型、运行管理等多方面综合考虑。通过合理利用新风、优化风量压差控制、动静态分开控制、选择高效设备、定期维护保养、根据季节调整运行参数等措施，可有效降低药厂GMP洁净空调系统的能耗，提高经济效益，同时也有助于实现制药行业的可持续发展。

       参考资料：

       [1] 顾冬明,杨一心.医药净化空调系统的节能措施[J].空调暖通技术，2018(1):37-42.

       [2] 冯继红.如何实现医药净化空调系统的有效节能运行[J].资源节约与环保, 2015(3):39-40.

       [3] 郭仿友.药厂洁净室设计的节能问题分析[J].科技创新导报, 2015(6) :234.

       作者简介：Sophia, 主要从事生物医药行业发展研究、药物科普等方面工作。