无菌车间空调系统探讨

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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u 无菌车间洁净度要求u 洁净度的尘埃粒子表征u 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n第九条 无菌药品生产所需的洁净区可分为以下4个级别：nA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

2、口包装容器的区域及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。n在密闭的隔离操作器或手套箱内，可使用较低的风速。nB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。nC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各级别级别级别级别 空气空气悬悬悬悬浮粒子的浮粒子的标标标标准准规规规规定如下表：定如下表： 洁净洁净 度 级别级别悬悬浮粒子最大允许许数/立方米静态态动态动态 (3)0.5m5.0m0.

3、5m5.0mA级级352020352020 B级级3520293520002900C级级3520002900352000029000D级级352000029000不作规规定不作规规定净化级别与尘埃粒子的浓度n被考虑粒径D的粒子Cn的最大允许浓度用下述公式确定 ：nCn 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。nN 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。nD 以微米（m）计的被选粒径。n0.1 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

4、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 3.5x

5、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 (pc/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u 过滤器的分类及级别u 过滤器串级的

6、概念u 过滤器的具体配置过滤器的选择我国标标准ASHRAE标标准 计计重法 效率/%ASHRAE标标准 比色法 效率/%美国DOP法 (0.3m) 效率/欧洲标标准 EN779粗效过滤过滤 器85H10亚亚高效过滤过滤 器 98H11高效过滤过滤 器A 99.9H12高效过滤过滤 器A 99.97H13高效过滤过滤 器B 99.997H14高效过滤过滤 器C 99.9997U15高效过滤过滤 器D 99.99997U16高效过滤过滤 器D 99.999997U17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

7、- 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），过滤器会随时间的延长而变得脏（堵塞）， 选用相同过滤器时选用相同过滤器时HEPA1 HEPA1 会较会较HEPA2HEPA2变得变得 更脏，因为其送风量更大。由此，由于系统更脏，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的动态平衡是保持的，所

8、以更多的空气会进 入入HEPA2HEPA2，就使两者压差发生变化，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，D 2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u A级区的风速与测量位置u B级区换气次数 40-60次/时u C级区换气次数 20-40次/时，通常选28-35次/ 时左右u D级区换气次数 6-20次/时，通常选18次/时 左右u设备散热量的大小直接影响换气次数选择u举例说明A级区的实现方式u* 隔离器 * C-Rabs *O-Rabsu FFU或层流罩的方式u A级区

9、的温升处理u A级区不同方式下应对过滤器阻力增加的调 节uA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u A级区回风独立，封闭自循环u A级区在B级区房间顶部回风u A级区在B级区房间侧下回风（效果好）u 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12010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

10、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

11、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微生物污污染限度参考标标准（动态动态 ） 级别级别空气样样 cfu/m3沉降碟 (90mm) cfu/4小时时(b)接触碟 (55mm) cfu/碟5指手套 cfu/手套A1111B105

12、55C1005025D20010050无菌车间微生物的控制1空调系统的连续运转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

13、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

14、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

15、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DDC 2PLC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