藥廠GMP潔凈空調系統節能問題探討

作者：中國醫藥集團武漢醫藥設計院 趙光甫

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

關鍵詞：藥廠 潔凈空調系統 節能 綠色GDP

1、問題的提出

我國“十一五”規劃中提出了綠色GDP的重要節能指標，即“單位國內生產總值能源消耗比‘十五’期末降低20％左右”。這個量化指標，將單位GDP能耗作為中國經濟發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每一地區和每一行業，最終由各行各業的微觀企業組織來落實。在這樣宏大的節能氛圍背景下，我們醫藥設計企業是不能置身度外的。可是，在近年來的一些新建或改建的GMP藥廠中，我們發現一些藥廠業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能設計措施或節能規范，他們仍然忠情或習慣于舊的不節能的價格稍低凈化空調系統。殊不知，這些耗能大的空調系統，在生產運行過程中，長年累月，不知不覺地流失了企業多少利潤。

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

2、藥廠生產工藝特點及其相適應的凈化空調系統

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、各種藥品生產對潔凈空調環境的控制要求各不相同。一般來說，一種藥品的完整生產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域的劃分。為了滿足和適應藥品生產的這些特點，潔凈空調系統就有了系統劃分的要求，每一個工藝子過程或相應的潔凈區域就有一個空調系統為之服務;這些空調系統在藥廠實際運行的過程中，根據生產任務的要求，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凈化空調系統對應為區域成片服務，運行安排靈活，各系統相互獨立，不存在著各系統之間互相聯系和約束的問題。在發達國家藥廠設計理念中，存在著全廠新風集中統一處理的系統，因此各系統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系統絕大部分采用了具有新回風功能的一次回風系統，它所服務的空調區域不受其它空調系統制約，具有相對的獨立性，如空調系統流程圖1所示。在新的《采暖通風與空氣調節設計規范》（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系統。

2.2    一次回風系統的不節能之處。

在空調系統流程圖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象。由于潔凈空調系統換氣次數高，系統送風量越大，其冷、熱抵消的能量也就越大。因此，這種舊的一次回風系統在節能方面存在著很大的隱患。

2.3    節能型一次回風凈化空調系統

在空調系統流程圖2中，室外新風首先經過前表冷段降溫除濕，一般處理到室內機器露點（t1=13-15℃）后，再與潔凈室內的24～26℃的回風進行混合，混合后的溫度根據新風比的不同，如m=30%～50％，其混合點的溫度也就在18～21℃之間，這就接近了室內送風點的溫度，顯然有可能免去了冷、熱抵消的能源浪費現象。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，以確保室內溫濕度要求的可靠。在藥廠凈化空調系統之中，由于保證正壓和補充局部排風的需要，多數凈化空調系統的新風比均在20％～50％之間，因此在醫藥工程之中，使用此類一次回風凈化系統是完全可以節能的，初次設備投資略有增大，但增加不大的這些成本在節能運行中很快就可以回收。根據初略估算，藥廠凈化空調系統按此節能系統進行改造，其運行能耗的節約在30％左右。此外，由于藥廠制冷空調系統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能約10％，節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外設計參數如下：

夏季空調設計室外計算干球溫度：35.6℃

夏季空調室外計算濕球溫度：27.4℃

室內溫度：24±2℃

室內相對溫度：55％±10％

該系統潔凈總送風量Ls=20724m3/h，新風比31％，以下分別按上述兩種空調系統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）節能型一次回風系統所耗冷量

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）兩種情況的計算結果：

Qi-Ql=173-116=57(KW)，后者節約冷量57.0KW，節能率為：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，則節能效果還更加可觀。由此推算節能經濟成本，顯然按此方案所改造的節能凈化空調系統所增加的初次設備投資成本，在大約一年所節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

當前，我國綠色GDP的理念和單位產值節能20%的國家戰略目標已深入人心，它是我國經濟發展繞不過的一條科學發展之路。即使是實現了“節能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。可見，降低藥品生產企業的能耗水平，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節中去。本文通過藥品生產過程中凈化空調系統節能案例對比分析說明，目前我國醫藥生產企業節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節中去。鑒于工程實踐中一些業主單位和一些工程中標單位一味地去迷戀那些不節能的便宜設備，有必要建議工程項目的決策者要把各專業的節能考核指標放在更加突出的位置上，以免給今后的生產運行留下長期的節能隱患。

參考文獻

1、嚴德隆，潔凈室空調系統的選擇并討論。《潔凈與空調技術》2006年第2期

2、繆德驊，初論醫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，民用建筑怎樣實現降低20%能耗的目標。《暖通空調》2006年第6期

4、《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）

5、《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2005）