无菌车间空调系统探讨

无菌车间空调系统探讨第1页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间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*控制系统第2页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间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，相互影响第3页，共58页，2023年，2月20日，星期六洁净度

无菌车间洁净度要求洁净度的尘埃粒子表征影响洁净度因素关键因素相关因素第4页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间洁净度的要求

第九条无菌药品生产所需的洁净区可分为以下4个级别：A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。在密闭的隔离操作器或手套箱内，可使用较低的风速。B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。C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。第5页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间洁净度的要求

各级别空气悬浮粒子的标准规定如下表：洁净度级别悬浮粒子最大允许数/立方米静态动态(3)≥0.5μm≥5.0μm≥0.5μm≥5.0μmA级352020352020B级3520293520002900C级3520002900352000029000D级352000029000不作规定不作规定第6页，共58页，2023年，2月20日，星期六净化级别与尘埃粒子的浓度被考虑粒径D的粒子Cn的最大允许浓度用下述公式确定：Cn—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。N—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。D—以微米（μm）计的被选粒径。0.1—为一常数，表示以微米（μm）计的量纲。第7页，共58页，2023年，2月20日，星期六影响洁净度的因素关键因素

1．单位容积发尘量（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第8页，共58页，2023年，2月20日，星期六影响洁净度的因素

其中：n：换气次数（次／时）Ｇ：单位容积发尘量（Pc／m3.min）Ｎs：送风含尘浓度（Pc／L)Ｎ：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）第9页，共58页，2023年，2月20日，星期六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，动态及自净时间第10页，共58页，2023年，2月20日，星期六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1.1x107~3.5x107

大洋1.1x105~2.5x106

以上均为大于等于0.5um微粒计数浓度（pc/m3)第11页，共58页，2023年，2月20日，星期六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(≥0.5μm)近300×104(pc/min·P)

身着普通分体洁净服的人走动时的产尘量可达约(≥0.5μm)近100×104(pc/min·P)

身着全包连体无菌服的人走动时的产尘量可达约(≥0.5μm)近50×104(pc/min·P)第12页，共58页，2023年，2月20日，星期六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第13页，共58页，2023年，2月20日，星期六物料与设备产尘1．物料进出洁净室的处理*进入*离开2．设备的选择与清洁第14页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器

过滤器的分类及级别过滤器串级的概念过滤器的具体配置

第15页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器的选择

我国标准ASHRAE标准

计重法

效率/%ASHRAE标准

比色法

效率/%美国DOP法

(0.3μm)

效率/％欧洲标准

EN779粗效过滤器<65

G1粗效过滤器65～80

G2粗效过滤器80～90

G3中效过滤器≥90

G4中效过滤器

40～60

F5高中效过滤器

60～8020～25F6高中效过滤器

80～9055～60F7高中效过滤器

90～9565～70F8高中效过滤器

≥9575～80F9亚高效过滤器

>85H10亚高效过滤器

>98H11高效过滤器A

>99.9H12高效过滤器A

>99.97H13高效过滤器B

>99.997H14高效过滤器C

>99.9997U15高效过滤器D

>99.99997U16高效过滤器D

>99.999997U17第16页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器的串级选择HVAC过滤器串级使用，如单体过滤器的效率分别为η1,η2,η3…ηn，则串级过滤器总效率η为：

η=1-(1-η1)(1-η2)(1-η3)…(1-ηn)第17页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器的选择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，优点及作用第18页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器的选择第19页，共58页，2023年，2月20日，星期六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第20页，共58页，2023年，2月20日，星期六过滤器会随时间的延长而变得脏（堵塞），选用相同过滤器时HEPA1会较HEPA2变得更脏，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入HEPA2，就使两者压差发生变化。第21页，共58页，2023年，2月20日，星期六换气次数的选择1．ISPE的推荐值A，B，C，D2．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第22页，共58页，2023年，2月20日，星期六ISPE推荐值与工程通常选用

A级区的风速与测量位置

B级区换气次数40-60次/时

C级区换气次数20-40次/时，通常选28-35次/时左右

D级区换气次数6-20次/时，通常选18次/时左右设备散热量的大小直接影响换气次数选择举例说明第23页，共58页，2023年，2月20日，星期六A级区的实现方式*隔离器*C-Rabs*O-RabsFFU或层流罩的方式

A级区的温升处理

A级区不同方式下应对过滤器阻力增加的调节A级区静态情况下的流速讨论第24页，共58页，2023年，2月20日，星期六FFU及房间下侧回第25页，共58页，2023年，2月20日，星期六FFU及房间上侧回第26页，共58页，2023年，2月20日，星期六层流罩及房间下侧回第27页，共58页，2023年，2月20日，星期六A级区的回风方式对B级区的影响

A级区回风独立，封闭自循环

A级区在B级区房间顶部回风

A级区在B级区房间侧下回风（效果好）

B级区内的气流组织送风口及回风口数量应尽量多，少死角第28页，共58页，2023年，2月20日，星期六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第29页，共58页，2023年，2月20日，星期六温湿度的影响

1．2010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第30页，共58页，2023年，2月20日，星期六不同负荷条件的局部冷却或加热系统考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第31页，共58页，2023年，2月20日，星期六在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第32页，共58页，2023年，2月20日，星期六压差的影响

1．2010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，保证人员舒适度第33页，共58页，2023年，2月20日，星期六压差的变化与对策

1．过滤器阻力变化与压差2．工艺设备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，则应有延时功能第34页，共58页，2023年，2月20日，星期六洗瓶与烘箱排风

第35页，共58页，2023年，2月20日，星期六

第36页，共58页，2023年，2月20日，星期六自净时间的影响

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第37页，共58页，2023年，2月20日，星期六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4．PVC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第38页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间微生物的控制微生物污染限度参考标准（动态）级别空气样cfu/m3沉降碟(90mm)cfu/4小时(b)接触碟(55mm)cfu/碟5指手套cfu/手套A1111B10555C1005025－D20010050－第39页，共58页，2023年，2月20日，星期六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4．HVAC系统外的微生物控制方法第40页，共58页，2023年，2月20日，星期六房间的消毒及灭菌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4．VHP薰蒸方法，环境要求，对设备与维护设备的要求，灭菌的效果，等离子体的状态第41页，共58页，2023年，2月20日，星期六人员舒适度及安全

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5．RABS与隔离器的选用第42页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间HVAC与工艺

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的关系第43页，共58页，2023年，2月20日，星期六无菌车间控制目标的实现

1．过滤器选择2．空调系统3．自动控制系统第44页，共58页，2023年，2月20日，星期六空调系统

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，相关机组备用第45页，共58页，2023年，2月20日，星期六空调系统的组成

第46页，共58页，2023年，2月20日，星期六空调系统的组成

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．消防排烟系统第47页，共58页，2023年，2月20日，星期六空调机组

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．机外余压的选择第48页，共58页，2023年，2月20日，星期六送风，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第49页，共58页，2023年，2月20日，星期六风管与保温

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第50页，共58页，2023年，2月20日，星期六阀门，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第51页，共58页，2023年，2月20日，星期六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第52页，共58页，2023年，2月20日，星期六洁净室自动控制设计与实现

1．空调系统的温湿度控制2．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8．FFU工作状态的监测第53页，共58页，2023年，2月20日，星期六洁净室自动控制设计与实现典型洁净室空调控制第54页，共5