藥廠GMP潔凈空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題探討

作者：中國醫(yī)藥集團武漢醫(yī)藥設計院 趙光甫

摘 要：藥廠GMP潔凈空調(diào)系統(tǒng)當中普遍存在著大量的舊式一次回風系統(tǒng)，對此進行新式節(jié)能型一次回風系統(tǒng)的改造或新建，能夠在制冷空調(diào)方面節(jié)能30％，對全廠節(jié)能的貢獻率約為10％。因此醫(yī)藥制藥行業(yè)的節(jié)能潛力是可觀的，本行業(yè)完全有能力為實現(xiàn)國家綠色GMP的宏觀經(jīng)濟戰(zhàn)略目標作出自己的貢獻。

關鍵詞：藥廠 潔凈空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能 綠色GDP

1、問題的提出

我國“十一五”規(guī)劃中提出了綠色GDP的重要節(jié)能指標，即“單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比‘十五’期末降低20％左右”。這個量化指標，將單位GDP能耗作為中國經(jīng)濟發(fā)展效益的一項硬指標，它不僅涉及到政府或政府官員的政績考核，而且也必將分解到國內(nèi)每一地區(qū)和每一行業(yè)，最終由各行各業(yè)的微觀企業(yè)組織來落實。在這樣宏大的節(jié)能氛圍背景下，我們醫(yī)藥設計企業(yè)是不能置身度外的。可是，在近年來的一些新建或改建的GMP藥廠中，我們發(fā)現(xiàn)一些藥廠業(yè)主或招投標中標施工單位，并沒有貫徹實施設計圖紙上的一些新的節(jié)能設計措施或節(jié)能規(guī)范，他們?nèi)匀恢仪榛蛄晳T于舊的不節(jié)能的價格稍低凈化空調(diào)系統(tǒng)。殊不知，這些耗能大的空調(diào)系統(tǒng)，在生產(chǎn)運行過程中，長年累月，不知不覺地流失了企業(yè)多少利潤。

可見，不節(jié)能的生產(chǎn)工藝，既不利己，又不利于國家和社會,更不利于環(huán)境。因此，本文在針對藥廠GMP凈化空調(diào)系統(tǒng)中數(shù)量多而又最常見的一次回風系統(tǒng)進行節(jié)能改造分析的基礎上，提出了一種新的節(jié)能系統(tǒng)，以期引起工程決策者和專業(yè)人士的關注與探討。

2、藥廠生產(chǎn)工藝特點及其相適應的凈化空調(diào)系統(tǒng)

2.1 一個藥廠，特別是一些大型的綜合制劑藥廠，藥品劑型多、品種多、各種藥品生產(chǎn)對潔凈空調(diào)環(huán)境的控制要求各不相同。一般來說，一種藥品的完整生產(chǎn)過程可以劃分為多個前后互相連接或者互相并行的子過程，各個子過程對環(huán)境的潔凈級別要求不同，運行班次不同，有無交叉污染的可能性不同;對應于此，也就有了廠房中不同的潔凈區(qū)域的劃分。為了滿足和適應藥品生產(chǎn)的這些特點，潔凈空調(diào)系統(tǒng)就有了系統(tǒng)劃分的要求，每一個工藝子過程或相應的潔凈區(qū)域就有一個空調(diào)系統(tǒng)為之服務;這些空調(diào)系統(tǒng)在藥廠實際運行的過程中，根據(jù)生產(chǎn)任務的要求，或者滿負荷同時開啟運行，或者部分負荷幾個系統(tǒng)開啟工作。以上所有這些工藝特點決定了我國藥廠GMP凈化空調(diào)系統(tǒng)對應為區(qū)域成片服務，運行安排靈活，各系統(tǒng)相互獨立，不存在著各系統(tǒng)之間互相聯(lián)系和約束的問題。在發(fā)達國家藥廠設計理念中，存在著全廠新風集中統(tǒng)一處理的系統(tǒng)，因此各系統(tǒng)的運行與否是互相約束的。

綜上所述的諸如此類的特點，決定了我國藥廠凈化空調(diào)系統(tǒng)絕大部分采用了具有新回風功能的一次回風系統(tǒng)，它所服務的空調(diào)區(qū)域不受其它空調(diào)系統(tǒng)制約，具有相對的獨立性，如空調(diào)系統(tǒng)流程圖1所示。在新的《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003）實施以前（2004-04-01實施），我國GMP改造中，大面積采用了這種一次回風方式的凈化空調(diào)系統(tǒng)。

2.2    一次回風系統(tǒng)的不節(jié)能之處。

在空調(diào)系統(tǒng)流程圖1當中，室外新風和房間回風混合以后，進入表冷器冷卻降溫除濕，處理后的空氣干球溫度一般是機器露點溫度（t1=13-15℃左右）;為了控制受控房間的相對濕度（特別是固體制劑等劑型），經(jīng)過表冷器后的空氣，在蒸汽加熱段還要對表冷后的空氣進行加熱回溫，這樣在夏季空氣焓濕處理過程中就存在著冷、熱抵消的能量浪費現(xiàn)象。由于潔凈空調(diào)系統(tǒng)換氣次數(shù)高，系統(tǒng)送風量越大，其冷、熱抵消的能量也就越大。因此，這種舊的一次回風系統(tǒng)在節(jié)能方面存在著很大的隱患。

2.3    節(jié)能型一次回風凈化空調(diào)系統(tǒng)

在空調(diào)系統(tǒng)流程圖2中，室外新風首先經(jīng)過前表冷段降溫除濕，一般處理到室內(nèi)機器露點（t1=13-15℃）后，再與潔凈室內(nèi)的24～26℃的回風進行混合，混合后的溫度根據(jù)新風比的不同，如m=30%～50％，其混合點的溫度也就在18～21℃之間，這就接近了室內(nèi)送風點的溫度，顯然有可能免去了冷、熱抵消的能源浪費現(xiàn)象。如果新風比m＜30％，混合點就有可能在21℃以上，混合風還需要進行二次表冷，以確保室內(nèi)溫濕度要求的可靠。在藥廠凈化空調(diào)系統(tǒng)之中，由于保證正壓和補充局部排風的需要，多數(shù)凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風比均在20％～50％之間，因此在醫(yī)藥工程之中，使用此類一次回風凈化系統(tǒng)是完全可以節(jié)能的，初次設備投資略有增大，但增加不大的這些成本在節(jié)能運行中很快就可以回收。根據(jù)初略估算，藥廠凈化空調(diào)系統(tǒng)按此節(jié)能系統(tǒng)進行改造，其運行能耗的節(jié)約在30％左右。此外，由于藥廠制冷空調(diào)系統(tǒng)的用電量占全廠用電量的30％左右，因此僅此一項就可以為全廠節(jié)能約10％，節(jié)省的能源費用就可想而知了。

2.4    案例對比舉證

鄭州某藥廠固體制劑改造工程室內(nèi)外設計參數(shù)如下：

夏季空調(diào)設計室外計算干球溫度：35.6℃

夏季空調(diào)室外計算濕球溫度：27.4℃

室內(nèi)溫度：24±2℃

室內(nèi)相對溫度：55％±10％

該系統(tǒng)潔凈總送風量Ls=20724m3/h，新風比31％，以下分別按上述兩種空調(diào)系統(tǒng)處理空氣的方式計算表冷器所配置的冷量（送風溫差均為4℃）：

（1）舊一次回風系統(tǒng)所耗冷量

Qi=ρLs（ic-il）

=1.2×20724×(62.0-37.0)

=621720(KJ/h)=173.0(KW)

（ic――空氣混合點的焓值，il――機器露點的焓值，單位均為KJ/kg干）

（2）節(jié)能型一次回風系統(tǒng)所耗冷量

QL=ρ(mLs)?(iw-il) ρLsCpΔt

（新風冷量 二次表冷冷量）

=1.2×0.31×20724x(88-37) 1.2×20724×1.01×1

=418293.0(KJ/h)

=116(KW)

（其中：Cp-空氣定壓比熱，1.01KJ/kg?℃）

二次表冷溫度Δt=1℃；空氣密度ρ=1.2kg/m3

比較上述（1）、（2）兩種情況的計算結(jié)果：

Qi-Ql=173-116=57(KW)，后者節(jié)約冷量57.0KW，節(jié)能率為：57/173=33%。這里計算的僅僅是冷量能源部分，如果再加上能源輸送和傳遞動力，則節(jié)能效果還更加可觀。由此推算節(jié)能經(jīng)濟成本，顯然按此方案所改造的節(jié)能凈化空調(diào)系統(tǒng)所增加的初次設備投資成本，在大約一年所節(jié)約運行費用當中就可以回收，初次設備投資增加率約為10%左右。

2.5    小結(jié)

當前，我國綠色GDP的理念和單位產(chǎn)值節(jié)能20%的國家戰(zhàn)略目標已深入人心，它是我國經(jīng)濟發(fā)展繞不過的一條科學發(fā)展之路。即使是實現(xiàn)了“節(jié)能20%”的目標，我國單位GDP能耗水平在世界水平中還不是處于世界領先地位，與發(fā)達國家相比，還有相當大的距離；比例說是世界能耗最低的瑞士的7倍，是日本的5.6倍，是高能耗美國的3.1倍?？梢姡档退幤飞a(chǎn)企業(yè)的能耗水平，也是一個長期繞不過去的主題任務，而且必須貫徹落實到設計、招投標和施工及運行管理的每一個環(huán)節(jié)中去。本文通過藥品生產(chǎn)過程中凈化空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能案例對比分析說明，目前我國醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能改造的潛力還是非常巨大的，在技術上也不是高不可攀的，關鍵在于要落實到每一個具體環(huán)節(jié)中去。鑒于工程實踐中一些業(yè)主單位和一些工程中標單位一味地去迷戀那些不節(jié)能的便宜設備，有必要建議工程項目的決策者要把各專業(yè)的節(jié)能考核指標放在更加突出的位置上，以免給今后的生產(chǎn)運行留下長期的節(jié)能隱患。

參考文獻

1、嚴德隆，潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的選擇并討論。《潔凈與空調(diào)技術》2006年第2期

2、繆德驊，初論醫(yī)藥潔凈技術及其基本特點。《第18屆國際污染控制學術論壇暨展覽論壇文集》

3、龍惟定，民用建筑怎樣實現(xiàn)降低20%能耗的目標?！杜照{(diào)》2006年第6期

4、《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003）

5、《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2005）