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空调系统在现代制药工厂的应用
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空调系统在现代制药工厂的应用【1】
摘要：洁净空调系统在制药工程生产过程中的应用对其工艺环境的控制方面起到很大作用，确保了药品质量。
文章首先介绍了洁净空调系统的组成以及制药工厂药品生产环境的要求，然后在此需求下分析了洁净空调系统在现代制药工厂中的应用。
关键词：空调系统;制药工厂;现代化;温度湿度
随着我国现代化技术的发展，医药行业也逐渐将这些现代化技术引入到生产过程中。
在贯彻GMP意识的需求下，现代制药工厂为了不断提高所生产产品的品牌力量以及产品验证的质量，使得集中式洁净空调在现代制药工厂得到了越来越广泛的应用。
1 洁净空调系统的组成
将洁净空调系统应用到现代制药工厂中来的目的就是让厂房空气的洁净度、相对湿度、空气流速以及温度等保持在合适范围内，从而满足生产要求。
1.1 洁净空调系统的组成部分
目前广泛应用于现代制药工厂的空调系统主要包括加湿段、加热段、风门、风机、表冷段以及过滤器等组成部分。
1.2 洁净空调系统过滤器的作用
在洁净空调系统中，过滤器是最重要的组成部分，有初效、中效、亚高效以及高效等各种类型。
过滤器主要用于过滤空气中的杂质，避免空气污染物对药品质量造成影响。
对于制药工厂来说，其药品质量至关重要，因此在实际应用过程中，制药工厂一般都会同时使用初效、中效以及高效过滤器这三种级别的过滤器。
2 制药工厂药品生产环境的要求
2.1 温度与湿度
在制药工厂的药品生产过程中，对环境的温度与湿度都有一定要求。
在洁净区，温度一般需要控制在18到26℃之间，而相对湿度则需要保持在45%到65%RH范围内。
空调系统通过调节加热段蒸汽或者表冷段冷冻水流量的方式进行温度调节，而湿度则是通过冷冻水除湿或是调节蒸汽加湿的方式进行控制。
2.2 压差
不同洁净室之间的静压差不可小于5帕，而非洁净区和洁净区之间的静压力差则不应该小于10帕。
对于容易产生粉尘、易燃易爆气体以及有毒气体的洁净室，应该让其与邻近洁净室保持在相对负压状态，具体可以通过Dwyer2000微压计进行测量。
2.3 新风与回风比
空调系统的新风与回风比需要通过计算得到，并且在进行正常生产以后就很少会再随着季节的变化而发生变动。
3 洁净空调系统在现代制药工厂中的应用
在制药工厂，生产要求不同所需的洁净空调数量也不一样。
因此现代制药工厂往往通过网络对多个空调系统进行控制，具体包括一个中央工作站和若干子系统等组成部分。
如果工厂的生产规模比较小，那么一般就只包括子系统而不设置中央工作站。
以下以具体实例分析洁净空调在现代制药工厂的应用。
某现代制药工厂采用一台单元控制器对整套空调机组进行控制，同时还配备有调节阀、压差开关、温度与湿度传感器以及相关附件，通过它们的连接实现了空调系统的参数监测和控制功能。
3.1 厂房冬季的温度与湿度控制
该空调控制系统通过温度传感器对室内温度进行测量，然后将测量结果作为检测信号对热水阀门进行控制，从而实现调节室内温度的功能。
一般情况下，制药工厂冬季的温度需要控制在(21±2)℃左右。
冬季时候由于室外空气非常干燥，因此需要使用风管湿度传感器来测量空调系统回风管道中的空气湿度。
正常情况下，制药工厂冬季时候的湿度应该保持在(55±10)%RH左右。
3.2 过度季节的空调系统控制
在过度季节，由于外界条件比较稳定，因此洁净室的温度与湿度变化不大，为了节约能源，只开风机就可以满足药品生产的基本要求。
如果感觉外界空气的湿度比较高，可以通过单元控制器对运行程序进行修改。
3.3 厂房夏季的温度与湿度控制
空调控制系统通过风管传感器来测量回风管道的回风温度，然后利用单元控制调节冷冻水阀门来控制温度，一般夏季时候，制药工厂的温度需要控制在(23±2℃)左右。
夏季时外界的湿度比较大，使用冷冻水可以在控制温度的同时起到除湿的作用，让洁净室的湿度保持在生产工艺所要求的范围中。
3.4 过滤器压差检测以及报警
在空调系统中，三级过滤器的清洗信号以压差开关为准，同时，压差开关同时还是高效过滤器的抽检报警信号。
在实际调查过程中发现，很多制药工厂的洁净空调系统在正常运行一段时间以后排风效果就会明显下降，这样的情况很可能就是由于过滤器阻塞所导致的。
因此在制药工厂应用洁净空调系统的时候，需要注意检测压差并建立相应的报警体系，以免正常生产受到影响，导致经济损失。
4 洁净空调系统的节能
在制药厂的空调系统中，出于室内相对湿度的要求，需要将室外新风与室内回风进行混合然后经冷却到露点温度以后在此进行升温，当混合气达到送风温度后送入洁净车间使用。
这一过程中会消耗大量能源，造成浪费。
而由于孔教系统本身都非常耗能，因此无形中给制药厂的经营带来了更大的经济分担。
为让制药厂的空调系统发挥更好的应用效果，我们需要找到节能方法。
经过分析我们知道，洁净空调系统的送风温度比常规空调要高很多，因此如果制药厂的洁净要求越高，换气次数就越多，再热过程就会造成更大的能源浪费。
而所需再热量与新风的湿度有着非常密切的关系，因此如果预先对新风进行除湿，然后再与回风混合，那么温度就会维持在送风温度附近，所需的再热量自然就会减少。
5 结语
药品质量的重要性决定了其生产过程中各环节的生产条件都需要进行严格控制。
也因此使得洁净空调系统在制药工厂的生产过程中得到了日益广泛的应用，已经成为生产环节必不可少的一个重要组成部分。
在这样的情况下，不断提高洁净空调系统的控制功能并使用其对生产过程进行控制已经非常必要。
同时，出于节能环保的需要，在确保其正常运行功能的前提下，我们还需要通过预先对新风进行除湿来提高洁净空调系统的节能效果，让我国的制药行业更好地向前发展。
参考文献
[1] 张小芬.卷烟厂空调系统负荷特性及新型中央空调系统研究[D].东华大学，2012.
[2] 朱伟根.电子记录系统在现代制药生产过程中的作用与应用[J].医药工程设计，2010，(4).
[3] 张蕾.大温差水源热泵冷冻水系统的应用分析[J].科技致富向导，2013，(1).
制药厂空调自控系统节能设计【2】
【摘 要】 本文根据制药行业空调系统普遍高能耗现状，提出了制药厂空调系统自动化的现实意义，并结合制药行业空调系统的工艺特点，分析并设计了相应的自控节能解决方法。
【关键词】 制药厂空调 自控系统 节能
目前，制药行业普遍采用洁净空调系统，据不完全统计，空调系统的能源消耗一般占到药厂总能源消耗的30%～40%，采用自控系统势在必行。
药厂洁净空调设计使用自控系统不仅能为其车间提供一个符合国家药品GMP规范的严格、安全、高效、合理的生产环境，而且还可以减少能源消耗，降低空调运行和管理成本，达到提高效益，节约能源，保护环境的目标。
1 空调自控系统变风量控制节能方案
制药行业空调自控系统普遍采用变风量控制方案，主要基于以下两个原因。
(1)相对于负荷变动范围小，温湿度调节精度低的定风量空调系统(CAV)而言，变风量空调系统(VAV)具有调节负荷能力强，对温湿度控制精度高等优良特性，特别适合药厂这种对空调要求高的场所使用。
由于空调房间的内部原因，如发热设备启动，人员流动等产生的平均负荷为峰值负荷的80%，而外部因素，如太阳热辐射等，所产生的平均负荷仅为峰值负荷的60%左右。
因此，与CAV系统相比，VAV系统可使建筑能耗降低20%～30%。[1]
(2)药厂空调系统一般是按照洁净区域最大能量负荷进行设计，但是在实际设备运行中，空调系统由于洁净要求不一样，昼夜生产要求相异造成风机电机频率不同，开机数量也不相同，于是药厂空调大部分时间是处于“大马拉小车”的部分负荷状态，实际能源交换量远小于设计值，这势必造成能源不必要的浪费。
因此药厂车间采用控制风机转速的变风量控制(VAV)有现实需求，目的使风量随系统负荷和要求的变化而作相应的改变。
药厂空调系统普遍采用大型风机集中送风的空调方式，为保证合适的压差梯度，洁净房间的送风和回风都固定阀门开度。
根据不同药品的生产要求，采取不同的洁净要求和换气次数，直接要求系统风量有所调整。
另外，停产的静态风量和生产中的动态风量也不一样，需要考虑生产排风机开启后导致排风量突然增大和人员、机器造成环境负荷增加的情况。
因此在空调系统中引入总风量控制法是调控变风量空调的有效方法。
总风量控制法是根据系统各末端装置的设定风量计算出系统总风量需求，并通过调节送风机转速来满足系统总风量需求。
[2]在硬件设计中考虑采用DDC或PLC进行变风量控制，通过传感器直接读取各个VAV末端装置的送风流量。
通过加权平均算法进行叠加计算，得出这时系统总风量需求，再根据各转速下的风机性能曲线，得出固定静压时其转速与流量公式，最后将公式编入DDC或PLC控制器程序中，控制器根据公式计算结果和生产要求合理调整总风机的风量。
在实际应用中，空调运行一般采用三段运行状态：正常运行状态，值班风机状态和消毒运行状态，并结合当时情况适当调整。
表1是某针剂制药车间采用风量控制法统计的节能效果表。
2 空调自控系统温湿度优化控制节能方案
药厂空调系统是一个典型的大延时大惯性系统，系统中控制的关键对象是一个大迟延对象――回风温湿度。
因此在自控设计中不能用简单的过程控制手段来处理，必须要充分考虑到制药厂洁净室温湿度控制原理，利用适当的控制优化手段，这样不仅能够精确控制，而且还能起到节能的目的。
(1)选择控制：选择控制设计主要运用于箱体表冷器对于降温和除湿这两种参数的影响：如果由于某种原因使得洁净室内温度下降，则控制器的输出信号增加，使得冷冻水阀门关小，以减少进入表冷器里面的冷冻水水量，从而使洁净室内的温度升高。
同时，由于表冷器内冷冻水量的减少导致其对空气除湿能力的下降，致使洁净室内的空气湿度增加。
这种情况下，温度和湿度两个控制输出信号均施加于冷冻水阀门执行器，此时控制器内部如果没有面对这种情况的优化程序设计的话，就会出现同时进行加热和冷却的情况，结果肯定不满足节能的要求。
此时可以根据实际情况利用MIN选择器选择相对低信号，即偏差较大者。
如果湿度输出信号低于温度输出信号，则通过MIN选择器选择冷水阀暂时接收湿度的输出信号，并进行调节，使湿度变化趋于给定值。
这样就能够同时满足对具有相互影响的温湿度的调节精度，达到减少冷热抵消的节能效果。
图1为选择调节方框图。
(2)死区控制：当回风温度落入死区区间内时，若用传统PID控制必然导致阀门频繁动作，温度也随之大幅波动，不利于节约能源。
此时可考虑变化的PID控制方式，就是当实时参数与设定值相差大时，设计控制强度大一些，当实时参数与设定值相差小时，设计控制强度小一些。
也可以采取当实时参数进入设定值的偏差范围时，冷(热)水阀保持不变开度的死区处理方法。
3 结语
洁净空调系统是制药厂的耗能大户，在空调自控系统中设计变风量控制，温湿度优化控制等节能控制方案是切实有效的好方法，但是各种节能措施都有自身的局限性和应用范围，应考虑不同药厂的工程需求，提出相应的解决方案，使自控系统发挥最佳的运行效果。
参考文献：
[1]沈沁.浅谈节能变风量空调系统[J].山西建筑，2007，33(22)：236-237.
[2]黄中耀.在变风量空调系统中应用变频调速技术的节能分析[J].广西城镇建设，2009：105-108.
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