要了解壓差,我們先了解下潔(jié)淨室。
在一定空間範圍內,將空氣(qì)中的微粒子、有(yǒu)害空氣、細菌(jun1)等汙染物排除(chú),並將室內溫度、潔淨度、壓力(lì)、氣(qì)流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控(kòng)製在某一需求範圍內的工程學(xué)科。氣流→初效淨化→加濕段(duàn)→加熱段→表冷段→中(zhōng)效淨化→風機送風→管(guǎn)道→高效淨化風口→吹入房間→帶走塵埃細菌等顆粒→回風百葉窗→初效淨(jìng)化重複以上過(guò)程,即可達到淨化目的,即為(wéi)淨化空間。
舉(jǔ)例(lì)說,亂流潔淨室
亂流潔淨室的主要特點是從來流到出流(從送風口到回風口)之間氣流的流通(tōng)截(jié)麵是變化的,潔淨室截麵比送風口截麵大得多,因而不能在全室截麵或(huò)者在全室工作(zuò)區截(jié)麵形成勻速氣流。所以,送風口以後的流線彼(bǐ)此有很大或者越來越(yuè)大的夾角,曲率半(bàn)徑很小,氣流(liú)在室內不可能(néng)以單一方向流動,將會彼此撞擊,將有回(huí)流、旋渦產生。這就決定(dìng)亂流潔淨室的流態實質是:突變流;非均勻流。
所以,概括地說,亂流潔淨室的作(zuò)用原理是:當一股幹淨氣流從送風(fēng)口送入(rù)室內時,迅速向四周擴散、混合,同時把差不多同樣數量的氣流從回風口排(pái)走,這股幹淨氣流稀釋(shì)著室內汙染的空氣,把原來含塵濃度(dù)很高的室內(nèi)空氣(qì)衝淡了,一(yī)直達到(dào)平衡。所以氣流擴散得越快,越均勻,稀(xī)釋的技果就越好。
什麽是(shì)“壓差”
大家都知道,“人往高處走,水往低處流”,大自然中的空氣也是隨風(fēng)流動,實際(jì)上這種流體的運動,都離不開(kāi)“壓差”的(de)作用。
在潔淨區內,各個房間相(xiàng)對於室外大氣的壓力差(chà),我們稱之(zhī)為“絕對壓差”。
每(měi)個相鄰房間、相鄰區域的壓力差,我們稱之為“相(xiàng)對壓差”,簡(jiǎn)稱“壓差”。
我們假設A房間(jiān)的絕對壓差為P1,B房間(jiān)的絕(jué)對壓差為P2,那麽A-B之間的壓差為△P=P2-P1。
有時候因(yīn)為語言習慣,我們會把“絕對壓差”和“相(xiàng)對壓差”都簡稱“壓差”,比如我(wǒ)們說“xx房間的壓差”,指的就是(shì)房間對室外的“絕對壓差”,比如我們說“xx房(fáng)間和xx房間的壓差”,指的就是兩個房間的“相對壓差(chà)”。
潔淨室的換氣次(cì)數和壓差(chà)的關係(xì):
一個潔淨室的換(huàn)氣次數與這個潔淨室相對外界的(de)壓差有大小沒有關係的(de)。
換氣次數是某潔淨空間單位時間內總進風量/該空間(jiān)容積的商。空間內的汙染物質越多、潔淨級別越高需要的換(huàn)氣次數越多。
空間的壓力是進(jìn)風量大於回風量的餘量維持某(mǒu)一壓力水(shuǐ)平。
壓差是相鄰空間的壓力之間的差值(zhí)。
“壓差”的作用
因為空氣總是從絕對壓差高的地方流向絕對(duì)壓差低的地方,所以,我們必須保證潔淨度越高的房(fáng)間絕對壓差越高,潔淨度越低的房間(jiān)絕對壓差越低,這樣,當潔淨室在正常(cháng)工作或房間的密閉性受到破壞時(比如開門),空氣都能從潔淨度高的區域流向(xiàng)潔淨度低的區域,使高潔淨(jìng)級別的房間的潔淨度(dù)不受到低級別房間的空氣的(de)汙染和幹擾。
因為這種汙染和交叉(chā)汙染是無形(xíng)的,被很多人所忽視的,同時,這種汙染又是非常嚴重的、不可逆轉的,一旦被汙染,後患(huàn)無窮。所以,我們把潔淨室的空氣汙染(rǎn)列為僅次於'人的汙染”的“第二大汙染(rǎn)源”。
有人說這(zhè)種(zhǒng)汙染可以通過自淨來解決,但是自淨需要時間(jiān),瞬間如果汙染到了房(fáng)間(jiān)的設備設施(shī)、甚至已經汙染到了物料,自淨是沒有任何作用的。
所以,保證壓差控製的必要性(xìng)顯而易見。
GMP對“壓差(chà)”的要求
當根據藥品品種、生產操作要求及(jí)外部環境狀(zhuàng)況等配置空調淨化係統,使生產區有效通風,並有溫度、濕度控製和空氣淨化(huà)過濾,保證藥品的生產環境符合要求。
潔淨(jìng)區(qū)與非潔淨區之間、不同級別潔淨區之間的壓差應當不低於10帕斯卡。必要(yào)時,相同(tóng)潔淨度級(jí)別(bié)的不同(tóng)功能區域(操作間)之間也應當保持適當的壓差梯度(dù)。
設置必要的氣(qì)鎖(suǒ)間和排風;空(kōng)氣潔淨度級別不同(tóng)的區域應當有壓差控製。
應當(dāng)降低未經處理或未經充分處理的(de)空氣(qì)再次進入生產區導致汙染的風險。
潔淨區各房間壓差的確定
下麵是一家製藥企業的車間壓差(chà)平麵(miàn)圖。
室外大氣壓差為0。
一(yī)般區更鞋間設計為5Pa,略高於室外,以前的法(fǎ)規似乎要求車間內一般區對室外需大於10Pa,後來的法規上找不到了,就按照 5Pa 設計了(le)。
規範要求潔淨區與非潔淨區相對壓差大於10Pa,實際上應該是“緩衝間”對於一般區“更(gèng)鞋(xié)間”相對壓差大於10Pa,“緩衝間”才是真正意義上的D級區,緩衝、二更、一更、一般區更鞋間之間保證壓差梯度即(jí)可。
也有(yǒu)專家提出,二更就已經是潔淨區了,法規要求更衣後段符合高級(jí)別潔淨區的靜態要求,我個(gè)人認為(wéi)二更應該(gāi)也算是 D 級區(qū)吧,那麽就要求二更和更鞋大於10Pa。其實一更也是(shì)送潔淨空氣、按照潔淨區來(lái)管理的了。
為了保證各房間有明顯的壓差梯度,緩衝間“絕對壓力”設計為20Pa。
那麽(me)二更15Pa、一更10Pa,更鞋5Pa,這樣才算是一個合理的壓差梯度。
這家工廠的設計是D級走(zǒu)廊、緩(huǎn)衝、二更、一更(gèng)、一般區更鞋間每一個房間之間都安裝了壓差計,有些專家主張“緩衝間”和“更鞋間(jiān)”之間安(ān)裝壓差計就可以了。
壓差計裝(zhuāng)在更鞋間進一(yī)更的門口,就是2根軟管,一根在緩衝間、一根在更鞋間(jiān),顯示的就是(shì)D級潔淨區與非潔淨區之間的壓(yā)差(chà),大於10Pa就OK了,滿足法規要求(qiú)。如果把二更當做D級區(qū),當然也可以測二更與更(gèng)鞋間之間的壓差。
不過通常我們的壓差設計都是足夠大(dà)的,D級走廊設計絕對壓差為25Pa。
D級區各房間對於走廊的相對壓差,根據工藝性質設計,比如,外包(bāo)裝間汙染相對大一些,需對D級走(zǒu)廊保(bǎo)持負(fù)壓,那(nà)麽外包裝間設計絕對壓差為15Pa。待檢成品暫存、清洗間,均設計為對走廊(láng)負壓(yā)。
洗瓶間對走廊微正壓。
這裏有一個非常明(míng)顯的設計缺陷,洗瓶間和走廊之間沒有設計緩衝,這樣很不利於隧道烘箱的各段(duàn)之間的壓差自動平衡的自動化調(diào)節(jiē),因為開關門對隧道烘箱的壓(yā)差平衡(héng)的影響實在太大了(le)。
從D級走廊到C級(jí)走廊,依次絕對壓差為 25Pa、30Pa、35Pa、40Pa、45Pa,設計理由同(tóng)一般區進入D級區,都是為了保證一個叫合理的壓差(chà)梯度,同時C級走廊對D級走廊(láng)相對壓差大於20Pa,即使(shǐ)C級氣閘(zhá)間對於(yú)C級更鞋也(yě)有15Pa,符(fú)合法規要求(qiú)的大於10Pa的規定。
精製因為是(shì)防爆(bào)區,所以,對C級走廊設(shè)計為負壓。
容器清洗、潔(jié)具間也設計為對C級走廊負壓。
同時,潔具間對容器清洗間也有5Pa的負壓。所以容器清洗應該(gāi)設計為40Pa比較合適。
C級走廊進入B級區走(zǒu)廊(láng),絕對(duì)壓差依次為45Pa、55Pa、60Pa。實際在調試過程中,B級區的一更對於C級區走廊,還是要有一(yī)個微正壓。
B級區的各個(gè)功能房間,設計的絕對(duì)壓差為65Pa。
個人(rén)認為,灌裝間和軋(zhá)蓋間應開分開(kāi)設計,同時灌裝間與B級走廊增加一個氣閘間比較合適(shì),因為(wéi)還有另外一個(gè)無菌操作間,以避免交叉汙染。
圖上的壓差標識均為房間對室外的“絕對壓(yā)差”,且圖上標識的為理(lǐ)論數據(jù),也就是說實際每一級別之間的相對壓差都應該(gāi)大於10Pa,那麽每個房間的絕對壓差就都應該大於標識值,如果每一級別都大於標識值的話(huà),實際上層層遞(dì)加,B級區走廊的壓(yā)差遠(yuǎn)不止60Pa,***別(bié)的潔淨功能房間,也遠不止65Pa。
至此,各個房間的絕對壓差設計完(wán)成,壓差平麵圖繪製完成。
上圖是(shì)一(yī)個空調係統的送風、回風(fēng)示意圖
室外新風通過新風濾網過濾後(hòu)進入空調箱,和回風一起通過初效過(guò)濾器、表冷器(qì)、加熱器、中效過濾(lǜ)器、送(sòng)風主管道、送風支管道、各(gè)房間的高效過濾器進入各房間。
每個高效過濾器上有手動調節閥,可以(yǐ)調節各高效之間(jiān)的風量平衡,保證每個房間的送風的(de)均勻性。
每一個房間的支風管上安(ān)裝一台(tái)定風量閥,控製單個房間若幹個的高效過濾器的送風量,當支風管的定風量閥調節餘地足夠(gòu)大時,一旦上遊風量有所波動,定風量閥會隨動,保持(chí)支管的送(sòng)風量的穩定性,也就保證了每個房間送風量(liàng)的穩定性。
當空調箱的送風量裕度足夠大時,隨著初效、中效的衰減。堵塞,總的送風量會有減少的(de)趨勢,如果總風(fēng)管上裝有風量(liàng)傳感器,風量的降低會反饋給風機,讓風機會變頻自動加大送風量,達到自動控(kòng)製空調(diào)箱總送風量的目的。
每個房間的送風量=回風量+泄漏量。
每個房間的送風量能夠自動保持穩定的話(huà),房間的絕對壓差應該與回風量、泄漏量有關。泄漏量與房間的密封性有關,也(yě)就是說,一個房間在關門的時候,相同(tóng)的絕對壓差下泄漏量一定,回風量(liàng)越小,房間的絕對壓差越大,而房間的絕對壓差越大,漏風量也將越大。
根據以上原理,調節房間絕對壓差的方法,就是減少回風量,並盡(jìn)可能保證房間的密封性。
如果開(kāi)門,風量泄漏突然增大(dà),絕對(duì)壓差將會突然降低,大量的風會從門口泄露出去。
如果回風量不減少,房間絕對壓差(chà)的降低,有(yǒu)可能會引起氣流倒灌。
所以,當開門時,或者當送(sòng)風量突然波動、減少時,房間絕對壓差會有降低的趨勢,每個房間的回(huí)風管道上都裝有一個回風(fēng)VAV變風量調節閥,這個(gè)VAV是根據房間的絕對(duì)壓差來控製的。壓差降低時,VAV會關(guān)小,減(jiǎn)少回風量,使壓差保持穩定,壓差升高時時,VAV會開大,增加回風量,使壓差(chà)保持穩定。
對於空調箱來說,風機轉速一(yī)定,送風量一定,回(huí)風增加,新風(fēng)可以自動減少,回風減少時,新風會自動增加。
當新風濾網堵(dǔ)塞時,新風量(liàng)不夠,就需要更(gèng)多的回風來滿足送風量要求,那麽回風增大,就會造成房間的絕對壓差減(jiǎn)少,而回(huí)風VAV就會自動關小,降低回風,這兩個(gè)調節呈現相反方向的矛盾趨勢,當故(gù)障程度超過了係統的可調(diào)節範圍,係統就會打破平衡,房間的絕對壓(yā)差下降,造成氣流混亂。
對(duì)於每個房間來說(shuō),送風量與回風量的差值越大,房間的絕對壓差越大。
對於整個空調係統來說,送風量=回風量+新風量,也就是說新風(fēng)量越大,房間的絕對壓差(chà)越大。
所以(yǐ)潔淨區各潔淨室維(wéi)持正壓差(chà)的壓差風量,需要由室外新風(fēng)補充。
保持壓差所采取的(de)措施
一般的情況下(xià),送風係統采取定風量的方式較多,即首先保(bǎo)證潔淨室送風量相對(duì)恒定,調節潔淨室回(huí)風量或排風量,從而控製(zhì)潔淨室壓差風量,維持潔淨室壓(yā)差值。
在潔淨室回、排(pái)風支管(guǎn)上安裝手動對開多葉調(diào)節閥或蝶閥,調節回、排風量,控製室內壓差。
在空調係統調試(shì)時調好潔淨室內壓差,在空調係統運行過程中,潔淨室內壓差偏離設(shè)定值時,再調節就比較麻(má)煩。
在(zài)潔淨室回(排)風口(kǒu),安裝阻尼層(如單層無紡布、不鏽鋼濾網、鋁合金濾網(wǎng)、尼龍濾網等),能夠有效地保證(zhèng)潔淨室的正壓,但需經常更換作為阻尼層的過濾網,以防(fáng)潔淨室內正壓過高。
在相鄰房間隔牆上安裝餘壓閥,以控製正壓。其優點是設備簡單,可靠,缺點是餘壓閥尺寸比(bǐ)較大,通風量(liàng)有限,不方便安裝,也不方便與(yǔ)風管連接。
在潔(jié)淨室回(排)風支管調節閥閥軸上(shàng)安裝電動執行係統,從而與相對應的閥門配套組成電動調節閥。根據反饋的(de)潔淨室壓差值,微調閥門開(kāi)度,自動調節潔淨室內壓差恢複(fù)到設定(dìng)值。此種(zhǒng)方(fāng)式(shì)用於控製潔淨(jìng)室內壓差比較可靠、精確,在工(gōng)程(chéng)實(shí)踐中應用較多,該係統(tǒng)可安裝在需要顯示(shì)壓差的潔淨(jìng)室或典型潔淨室的回(排)風支管調(diào)節閥(fá)上。
在潔淨室送風支管、回(排)風支(zhī)管上安裝文丘裏風量控製閥。文丘(qiū)裏閥有三種類型——定風量閥,可提供穩定的氣流量;雙穩態閥,可提供兩種(zhǒng)不同(tóng)的氣流量,即最大、最小流量;變風量閥,可通過對(duì)指令(lìng)低於1秒鍾的響應 和(hé)流量反饋信號閉環控製空氣流量。
文丘裏閥具有不受風管壓(yā)力變化影響、反應迅速(小於1秒鍾)、調節精確等特點,但設備比較(jiào)昂貴,適合用在係(xì)統壓差控製必須是高精度、高可靠性的場合。
通過使用定風量閥、雙穩態閥可以嚴格控製潔淨室送風(fēng)量、排風量,從而形成(chéng)穩定的壓差風量,控製潔淨室的壓差穩(wěn)定。
使用(yòng)送風變風量閥對房間進(jìn)行(háng)調(diào)控,使送風管閥流(liú)量追蹤(zōng)排風管閥流量,可形成穩定的壓(yā)差風量,控製潔淨室壓差穩定。
使用送風(fēng)定風量閥(fá)、回(huí)風變風量閥對(duì)房間進行調控,使回風閥跟蹤房間(jiān)壓差的變化,並自動調整房間壓差(chà),可形(xíng)成穩定的壓差風量,控製潔淨室壓差穩定。
常用(yòng)潔淨室規範對壓(yā)差的要求大全
《藥品生產質量管理規(guī)範2010年(nián)修訂)》(簡稱人藥(yào)GMP)規定:
潔淨區與非潔淨區之間、不同潔淨區之間的壓差應當不(bú)低於10Pa。必要時(shí),相同潔淨度級(jí)別的不同功能(néng)區域(操作間)之間也應當保持適當的(de)壓差梯度。
正在修(xiū)訂的《醫藥(yào)工業潔淨廠房設計規範》GB50457,不同(tóng)空氣潔淨度級別的醫藥潔淨室之間以及醫藥潔淨室與非潔(jié)淨室之間的空氣靜壓差不應小於10Pa,醫(yī)藥潔淨室與室外大(dà)氣的靜壓差不應小於10Pa。
此外還要求下列醫藥(yào)潔淨室應與相鄰醫藥(yào)潔淨室保持相對負(fù)壓:
1. 生產過程中散發粉塵的醫(yī)藥潔淨室;
2. 生產過程中使用有(yǒu)機溶媒的(de)醫藥潔淨室;
3. 生產(chǎn)過程中產生大量有害物質、熱濕氣體和異味的醫藥潔(jié)淨室;
4. 青黴素等(děng)特殊藥品的精製、幹燥、包(bāo)裝室及其製劑產品的分裝室;
5. 病原體操作區;
6. 放射性藥品生產區。
《潔淨廠房設計規範》GB50073-2013規定(dìng):
潔淨室(區(qū))與(yǔ)周圍的空間必須維持一定的壓差,並應按工(gōng)藝(yì)要求決定(dìng)維持正壓差或負(fù)壓差。不(bú)同(tóng)等級(jí)的潔淨(jìng)室之間(jiān)的(de)壓(yā)差(chà)不宜小於(yú)5Pa,潔淨區與非潔淨(jìng)區之間的壓差不應(yīng)小於(yú)5Pa,潔淨區與室外的壓差不(bú)應小於(yú)10Pa。
2002年3月頒布的《獸(shòu)藥(yào)生產(chǎn)質量管理規範》農業部11號令(簡稱獸(shòu)藥GMP)規定:空氣潔淨(jìng)度級別(bié)不(bú)同的相鄰(lín)潔淨室(區)之間的靜壓差(chà)應大於5Pa。潔淨(jìng)室(區)與非潔淨室(區)之間的靜壓差應大於10Pa。潔淨室(區)與(yǔ)室外大氣(含與室外直接相通的區域)的靜壓(yā)差應大於(yú)12Pa,並應有指示(shì)壓差的裝置或設置監控報警係統。對生物製(zhì)品的潔淨室車間,上述規(guī)定的靜壓差數值絕對值應按工藝要求確定。
《醫院潔淨手術部建築技術規範》GB50333-2013規定:
相互連通的不同潔(jié)淨度級別的(de)潔淨用房之(zhī)間,潔淨度高的用房(fáng)應對潔(jié)淨(jìng)度低的用房保(bǎo)持相對正壓。最小靜壓差應大於或等於(yú)5Pa,最大靜壓差應小(xiǎo)於20Pa,不應因壓差而(ér)產生哨(shào)音或影響開門。
相互(hù)連通的相同潔淨度級別的潔淨用房之間,宜有適(shì)當(dāng)壓(yā)差,保持要求的氣流方向。
嚴重汙染的房(fáng)間對相通的相鄰(lín)房間應(yīng)保持負壓,最小(xiǎo)靜(jìng)壓差應大於等於5Pa。用於控製空氣傳播感(gǎn)染的手術(shù)室應是負壓手術室,負壓手術室對其吊頂上技術夾層應保持略低於(yú)的負壓差(chà)。
潔淨區(qū)對與其相通的非潔淨區應保持正壓,最小靜壓差應大(dà)於等於5Pa。
《食品工業潔淨用房建築技術規範》GB50687-2011規定:
有(yǒu)可關閉的門窗相鄰(lín)相(xiàng)通的潔淨用房之(zhī)間以(yǐ)及潔淨區與非潔淨區之間應(yīng)保持不小於5Pa的靜壓差,潔淨(jìng)區對室外應保持不小(xiǎo)於10Pa的(de)靜壓差。當生產工藝要求在潔(jié)淨(jìng)用房牆上開有不可關閉的洞口時,洞(dòng)口氣流流向及平均風速應不小於0.2m/s。
有內部汙染產生(shēng)的房間(jiān)宜保持相對負壓,對外(wài)來汙染(rǎn)有(yǒu)控製要求的房間宜保持相對正壓。
《生物安全實驗室建築技(jì)術規範》GB50346-2011規定:
3.3.3三級和四級(jí)生物安全實驗(yàn)室輔助用房的主要技術(shù)指標應符合表3.3.3的規定。
房(fáng)間名稱 | 潔淨度級別 | 每小時換氣次數(次/h) | 與(yǔ)室外方向上相鄰相通(tōng)房間的最小負壓差(Pa) | 溫度(dù)℃ | 相對濕(shī)度(dù) | 噪聲dB(A) | 最低照度lx |
主實驗室的緩衝室 | 7或8 | 15或12 | -10 | 18~27 | 30~70 | ≤60 | 200 |
隔離走廊(láng) | 7或8 | 15或12 | -10 | 18~27 | 30~70 | ≤60 | 200 |
準備間 | 7或8 | 15或12 | -10 | 18~27 | 30~70 | ≤60 | 200 |
二更 | 8 | 10 | -10 | 18~26 | — | ≤60 | 200 |
二更緩衝室 | 8 | 10 | -10 | 18~26 | — | ≤60 | 150 |
化學淋浴(yù)室(shì) | — | 4 | -10 | 18~28 | — | ≤60 | 150 |
一更(脫、穿普通衣、工作服) | — | — | — | 18~26 | — | ≤60 | 150 |
注:如果在準備間(jiān)安裝生物安全櫃,則最大噪聲不應超過68dB(A)。
動物(wù)生物安全實驗室(shì)的解剖間相對大氣(qì)的壓力宜比主實驗室低10Pa。
壓差控製方式(shì)的選擇
1、有些(xiē)企業送(sòng)風、回風都使用定風量閥,送風、回風都比較穩定,那麽對於開 門、關門、人員、物料的(de)進、出對壓差的的(de)擾(rǎo)動,消除能力幾乎為0,不能很好 地保證(zhèng)壓差的動態情況下的(de)穩定性。
2、有些(xiē)企業送風、回風(fēng)都使(shǐ)用變風量閥,結果經常出現調節紊亂的現象,若幹
參數如果都在變化,自控(kòng)係統無所適從,不知道該聽誰(shuí)的指揮了。
3、所(suǒ)以,一(yī)般采用(yòng)送風定風(fēng)量、回風變(biàn)風(fēng)量,是一種相對比較(jiào)好的控製(zhì)方式。
如何維持良(liáng)好的壓差穩(wěn)定性
1、定期更換新風濾網,以減少新風濾網堵塞造成的壓差降低。
2、定期更換初效、中效過濾器,以減少送風量的波動帶來的壓差(chà)混亂。
3、不要頻繁(fán)地開門、關門,以免自控係統反複調節出現失(shī)靈和(hé)壓差紊亂。
4、減少每次開(kāi)、關門時間,以(yǐ)免出現風量泄漏、壓差降低超過係統的調節範圍。
5、關門必須關嚴,否則漏風量過大,會造成(chéng)壓差混亂。