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醫(yī)藥行業(yè)新版GMP實(shí)行后的節(jié)能技術(shù)探討

【作者/來自】網(wǎng)站管理員 【發(fā)表時間】2019-1-22 【點(diǎn)擊次數(shù)】1818

《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010 年修訂)》(以下簡稱新版GMP)自201131日起執(zhí)行以來,一直受到廣大醫(yī)藥企業(yè)、相關(guān)設(shè)計院、施工單位及相關(guān)人員的熱議。因?yàn)樾掳?/SPAN>GMP的目的就是要促進(jìn)醫(yī)藥行業(yè)資源向優(yōu)勢企業(yè)集中,淘汰落后生產(chǎn)力,培養(yǎng)具有國際競爭力的企業(yè),使得藥品更加安全,潔凈等級標(biāo)準(zhǔn)的變化及換氣次數(shù)的增加,使得潔凈室需要的風(fēng)量更大,因此如何更加安全而又節(jié)能的實(shí)現(xiàn)潔凈室及受控環(huán)境就成了我們現(xiàn)在面臨的一個問題。

合理的節(jié)約初投資,節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,從而降低醫(yī)藥企業(yè)生產(chǎn)成本,最終福利于社會。

1 能耗通病及節(jié)能措施

對于一個綠色建筑而言,圍護(hù)結(jié)構(gòu)(墻體保溫)、暖通、電氣照明是節(jié)能最重要的組成部分。

首先,潔凈圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能對潔凈室節(jié)能起到非常重要作用。以上海為例,潔凈室溫度通常在22~24℃,而夾層溫度達(dá)40~50℃。目前潔凈室都推崇嵌入式燈具,加上風(fēng)口高效的開孔,使得潔凈室頂板開孔面積較大,如果保溫不好,冷橋過多,將使得大量潔凈室冷量滲漏到夾層,浪費(fèi)空調(diào)能源。同時,也可能產(chǎn)生冷橋積水等問題,不利于潔凈室運(yùn)行管理。

其次,潔凈室照度通常在350 lx,燈具數(shù)量較多。燈具的耗電量在潔凈室日常運(yùn)行中不可忽視。隨著節(jié)能改造的深入,越來越多業(yè)主將T8燈管改成T5節(jié)能燈管,目前有一種趨勢是使用LED燈。LED燈可以比普通燈管節(jié)能 40%~50%。這樣可以節(jié)約一大筆運(yùn)行費(fèi)用,同時LED壽命比普通燈管長,減少燈管維修等費(fèi)用,降低更換燈具時給潔凈室受控環(huán)境帶來污染的風(fēng)險。另外,在設(shè)計中可以考慮總開關(guān)的方法,在非凈化區(qū)設(shè)置一個可以關(guān)潔凈區(qū)燈具的開關(guān),避免因下班忘了關(guān)潔凈室里面燈具,而重新更衣進(jìn)潔凈室,或者疏于管理,個別人沒有按照正規(guī)進(jìn)入潔凈室流程進(jìn)入潔凈室關(guān)燈,對潔凈室安全產(chǎn)生影響。

1.1 電氣節(jié)能

新版 GMP 實(shí)行后,換氣次數(shù)增加,導(dǎo)致制冷機(jī)等公用工程設(shè)備耗電量占藥廠總電量比例增加,因此合理控制這些設(shè)備電動機(jī)電能浪費(fèi)是節(jié)能重點(diǎn)之一。電動機(jī)不合理耗電的原因主要為:

a)在電動機(jī)拖動系統(tǒng)中,往往以最高負(fù)載量加上裕量來設(shè)計參數(shù)及選型,而在實(shí)際的運(yùn)行中,相當(dāng)部分的電動機(jī)并非滿載運(yùn)行,而是工作于滿電壓、滿速度但是負(fù)載卻較小的狀態(tài)。

b)由電動機(jī)設(shè)計和運(yùn)行特性可以知道,電動機(jī)在滿載運(yùn)行時效率最高,功率因數(shù) COSf 最高;輕載運(yùn)行效率降低, COSf 也降低,空載時COSf 甚至降到 0.3 以下,所以在輕載、變載、輪空負(fù)載運(yùn)行時電動機(jī)的電能浪費(fèi)較大。

目前常用的節(jié)能技術(shù)有變頻技術(shù)、就地電容補(bǔ)償及負(fù)載自適應(yīng)矢量控制。

負(fù)載自適應(yīng)矢量控制技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)。原理如下:從1可知電動機(jī)的負(fù)載特性,負(fù)載不變輸入電壓的過大或過小都會導(dǎo)致電流增加,從而電能浪費(fèi)增加。

輸入電壓不變,負(fù)載的增加或減少都會導(dǎo)致電流增加,從而電能浪費(fèi)增加。

只有在 XY、Z 點(diǎn)上電流和電能消耗最小。

“負(fù)載自適應(yīng)矢量控制”原理是,在線實(shí)時檢測電動機(jī)的負(fù)載率,當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載從 100% 降到50%,再降到 30%,根據(jù)設(shè)備電動機(jī)的負(fù)載變化率,實(shí)時負(fù)載自適應(yīng)檢測數(shù)據(jù)處理,并在線調(diào)整電動機(jī)的輸入電壓(V)和負(fù)載電流(I),使其工作點(diǎn)始終保持在 X、YZ 點(diǎn)(節(jié)能點(diǎn))上運(yùn)行,從而最大限度地降低電動機(jī)在運(yùn)行時的電能消耗,達(dá)到既能滿足設(shè)備使用要求又能節(jié)電的目的。

最后,暖通在潔凈室能耗中占的比重非常大,也是節(jié)能重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。

1.2 保溫

保溫是一種最簡單、效果最好的節(jié)能方法。制藥廠房風(fēng)管和管道通常較長,在運(yùn)輸介質(zhì)過程中能量損耗是一個相當(dāng)可觀數(shù)值。在實(shí)際施工中,風(fēng)管法蘭連接處、管道異型處都是施工易發(fā)生質(zhì)量問題的部位,這些部位保溫材料厚度不夠,膠水太少致使保溫粘貼不牢,還有支架的冷橋,這些部位不加以嚴(yán)格檢查,日后運(yùn)行后能源浪費(fèi)將非常嚴(yán)重。

另外,設(shè)備保溫也是一個非常重要的內(nèi)容。曾經(jīng)有一個藥廠洗瓶間在調(diào)試時就發(fā)現(xiàn)房間溫度一直高于 30℃,無法降到設(shè)計溫度。經(jīng)與設(shè)備廠家聯(lián)合勘查,發(fā)現(xiàn)是隧道烘箱第一段的溫度非常高,熱量全散發(fā)到房間了。解決這個問題只有2個辦法:1 個是增大房間換氣次數(shù),達(dá)到42 /h以上;或者將該部分及其連接的管道進(jìn)行保溫。經(jīng)與相關(guān)單位協(xié)商,最后選擇的是方案 2。由這個案例可以看出,合理的保溫可以大大降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。

1.3 換氣次數(shù)

新版 GMP 實(shí)行后,換氣次數(shù)較以前“醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范”(GB 50457-2008)有較大變化,見1

按照新版GMP,通常B級在40/h~60/h,C  20  /h ~40  /h。這里就可能產(chǎn)生一種誤區(qū),為了安全,所有換氣次數(shù)都取最高值,如B級統(tǒng)一取 60  /h,這對業(yè)主初投資和日后運(yùn)行成本都產(chǎn)生很大影響。其實(shí),換氣次數(shù)大小是由房間的潔凈度等級、最終指標(biāo)和房間冷(熱)負(fù)荷決定,同樣是B級,如果房間設(shè)備發(fā)塵少,設(shè)備自動化程度高,操作人員少,操作人員工作習(xí)慣和防護(hù)好,這樣換氣次數(shù)也不一定要達(dá)到60  /h;反之,設(shè)備及生產(chǎn)過程產(chǎn)塵量較大,工作人員密集,設(shè)備及生產(chǎn)過程發(fā)熱量大,B60/h也可能不夠。因此,節(jié)能關(guān)鍵在于根據(jù)每個項(xiàng)目實(shí)際情況計算換氣次數(shù)。方法如下:

a)確定潔凈室的設(shè)備、人員情況;

b)確定潔凈室發(fā)塵量;

c)計算室內(nèi)單位容積發(fā)塵量;

d)根據(jù)發(fā)塵量和室內(nèi)含塵濃度計算理論換氣次數(shù) n1;

e)按下式計算人員靜止時的單位容積發(fā)塵量,然后按照2算出修正系數(shù)。

G=4q+0.5)× 104(粒 /m3·min

式中:q 為人員密度(人 / m2)。

f)計算換氣次數(shù) n=A × n1(次 /h

1.4 全新風(fēng)切換

制藥廠房換氣次數(shù)較大,所有空調(diào)箱風(fēng)量也較大,如何合理利用室外新風(fēng)節(jié)能,減少冷凍水使用,可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約。GB 50189-2005 5.3.6 條明確提出該項(xiàng)節(jié)能措施。由于醫(yī)藥產(chǎn)品特殊性,該項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域還沒有大規(guī)模推廣。在過渡季,新風(fēng)量的控制與工況的轉(zhuǎn)換,采用新風(fēng)和回風(fēng)的焓值控制方法,空調(diào)系統(tǒng)采用全新風(fēng)或增大新風(fēng)比運(yùn)行,可以節(jié)省空氣處理所需消耗的能量。2為利用焓值切換的原理圖。

由圖2可以看出,當(dāng)過渡季節(jié),通過閥門調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)節(jié)能通風(fēng),減少冷凍水用量,從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

1.5 熱回收全新風(fēng)切換

在制藥廠房辦公樓等設(shè)計中,可以采用轉(zhuǎn)輪熱回收技術(shù),節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,如3。

但在涉及藥品生產(chǎn)的核區(qū)域,由于新版GMP38 條規(guī)定,設(shè)計中減少交叉污染,轉(zhuǎn)輪回收技術(shù)需要經(jīng)過風(fēng)險分析,不可以盲目使用。如確實(shí)不可以使用轉(zhuǎn)輪熱回收,可以采用新風(fēng)和排風(fēng)并利用乙二醇等介質(zhì)進(jìn)行間接熱回收。

1.6 更衣間變風(fēng)量設(shè)計

新版 GMP 實(shí)施后,B 級更衣間設(shè)計和以往有較大區(qū)別。由于更衣間的特殊性,沒有什么生產(chǎn)設(shè)備,如果再沒有人員更衣時,取60/h換氣次數(shù)來維持 B 級,實(shí)踐證明有些保守。而更衣間在生產(chǎn)過程中,使用時間非常小,大部分時間更衣間都處于無人狀態(tài)。因此合理進(jìn)行更衣間設(shè)計,減少無人期間換氣次數(shù),也成為節(jié)能的一個措施。目前,一些藥廠B級更衣間采用FFU設(shè)計,當(dāng)有人員準(zhǔn)備進(jìn)入更衣間時,按動開關(guān),FFU啟動,換氣次數(shù)達(dá)到60  /h;當(dāng)無人員進(jìn)出時,FFU 關(guān)閉,采用高效送風(fēng),換氣次數(shù)降低。這樣大大減少了更衣間不使用期間能源浪費(fèi),同時,通過控制又保證了人員進(jìn)出的安全。

1.7 選擇高能效水泵、冷水機(jī)組和風(fēng)機(jī)

1.8 選用節(jié)能產(chǎn)品

國家一直提倡使用節(jié)能產(chǎn)品,目前該產(chǎn)品市場價格較高,但高效能設(shè)備運(yùn)行確實(shí)可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,節(jié)約地球資源。因此在這里還是建議廣大投資者和設(shè)計師,從長遠(yuǎn)角度考慮,多采用節(jié)能產(chǎn)品。

1.9 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計阻力合理

現(xiàn)在變頻技術(shù)已經(jīng)非常普遍,但同時產(chǎn)生一個問題,一些人不去計算風(fēng)管阻力,根據(jù)類似項(xiàng)目選擇風(fēng)機(jī)壓頭,同時加上系數(shù)。導(dǎo)致變頻器和風(fēng)機(jī)電機(jī)無法在效率最高點(diǎn)運(yùn)行,既增大了投資,又浪費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用,同時對設(shè)備安全產(chǎn)生隱患。因此要合理設(shè)計分系統(tǒng)阻力,盡量使管道沿程阻力自然平衡,不要通過閥門等人為阻力,進(jìn)行設(shè)計和施工。

1.10 風(fēng)管漏風(fēng)

風(fēng)管漏風(fēng)是目前潔凈室系統(tǒng)能源浪費(fèi)的一個普遍問題。解決這個問題關(guān)鍵有兩個:一個是加強(qiáng)空調(diào)箱的設(shè)備氣密性檢查,選擇符合國家要求的產(chǎn)品,漏風(fēng)量不大于 1%;另外,要加強(qiáng)風(fēng)管制作工藝,采用合理的加固措施,目前應(yīng)用比較多的共板法蘭風(fēng)管,其加工應(yīng)按照07K133圖集標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作和安裝,漏風(fēng)量參考值見3。

控制好風(fēng)管漏風(fēng)另一個重要措施是進(jìn)行過程監(jiān)控,在風(fēng)管漏風(fēng)檢測時及時發(fā)現(xiàn)問題,減少日后損失。具體方法見GB 50243-20024.2.5條。

矩形風(fēng)管的允許漏風(fēng)量應(yīng)符合以下規(guī)定:

低壓系統(tǒng)風(fēng)管 QL 0.1056 P0.65。

中壓系統(tǒng)風(fēng)管 QM 0.0352 P0.65。

高壓系統(tǒng)風(fēng)管QH 0.0117 P0.65。

式中:QL、QM、QH為系統(tǒng)風(fēng)管在相應(yīng)工作壓力下,單位面積風(fēng)管單位時間內(nèi)的允許漏風(fēng)量[m3/(h·m2)];P 為風(fēng)管系統(tǒng)的工作壓力(Pa)。

1.11 深度冷卻節(jié)能技術(shù)

常規(guī)醫(yī)藥凈化空調(diào)存在的問題:

1)溫濕度同時處理的高能耗問題。

2)難以適應(yīng)室內(nèi)熱濕比的變化。

3)表冷器濕工況運(yùn)行,易生霉菌,引起各種空調(diào)病。

深度冷卻技術(shù)(見4、圖5)的特點(diǎn)如下:

1)穩(wěn)定的除濕能力—當(dāng)室內(nèi)余熱余濕發(fā)生變化或室外氣象條件發(fā)生變化的時候,該機(jī)組均能夠?qū)⑹覂?nèi)溫濕度穩(wěn)定地保持在所要求的狀態(tài)。

在表冷器后設(shè)置直接蒸發(fā)深度除濕再熱裝置,與表冷器兩級接力,可有效實(shí)現(xiàn)最低8℃的低露點(diǎn)控制。

2)顯著的節(jié)能效果—系統(tǒng)綜合節(jié)能 10%以上。

3)節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)初投資。

由于機(jī)組自帶只膨冷源,可減少冷水機(jī)組裝機(jī)容量,并實(shí)現(xiàn)過渡季節(jié)節(jié)能運(yùn)行。

4)更有效的衛(wèi)生保證—空調(diào)機(jī)組表冷器近似干工況運(yùn)行,避免水盤積水滋生細(xì)菌,有效控制空調(diào)病的發(fā)生。

1.12 熱管輔助節(jié)能技術(shù)

熱管技術(shù)目前應(yīng)用廣泛,它由蒸發(fā)器、冷凝器、管內(nèi)工質(zhì)組成。通過制冷劑在高溫側(cè)吸熱低溫側(cè)放熱,實(shí)現(xiàn)無動力節(jié)能(見6)。7為焓濕圖。

2 其他節(jié)能技術(shù)

隨著越來越多的節(jié)能技術(shù)在醫(yī)藥行業(yè)中應(yīng)用,本文因篇幅有限,只對節(jié)能措施做簡單描述。

2.1 置換通風(fēng)技術(shù)

中藥制藥前處理等房間,由于其工藝特殊性,發(fā)熱量較大同時伴生部分污染物,房間高度較高,而操作區(qū)占整個房間體積較小,如果考慮采用置換通風(fēng)技術(shù),既可以保證操作區(qū)人員的需求,同時又節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

2.2 地源熱泵

在我國東北地區(qū),部分城市因城市的藥廠建造在遠(yuǎn)離市區(qū)地方,同時該地區(qū)城市供水資源有限,甚至沒有。并且,這些地區(qū)地下水資源相對豐富,目前地下水水源熱泵在這些地區(qū)都有應(yīng)用。不過,需要注意的是,該項(xiàng)技術(shù)使用需要考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和政府的要求,不可以盲目復(fù)制。

2.3 自控設(shè)計,能量監(jiān)測

自控變頻技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù),同時建立起自控能耗監(jiān)控系統(tǒng),對日常運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,取得第一手運(yùn)行資料,為日后節(jié)能改造和類似項(xiàng)目設(shè)計提供真實(shí)數(shù)據(jù),這樣可以從實(shí)際角度解決能耗過大問題。

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