无菌室空调自控系统设计及运行调试分析

摘要 通过介绍某生物科技集团菌种生产车间洁净空调自控系统设计实例,阐述生物菌种生产车间的洁净空调自控系统设计,要满足房间静压差、风量以及温湿度等一系列的控制要求,结合《药品生产质量管理规范2010年版》(即新版GMP)的实施,将各种外界污染和不良的影响减少到**低,为菌种的生产创造良好的生产环境。
引言 随着科学技术的飞速发展,医疗水平和人民生活质量的提高,生物科技生产对洁净空调系统要求越来越严格,对温湿度的要求越来越苛刻,这要求洁净空调系统对房间静压差及温湿度的控制也要越来越精确。
 
1、 工程概述
该项目是某集团新建一栋4层建筑,地上1层为辅助区,2—4层为净化区,总建筑面积3270M2,其中净化面积2000M2。隔墙采用岩棉夹芯双面金属壁板包覆的密闭轻质隔热材料,采用环氧树脂耐酸碱地面。空调机房位于每层北侧,中控室位于3层,空调用冷、热水及蒸汽由厂区统一供给。所有洁净室级别为万级。
2、 洁净空调设计参数
2.1空调室外空气计算参数
夏季:
空调干球温度:32.5℃ 空调湿球温度 24.7℃
冬季:
空调干球温度:-22℃ 空调湿球温度 -14℃
2.2空调室内空气计算参数
菌种车间  温度 33.5+0.5℃ 湿度55+5%
走廊级其他区域  温度 22+2℃ 湿度55+5%
3、 工程特点及空调系统设计
1)工程特点。本工程属于新建项目,建筑面积、楼层空间高度比较好,加上厂房内有现成的冷源、热源,在满足空调系统工艺可靠性、技术经济性、运行稳定性、维修保养可行性的前提下,节能、降耗成为空调系统的主要控制点。针对以上情况空调系统设计如下。
2)冷源和热源。①空调系统总冷负荷185kw,设计冷负荷指标为215kw/m2,冷冻水由厂区提供,冷冻水供回水温度分别为7℃和12℃。②空调系统总热负荷为230kW,热负荷指标215kw/m2,走廊及辅助区域采用蒸汽采暖,菌种车间采用电加热二次升温处理,通过循环风机向室内送热风。加湿通过厂区提供蒸汽进行加湿。
3)净化空调系统设计。根据工艺布局设置相应的净化空调系统,基于净化区技术夹层空间的极其有限,系统采用净化空气机组(AHU)+高效过滤器(HEPA)的组合方式。为节能降耗,AHU机组设置了变频器,并可通过送风总管道上风量感测器调节实现经济运行风量,以有效节能。洁净室气流组织为顶送侧下回的形式。送风采用高效过滤器顶送风方式,回风通过设在洁净室回风夹道下侧的回风格栅,经回风管道回**AHU与新风混合处理后再次送入洁净室。洁净系统采用三级过滤措施,即在AHU内设置初效板式过滤器一道,中效密褶式过滤器两道;末端配置了高效过滤器(HEPA)。走廊等洁净室送风温、湿度及洁净度由AHU保证。在每个房间还安装了紫外线杀菌灯,保证房间的无菌要求。
4、 自控系统设计
⑴自控系统组成
自控系统由中控室上位机+直接数字控制器(DDC)+各种感测器组成,上位机1台,直接数字控制器21台,自动控制主要部件选用优质品牌,以保证净化系统控制之要求。
直接数字控制器(DDC)直接数字控制是以微处理器为基础,不借助模拟仪表而将系统中的传感器或变送器的输出信号直接输入到微型计算机中,经计算机预先编制的程序计算处理后直接驱动执行器的控制方式。
温度感测器:主要用两种室外型和风管型,为了提高温度的精准采用电流型。输出信号4-20mA。
湿度感测器:风管型,精度为±1%(RH1) ,输出信号4-20mA,采用温湿度一体式。
风量感测器:风管式,热敏电阻式,输出信号4-20mA。
⑵自控系统控制方式
在正常模式下,无菌室及前室的温湿度由AHU进行控制,控制送风温湿度数值,以便房间整体送风空气状态稳定。特殊房间摇瓶间由于温度要求是33.5+0.5℃,同样采用控制送风温度的控制方式,以减小室内空气波动。控制图如下:
 
5、 自控系统调试
在整个自控系统调试过程中**难点是摇瓶间要保证室内温度33.5+0.5℃,由于摇瓶间有设备在运行,循环风机还有AHU处理过空气补充。为了使摇瓶间温度波动小于+0.5℃,要保证一下几点:
(1) 首先要稳定AHU送风温度波动在22+2℃;
(2) 在循环风机出口增加导流片,使空气充分混合;
(3) 电加热无级控制器波动比例小于5%;
(4) 电加热器在送风管道上分为两端,中间加导流板。
结束语
一个功能房间的控制精度要求能否达到,不仅依靠空调自控系统能否精确动作,控制理念是否可行,还要有空调方案选择是否合理、建造质量的好坏、运行调节是否及时有效、采取的节能措施是否得当等,都对系统满足工艺要求和节能减排有很大的影响。而当项目设计并建造完成投入使用后,运行精细调节和系统持续改进工作也是很重要的。
 

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