实际工程中,医药工业洁净区房间经常出现因为房间工艺设备散热量不同,引起房间温度升高的情况,影响房间操作环境。医药工业洁净区净化空调系统通常为全空气中央空调系统,采用卧式组合式空调机组集中处理空调系统送风温湿度,空调机组一般是根据净化空调系统中典型房间的温湿度信号或回风干管的温湿度信号,控制送风温湿度,同一个净化空调系统,空调系统的送风温湿度只能有一个参数,对空调系统中不同房间因为热湿负荷不同引起的房间温湿度不均衡,无法通过空调机组解决。空调机组送风温湿度只能以满足重要房间或大部分房间为主,实际工程中,因为不同的洁净区房间工艺设备散热量不同,或不稳定,房间操作人员数量不同等原因,房间冷负荷差别较大,引起不同房间的送风温升不同,室温不同,送风温升大的房间可能室温超标,送风温升小的房间,室温达不到设计温度,可能造成房间相对湿度超标。因洁净区房间散湿量不同,也会引起各房间相对湿度的差异。要解决洁净区不同房间温湿度不平衡的问题,还需要采取其他措施:
1.加大有散热设备的房间的送风量,控制房间温升;
2.根据房间散热量情况,散热量相近的房间,划分为同一空调系统,使不同房间送风温升相近,控制不同房间温差;
3.在空调系统房间送风支管设二次表冷器或二次加热器,控制房间温度。
一、加大有散热设备的房间的送风量,控制房间温升
医药工业洁净厂房,洁净区净化空调系统,既要控制洁净区房间温湿度,又要控制洁净区房间洁净度,其房间换气次数往往较大,例如,B级、C级、D级洁净区房间送风换气次数一般为大于 50次/时,大于25次/时、大于15次/时,若房间无工艺设备散热,则房间的送风温升很小,B级洁净区房间约1℃,C级洁净区房间约2 ~3℃,D级洁净区房间约3~5℃,但是,若房间有散热量较大的工艺设备,房间送风温升会高于其他房间,造成不同房间室温不均衡。实际工程中,因为洁净区房间有散热设备,引起房间温升的情况很多。比如,有A级区的房间,因为循环风机的散热引起房间温升。洗瓶灭菌间,因为遂道洗瓶灭菌机表面温度较高,设备散热引起室内温度升高。设置灭菌柜的房间,设置烘箱的房间,都会因为设备运行时,设备表面温度较高,约45~55℃,设备散热,引起室内温升。还有水针剂车间、输液车间浓配间、稀配间等因为配液罐表面温度较高,设备散热、散湿,引起室内温升,一般应控制洁净区房间温度不超过设计值2℃,否则,会影响操作人员的舒适度及室内环境。因为控制洁净度的原因,只能根据房间散热量情况,适当加大散热房间的送风量,控制房间温升在设计允许范围内,比如1.5℃。
空调房间显热冷负荷、房间送风量、房间温升的公式如下:
Qx=P*L*Cp·g*△t/3600
Qx--房间显热冷负荷,KW,有散热设备的房间,近似认为设备散热量等于其形成的冷负荷。
P--空气密度,取1.17kg/m3(20℃时)
L--房间送风量,m3/h。
Cp·g--干空气的定压比热取1.01KJ/ (kg℃)
△t--房间散热设备引起的房间温升,℃。
房间送风量为1000m3/h,房间允许温升1.5℃,则房间内工艺设备散热量为:
Qx=1.17 kg/m*1000m3/h×1.01KJ/(kg℃)*1.5℃ /3600
Qx=0.49KW
根据室内设备的散热量和室内允许的温升,就可以计算出平衡室内设备发热量所需要的送风量。
比如某B级背景、局部A级区洁净室,其A级区循环风系统循环风机散热量为4KW(近似认为其形成的冷负荷为4KW),同一净化空调系统中,其它房间室温为22℃,要求该房间温升不超过1.5℃,那么该房间的送风量应达到:
L=4KW/0.49KW* 1000m3/h
L=8160 m3/h
从上述可以看出,单靠加大送风量,控制室内温升,需要的风量很大,不经济,并且还有一定的温升(比如1.5℃) ,实际上,我们并不希望A级区房间有温升,即使是1.5℃。
另外,必须使足够的空调系统送风与A级区循环风在A级区送风静压箱内充分混合,才能保证A级区温度与室内其它区域温度均衡。
二、合理划分空调系统,平衡房间温湿度。
根据洁净区房间散热量不同,划分空调系统,把散热量大的房间划分为同一个空调系统,根据室内散热情况,加大送风温差,控制室内温度。比如,在无菌制剂车间,把有大面积A级区的冻干间、分装间、灌装间、灌封间等房间,单设一个空调系统,在输液车间,把浓配间与稀配间单设一个空调系统。
三、采用二次表冷或二次加热方式,控制房间温湿度
即是把散热量大的房间划分为同一个空调系统,也不能保证各个房间的温度平衡。每个房间的散热量有差别,工艺操作过程中,有的房间的散热设备会停止运行,比如烘箱运行完毕时,该房间的工艺设备散热量减少了,造成与其它房间的温差。
解决不同散热量的洁净区房间温度不平衡的另一种方式,是在房间的送风支管上设二次加热器或二次表冷器。根据房间温度变化情况,控制二次加热器或二次表冷器的热量或冷量,控制房间温度恒定。
(1)采用二次加热器
采用二次加热器,需要加大空调系统送风温差,首先,空调系统的送风温差要保证空调系统内散热量大的房间的室温不高于设计温度,对于散热量小的房间增加二次加热量,提高室内温度。采用二次热器,不存在结露的问题。
(2)采用二次表冷器
采用二次表冷器,可以适当减少空调系统送风温差,空调系统的送风温差仅保证空调系统内散热量小的房间室温不高于设计温度,散热量大的房间,采用二次表冷器降低送风温度,加大送风温差。
从以上可以看出,采用二次加热器会造成冷热量抵消,浪费能量。但采用二次表冷器可能会造成二次表冷器结露,滋生细菌,需排冷凝水,运行稍复杂。
四、采用二次表冷器控制房间温度的方式。
(1)采用二次表冷器,空调系统划分可以不考虑房间散热量不均衡的问题,不同散热量的房间可以划分为同--个净化空调系统中,减少空调系统数量,通过二次表冷器来控制不同房间温度。
(2)对于没有额外散热设备的房间,可以通过空调系统送风控制室内温度,只对有额外散热设备的房间设置二次表冷器。比如有A级区房间、洗瓶间、灭菌间、配料间等,减少二次表冷器数量。
(3)采用高温冷冻水,避免二次表冷器结露
二次表冷器可以采用较高温度的冷冻水,避免二次表冷器结露。比如洁净区室内的计算温、温度为22℃、55%,空调机组送风的露点温度为12.5℃,二次表冷器冷冻水供回水温度可采用14/18C。按冷冻水进水温度与表冷器出风温度差4℃计,二次表冷器出风温度可以达到18'℃,相对室温22℃,有4℃送风温差,一般可以满足洁净区房间散热量的要求。若房间散热量特别大,或房间换气次数较小,应经过计算,加大房间送风量,保证房间送风温差不超过4℃,即室温不超过22℃。
(4)二次表冷器需全年运行,所以二次表冷器冷冻水系统宜单设。二次表冷器冷量一般很小,可采用小型风冷型一体化冷水机组(含小型风冷冷水机组、风冷冷凝器,冷水箱,冷水循环泵等)。
(5)二次表冷器的设置,有A级区的房间二次表冷器宜设在A级区循环风机箱内或循环风管内,因为循环风量大,且为室内回风,温度较高,二次表冷器降温后不易结露。
其它有散热设备的房间,二次表冷器可设在房间送风支管处,房间有多个送风口时,各个送风口支管应合并,二次表冷器可设在合并支管上。
对于没有额外散热量的房间,可以通过空调系统送风,控制室内温度,不设二次表冷器。
(6)二次表冷器的室温控制
二次表冷器回水管装电动温控阀,根据室内温度,控制二次表冷器的冷冻水流量,控制送风温差,保证室内温度恒定。室内散热设备不运行时,二次表冷器回水管温控阀可能关闭。
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