医药工业洁净厂房净化空调系统设计

来源：昊锐整理编辑 | 时间：2023-04-07 | 浏览：0

医药工业洁净厂房净化空调系统设计

实施GMP的目的是在药品的制造过程中，防止药品的混批、混杂、污染及交叉污染。它涉及到药品生产的每一个环节，而空气净化系统是其中的一个重要环节。医药工业洁净厂房的主要任务是要控制室内悬浮微粒及微生物对生产的污染，以及防止交叉污染。

第一节医药工业洁净厂房的环境控制要求

医药工业洁净厂房环境控制的主要目的是为了防止因污染或交叉污染等任何危及药品质量的情况发生。药厂洁净技术应用一定要根据生产的药品类型、生产规模和中、长期发展规划来进行。

药厂洁净室关键技术主要在于控制尘埃和微生物。作为污染物质，微生物是药厂洁净室环境控制的重中之重。药厂洁净区设计的总原则是：

（1）合理平面布置；

（2）严格划分区域；

（3）空气净化处理

（4）防止交叉污染；

（5）方便生产操作。

一、医药工业洁净厂房对于设施的要求

（一）对于建筑装修的要求

洁净区的厂房应设有必要的空调、通风、净化、防蚊蝇、防虫鼠、防异物混入等设施。

医药工业洁净厂房要求气密性良好。内表面应平整光滑、无裂缝、接口严密、无颗粒物脱落、易清洗、易消毒；墙壁与地面交界处宜成弧形；地面应平整官话、不开裂、耐磨、防潮、不易积聚静电且易于清洗。

有外窗的房间要采用气密性良好的中空玻璃固定窗。

门要求光滑，造型简单，关闭严密。开启方向应朝向洁净度较高的房间。

（二）对人员和物料的要求

工艺布局应防止人流和物流的交叉污染。应分别设置人员和物料进出生产区域的出入口，并设置人员和物料进入医药洁净室（区）的净化用室和设施。

一般工作服存在带电位高，发尘量大的缺点，因此洁净区无菌衣、帽，应选用一些质地光滑，不含棉纤维又能“中合”正负电荷的防止静电作用混纺织物为宜。目前，国产防静电洁净服，材料为防静电涤纶绸。要求不同的级别穿不同的衣服，目的主要是“不得混用”。

物料应通过缓冲室经清洁、灭菌后进入洁净区。

严禁不同洁净级别的洁净室（区）之间的人员和物料出入，防止交叉污染。

工器具应通过传递窗灭菌后进入。

（三）对于公用工程的要求

洁净区的公用系统管线（横向或竖向）宜安装在技术夹层内，不得直接露于空间。

洁净区内的管道、附件应采用不锈钢材质或其他不污染环境的材料。

（四）对给排水的要求

排水立管不应穿过B级、C级洁净室（区），穿越其他级别洁净室（区）时，不应设检查口。无菌操作的B级洁净室（区）内不得设置地漏，无菌操作的C级区应避免设置水池和地漏。当需要设置地漏时，应采用不易腐蚀的材质，内表面应光滑易清洗，应有密封盖并应能耐消毒灭菌。

（五）对照明的要求

医药洁净室（区）的照明光源，宜采用高效荧光灯。应采用不易积尘、便于擦拭、易于消毒灭菌的照明灯具。照明灯具可采用吸顶明装或嵌入式安装的方式。

二、医药工业洁净厂房对于环境控制的要求

（一）对洁净度的要求

医药工业洁净厂房应当根据产品特性、工艺和设备等因素，确定无菌药品生产用洁净区的级别。每一步生产操作的环境都应当达到适当的动态洁净度标准，尽可能降低产品或所处理的物料被微粒或微生物污染的风险。

根据2010年新版GMP附录1的规定，无菌药品生产所需的洁净区可分为四个级别：A级、B 级、C级、D级。各级别空气悬浮粒子的标准规定为：

表1 洁净室（区）空气洁净度级别表（参2010年版GMP）

其中：

（1）为了确定A级区的级别，每个采样点的采样量不得少于1立方米。A级洁净区空气悬浮粒子的级别为ISO 4.8，以≥5.0μm的悬浮粒子为限度标准。B级洁净区（静态）的空气悬浮粒子的级别为ISO 5，同时包括表中两种粒径的悬浮粒子。对于C级洁净区（静态和动态）而言，空气悬浮粒子的级别分别为ISO 7和ISO 8。对于D级洁净区（静态）空气悬浮粒子的级别为ISO 8。测试方法可参照ISO14644-1。

（2）在确认级别时，应当使用采样管较短的便携式尘埃粒子计数器，避免≥5.0μm悬浮粒子在远程采样系统的长采样管中沉降。在单向流系统中，应当采用等动力学的取样头。（3）动态测试可在常规操作、培养基模拟灌装过程中进行，证明达到动态的洁净度级别，但培养基模拟灌装试验要求在“最差状况”下进行动态测试。

2010年新版GMP对于洁净度级别的定义是引用ISO14644标准的。国内传统的洁净度级别定义是引用美国FS209标准的。传统所讲的100级对应ISO5级，10000级对应ISO7级，100000级对应ISO8级。

此外，2010年新版GMP还对洁净区的微生物水平做了要求，如下：

表8-2 洁净区微生物监测动态标准

其中：

（1）表中各数值均为平均值。

（2）单个沉降碟的暴露时间可以少于4小时，同一位置可使用多个沉降碟连续进行监测并累积计数。

（二）对压差的要求压差控制是维持洁净室洁净度等级、减少外部污染、防止交叉污染的最重要、最有效的手段。洁净室静压差具有如下作用：（1）洁净室门窗关闭时，防止周围环境的污染由门窗缝隙渗入洁净室内；（2）洁净室门窗开启时，保证足够的气流速度，尽量减少门窗开启和人员进入瞬时进入洁净室的气流，保证气流方向，以便把进入的污染减小到最低程度。洁净室内一般应保持正压，但当洁净室内工艺生产或活动使得室内空气内含高危险性的物质，如青霉素等高致敏性药物、高传染性高危险的病毒、细菌等，洁净室压差需保持相对负压。国内规范要求“不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa，洁净区与室外的压差，应不小于10Pa”。而欧盟GMP推荐医药工业洁净室不同级别的相邻房间之间需保持10～15Pa的压差；WHO的指南里指出，相邻区域之间通常采用15Pa 的压差，一般可接受的压差为5～20Pa。从药品生产安全和防止交叉污染的角度考虑，医药工业洁净室的压差控制要求更高，因此，在医药工业洁净室的设计过程中，10～15Pa的设计压差正被广泛采用。关键工艺性房间与相邻同级别房间、不同级别相邻房间之间应设置压差表或压差传感器，压差值应被记录，并设置报警系统。（三）对温度和湿度的要求洁净室（区）的温度和相对湿度应与药品生产工艺相适应，满足产品和工艺的要求，并满足人体舒适的要求。除有特殊要求外，B级、C级洁净室（区）温度一般应为20～24℃，相对湿度一般应为45%～60%；D级洁净室（区）温度一般应为18～26℃，相对湿度一般应为45%～65%.生产工艺对温度和/或相对湿度有特殊要求时，应根据工艺要求确定。血液制品在生产过程中需要在不同的温度下进行分离提纯操作，有时需要低温操作。疫苗类产品在培养阶段需要保持较高的培养温度，且要求温度恒定；培养之后的动胚阶段又需要较低的控制温度，一般为2～8℃。冻干粉针产品在冻干后需要维持房间较低的相对湿度，一般要求≤30%。软胶囊存放对相对湿度要求条件较高，过低的相对湿度会使胶囊壳干掉，不利于保存。片剂、硬胶囊等产品在生产过程中要求较低的相对湿度，以避免粘结。各种工艺生产对于温湿度都有可能有特殊的要求，因此，在进行医药空调净化系统之前，一定要先明确工艺对温湿度的要求。（四）对新风量的要求医药工业洁净室（区）内应提供一定的新鲜空气量，应取下列最大值：（1）补偿室内排风和保持正压所需的新鲜空气量；（2）保证室内的新鲜空气量大于40m3/人·h。（五）对照度的要求医药工业洁净室（区）应根据生产要求提供足够的照度，一般应符合如下规定：（1）主要工作室一般照明的照度值宜为300lx。（2）辅助工作室、走廊、气闸室、人员净化和物料净化用室的照度值不宜低于150lx。（3）对照度有特殊要求的生产部位可设置局部照明。足够的照度是保证生产有序进行的必要条件，但也需考虑到节能，合理设计。（六）对噪声的要求非单向流医药洁净室（区）的噪声级（空态）不应大于60dB(A)，单向流和混合流医药洁净室（区）的噪声级（空态）不应大于65dB(A)。噪声过高会对洁净室内的操作人员的身体健康造成影响，空调净化系统设计过程中，系统的方案、设备、部件的选用，都应考虑到防止噪声超标。特别对于单向流洁净室，由于设备比较集中，噪声极易

超标，需谨慎设计。（七）其他特殊要求避孕药品的生产厂房应与其它药品生产厂房分开，并装有独立的专用的空气净化系统。生产激素类、抗肿瘤类化学药品应避免与其他药品使用同一设备和空气净化系统；不可避免时，应采用有效的防护措施和必要的验证。放射性药品的生产、包装和储存应使用专用的、安全的设备，生产区排出的空气不应循环使用，排气中应避免含有放射性微粒，符合国家关于辐射防护的要求与规定。

第二节净化空调系统的空气处理

送入洁净室的空气，不但有洁净度的要求，还要有温度和湿度的要求，所以除了对空气过滤净化外，还需加热或冷却、加湿或去湿等各种处理。这套服务于净化区的空气处理系统称之为净化空调系统。

一、空气过滤器

洁净室内的污染源按来源分为内部污染源和外部污染源，净化空调系统就是要通过各种技术手段消除上述污染源或降低其水平，而过滤技术是最主要的技术手段。

常用的空调净化用过滤器，按国内规范分为粗效(初效)过滤器、中效过滤器、高中效过滤器、亚高效过滤器、高效过滤器五类，如表8-3所示。

表3 空气过滤器的分类（国内标准）

由于种种原因，国内过滤器分类的方法应用并未得到全面推广，业内比较通行的过滤器分类方法是根据欧洲标准进行分类，分G1、G2、G3、G4、F5、F6、F7、F8、F9、H10、H11、H12、H13、H14、U15、U16、U17等规格，详见下表：

表4 空气过滤器的分类（欧洲标准）

各个国家过滤器规格分类的方法各不相同，下表可用于相互之间的简单比较。

图1 空气过滤器效率规格比较

在空气洁净技术中，通常是将几种效率不同的过滤器串联起来使用。其配置原则是：相邻二级过滤器的效率不能太接近，否则后级负荷太小；但也不能相差太大，这样会失去前级对后级的保护。

空气净化处理，一般采用粗效、中效、高效空气过滤器三级过滤。常用的过滤器组合方式有G4+F8+H13等。粗效过滤器布置在新风入口处，或空调机组入口处，主要过滤≥5μm的大颗粒。中效过滤器集中布置在空气处理机组的正压段，主要提供对末端高效过滤器的保护。高效过滤器设置在净化空调系统的末端送风口内，安装高效过滤器的风口一般称为高效过滤风口。一般对于A/B级区域，采用H14级别的高效过滤器，C/D级区域，采用H13级别的高效过滤器。

净化空调系统内过滤器的选用，既要考虑服务区域的洁净度级别，又要考虑工艺生产情况，以及节能运行，合理的选用。此外，根据过滤器是否可以清洗回收，又分为可清洗型、不可清洗型以及耐清洗型。一般粗、中效过滤器可选用可清洗型或耐清洗型，板式或袋式；末端高效过滤器选用不可清洗型，有隔板或无隔板式。现在应用较多的是无隔板式高效过滤器。

(一)粗效过滤器（或称初效过滤器）

粗效过滤器主要用作对>5μm的大颗粒尘埃的控制，主要靠惯性作用和碰撞作用，滤速可达1.2m/s。其滤材一般采用易于清洗更换的粗中孔泡沫塑料或涤纶无纺布（无纺布是不经过织机，而用针刺法，簇绒法等把纤维交织成织物，或用粘合剂使纤维粘合在一起而成）等化纤材料，形状有平板式、抽屉式、自动卷绕人字式、袋式。近年来滤材用无纺布较多，渐渐代替泡沫塑料。其优点是：无味道、容量大、阻力小、滤材均匀、便于清洗，不象泡沫塑料那样易老化，成本也下降。

(二)中效过滤器

中效及高中效过滤器主要用作对末级高效过滤器的预过滤和保护，延长高效过滤器使用寿命，主要对象是1～10μm的尘粒。一般放在高效过滤器之前，风机之后。滤材一般采用中细孔泡沫塑料，涤纶无纺布、玻璃纤维等，形状常做成袋式及平板式、抽屉式。图2为抽屉式及袋式中效过滤器。

图2 中效过滤器

(三)亚高效过滤器亚高效过滤器用作终端过滤器或作为高效过滤器的预过滤，主要对象是5μm以下尘粒，滤材一般为玻璃纤维滤纸、棉短绒纤维滤纸等制品。(四)高效过滤器（HEPA）高效过滤器作为送风及排风处理的终端过滤，主要过滤小于1μm的尘粒。一般放在通风系统的末端，即室内送风口上，滤材用超细玻璃纤维纸或超细石棉纤维滤纸，其特点是效率高，阻力大，不能再生。高效过滤器一般能用1～5年。高效过滤器对细菌等微生物的过滤效率基本上是100%，通过高效过滤器的空气可视为无菌。为提高对微小尘粒的捕集效果，需采用较低的滤速，以cm/s计，故滤材需多层折叠，使其过滤面积为过滤器截面积的50～60倍。高效过滤器分为有隔板和无隔板两种形式，图3为高效过滤器的

基本形状。

图8-3 高效过滤器（有隔板和无隔板）

二、空气处理系统形式

制药净化空调系统一般采用全空气系统，按照回风方式可分为一次/二次回风系统、全新风系统、全循环系统等形式。

（一）一次回风系统

一次回风系统是最为常见的空气处理形式。如图4所示。

图4 一次回风系统室外新风和室内回风直接混合，经过表冷、加热、加湿等处理送入室内。

图5 一次回风系统夏季处理过程其中，W表示室外新风，N表示室内回风，C为混合点，L 为机器露点，O为送风点。图5所示为一次回风系统夏季的空气处理过程。新风出口处一般

设置防虫滤网和/或可清新式粗效过滤器，机组内设置粗、中效过滤器，其中中效过滤器设置在风机正压断，送风末端设置高效过滤器。一般室内回风口设置粗效滤网。（二）二次回风系统由于一次回风系统夏季使用表冷盘管进行除湿，需要将全部空气处理到比较低的机器露点，然后采用再热器来解决送风温差受限制的问题，这样就产生了“冷热相消”的问题，不利于节能。而二次回风系统则很好的解决了这一问题。典型的二次回风系统的夏季处理过

程如图6所示。

图6 二次回风系统房间的部分回风与新风混合之后，经表冷盘管处理至机器露点，然后再

与其余的回风混合，送入室内。

图7 二次回风系统夏季处理过程由于这个过程中回风混合了二次，所以称为“二次回风”系统。二次回风系统和一次回风系统中，房间的热、湿负荷时不变的，但是通过系统形式的变化，节省了部分冷量（等于再热器的再热量）以及再热器的再热量，起到了节能的作用。而一次回风比和二次回风比通过热、湿负荷的计算确定。当然，二次回风系统的机器露点要比一次回风系统低，这样需要的冷冻水温度更低；此外，二次回风系统的控制也要比一次回风系统复杂。（三）全新风系统一次回风系统、二次回风系统都需要确定系统所需的最小新风量，利用回风。由于回风相对于新风而言，处理所需的冷、热量较小，特别是室外温湿度条件较差时，因此尽量利用回风可有效节能。但对于制药行业的部分产品的生产车间，基于工艺的考虑无法利用回风。如青霉素类等高致敏性产品的生产车间，疫苗生产车间，高毒性产品如抗癌药等的生产车间，有特殊气味的生产车间等，需要采用全新风的空气处理系统。全新风系统也成为直流式系统，如图8所示。

图8 全新风系统由于全新风系统能耗巨大，可考虑在新风和回风之间设置热回收装置。热回收装置按照形式可分为板式、转轮式、盘管式等。由于制药行业全新风系统要避免新风和回风之间的物质交换，避免交叉污染，因此只能采用显热回收，包括显热式板式换热器、盘管式热回收系统等。此外，过渡季节室外新风处理所需的冷、热量可能小于处理回风所需的

冷、热量，此时，回风系统也可以设置转换装置，转变为全新风系统，以利节能。（四）全循环系统对于部分温湿度精度要求很高，但室内较少有人员的房间，如储存物品、药品的恒温室，因为新风负荷会对空调系统的控制精度造成较大影响，则可采用全循环系统。全循环系统也成为封闭式系统，如图9所示。

图9 全循环系统全循环系统能耗较少，且控制精度高，但卫生条件较差，当室内有人长期停留时，不宜采用全循环系统。（五）新风集中处理新风集中处理是指多台空气处理机组的新风经同一新风机组集中处理。一般新风机组内设置预热、预冷以及过滤等功能段。通过热湿处理及过滤处理，新风的含尘量降低，温度、湿度比较稳定，利于空调系统温湿度的控制。

三、排风系统形式

制药行业洁净厂房内设置的排风系统，按照其作用可分为以下几种：

（一）热湿排风

当房间有大量的热、湿负荷时，一般房间设置排风系统，以排除热、湿，减小空调系统负荷。如清洗间、灭菌间、有较大散热量的工艺房间等。

热湿排风可以是整个房间全部排风，不利用回风，也可以设置部分排风，主要取决于热、湿负荷的位置和负荷量。热、湿负荷较大且散发在整个房间时，宜采用全部排风；热、湿负荷集中于房间中某处时，可以采用部分排风。局部排风时，排风口的布置应根据散热/湿点的位置确定。

（二）除尘排风

对于散发大量粉尘的房间，如固体制剂的粉碎、过筛、制粒、干燥、整粒、混粉、压片等房间，中药材的筛选、切片、粉碎灯房间，物料的称量间、取样间，轧盖间等，应设置除尘排风。

图10 除尘排风

除尘点的设置应根据生产工艺确定，除尘排风设备一般采用单机除尘器，当粉尘量较小时，也可采用过滤排风机组。

常用的单机除尘器有袋式、滤筒式等。由于单机除尘器具有清灰的功能，因此延长了其使用寿命，避免了采用过滤排风机组需要经常更换过滤器的问题。单机除尘器的清灰方式有机械振打式、压缩空气脉冲反吹式等。清灰处理有定时清灰、压差式自控清灰等控制方式。

图11 除尘排风系统示例

除尘排风系统的风管内风速要求比一般排风系统高，以避免积灰，另外，除尘排风系统的风管厚度也要比一般排风系统厚，以避免磨损。

（三）消毒排风

对于设置臭氧消毒、甲醛消毒、VHP消毒等空气消毒的空气处理系统，其消毒后一般需要将室内残留的较高浓度的臭氧、甲醛、VHP等排出室外，因此设置消毒排风系统。

消毒排风系统一般连接在系统回风主管上，消毒排风时，系统切换为全新风运行，如设有变频器，可低频运行。

（四）其他

除了以上几种排风系统外，对于有异味的房间，一般也设置排风（包括局部排风）；对于系统内洁净度级别较低且产尘量较大的房间，如换鞋间、外清间等一般也设置排风；此外，如果系统内所有房间没有热湿排风或除尘排风要求，而系统又需要一定的新风量，必要时也需设置排风系统，以利于新风进入系统。

医药工业洁净室的排风系统一般设置中效过滤器，以避免室外空气倒灌对室内洁净度产生影响以及防止对室外环境的影响。对于青霉素等高致敏性或者高毒性的生产车间，其排风系统应设置高效过滤器，必要时需采用安全更换型过滤器，也成为BIBO（Bag-In-Bag-Out），以保护操作人员。

四、空气消毒系统

实际生产时，由于机器的运行、人流、物流、建筑维护结构表面尘粒等原因，均会引起微生物的滋生（其中人员的污染是最主要的原因），这样洁净室（区）内空气必须进行消毒处理。目前制药行业对洁净室采用较普遍的消毒灭菌方法归纳起来有以下几种：

（一）紫外线消毒

在洁净层流罩、传递窗、风淋室、洁净工作台或者整个洁净室内安装紫外灯，利用车间生产间隙、洁净室内无人时，开启紫外灯消毒灭菌。

紫外线灭菌为表面灭菌，需要足够的紫外线强度和照射时间，且不能对内部进行灭菌，该方法的使用效果有限，不能作为最终灭菌的方法。

（二）化学熏蒸消毒

对洁净室空调净化系统采用消毒液气体熏蒸的方式进行消毒。使用较普遍的消毒液有甲醛、戊二醛等。可以直接在洁净室内蒸发消毒液。也可以将消毒液气体直接送入空调净化系统，消毒液蒸发时辅助以约半个小时的空调净化系统的闭式循环运行，通过空调净化系统将熏蒸气体送入洁净室内，然后对洁净室进行密闭熏蒸约8个小时。车间生产前对洁净室进行消毒排风（空气置换），将室内甲醛或戊二醛等的浓度降低至安全浓度以下。

由于甲醛的致癌性，甲醛消毒方式的使用受到越来越多的质疑与争议，应谨慎使用。（三）臭氧消毒

甲醛熏蒸的弊病不少，用臭氧消毒来代替是一个好方法。臭氧具有强烈的杀菌消毒作用，且可自然分解变成氧气，对人体无毒害作用，对环境无污染。将臭氧发生器安装在空调机组内或送回风管道上，或将臭氧发生器置于洁净室内消毒。消毒操作中辅助以约一个小时的空调净化系统的闭式循环运行，车间生产前对洁净室进行通风（全新风运行），以消除剩余臭氧。臭氧消毒方式对洁净室内无二次污染，对操作人员安全无害。

将臭氧发生器直接放在空调净化系统的机组或风道中，称为内置臭氧发生器。也可以将臭氧发生器放在空调净化系统的外面，将臭氧打入中央空调的风道中，然后送入各洁净室，称为外置式臭氧发生器。外置式臭氧发生器安装检修方便，但制造成本要高一点。按照冷却方式，臭氧发生器又可分为风冷式和水冷式，其中水冷式的效率较高，但需要提供冷却水。

按照卫生部消毒规范的要求，对空气消毒的臭氧浓度是5ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括了对物体表面的消毒，而且不同级别洁净室的室内微生物水平要求不同，因此可根据不同洁净度级别选用不同的浓度进行消毒。一般设计浓度不小于10ppm。

消毒灭菌通常与排风问题在设计时一同考虑。可在总回风管设一旁路排风管通至室外，并设排风机组，需排风时开启旁路排风阀及排风机组，关闭总回风管，这样可将洁净室空气排至室外，当室内浓度低于安全浓度时，再切换回正常运行工况。

（四）VHP消毒

汽化过氧化氢（VHP）生物灭菌系统，是一种新型消毒工艺，1990 年VHP被EPA注册为一种高效灭菌剂，由35%的双氧水通过VHP发生器汽化产生，实验证明：750-2000ppm的汽化双氧水灭菌效果等同于300000ppm浓度的液态双氧水。VHP消毒工艺正在为许多制药企业和研究实验室提供无菌环境，还被两家美国联邦大楼用于清除炭疽污染。

VHP消毒对微生物有广谱杀菌作用，适用于真菌、细菌、病毒和芽孢的消毒；低温操作，一般室温即可；在消毒过程结束后，汽化双氧水极易被还原成水和氧气，与其他灭菌方式相比无危害性的残留物，对操作人员及环境没有危害；有好的物质相容性，包括很多金属和塑料，适用于房间消毒；快速的循环时间，一般需要3个小时；消毒过程容易自动化控制；灭菌工艺重复性好，极易通过验证。

基于上述优点，VHP消毒正在被推广。其消毒过程类似于臭氧消毒过程。在此不再赘述。

五、洁净区气流组织

为了特定目的而在室内造成一定的空气流动状态与分布，通常叫做气流组织。一般来说，空气自送风口进入房间后首先形成射入气流，流向房间回风口的是回流气流，在房间内局部空间回旋的则是涡流气流。为了使工作区获得低而均匀的含尘浓度，洁净室内组织气流的基本原则是：要最大限度地减少涡流；使射入气流经过最短流程尽快覆盖工作区，希望气流方向能与尘埃的重力沉降方向一致；使回流气流有效地将室内灰尘排出室外。

洁净区的气流组织分单向流和非单向流两种。

（一）单向流洁净室

单向流洁净室以前叫做层流洁净室，但由于室内气流并非严格的层流，因此现在改称为单向流洁净室。单向流，是指沿单一方向呈平行流线并且横断面上风速一直的气流。单向流洁净室的出现，对于空气洁净技术来说是一个重要的里程碑，使空气洁净技术发生了飞跃，使创造高洁净度的环境成为可能。

单向流洁净室，按气流方向又可分为垂直单向流、水平单向流两大类。

1、垂直单向流，顾名思义，气流由上向下，可获得均匀的向下单向平行气流，与尘埃重力沉降的方向一致，因而自净能力强，能够达到较高的洁净度级别。垂直单向流多用于灌封点的局部保护和单向流工作台。

垂直单向流洁净室高效过滤器满布布置在天棚上，由侧墙下部或整个格栅地板回风，空气经过工作区时带走污染物。由于气流系垂直平行流，必须有足够气速，以克服空气对流，垂直断面风速需在0.25m/s，气流速度的作用是控制多方位污染、同向污染、逆向污染，并满足适当的自净时间。按照欧盟GMP及国内最新GMP的要求，医药工业洁净室单向流工作区的流速为0.36～0.54m/s。垂直单向流可实现工作区洁净度达到ISO 5级或更高的洁净度。典型垂直单向流洁净室见图12。

图12 典型垂直单向流洁净室

1-顶棚满足高效过滤器；2-送风静压箱；3-循环风机；

4-格栅池板及中效过滤器；5-回风静压箱

2、水平单向流，顾名思义，气流为均匀的水平单向平行气流。水平单向流室高效过滤器满布布置在一面墙上，作为送风墙，对面墙上满布回风格栅作为回风墙。洁净空气沿水平方向均匀地从送风墙流向回风墙。离高效过滤器越近，空气越洁净，可达ISO 5级洁净度。操作人员等在气流的下游，以避免影响上游的工艺生产。

典型水平单向流洁净室见图13。

图13 典型水平单向流洁净室

1-循环风机；2-送风静压箱；3-高效过滤器；

4-循环风道；5-中效过滤器；6-回风静压箱

3、局部单向流装置。在局部区域内提供单向流空气，如洁净工作台、单向流罩及带有单向流装置的设备，如针剂联合灌封机等。局部单向流可放在B级、C级环境内使用，使之达到稳定的洁净效果，并能延长高效过滤器的使用寿命。

（二）非单向流洁净室

凡不符合单向流定义的气流为非单向流。习惯上非单向流洁净室也叫做乱流洁净室。乱流洁净室的作用原理是：将含尘浓度水平较低的洁净空气从送风口送入洁净室，迅速向四周扩散、混合，同时把房间空气从回风口排走，用洁净空气稀释室内含尘浓度水平较高的空气，直至达到平衡。简单的说，乱流洁净室的原理就是稀释作用；而单向流洁净室的原理是活塞作用。

图14 乱流洁净室原理图

乱流洁净室一般在吊顶或侧墙上装送风口，在侧墙下部装回风口，即采用上送侧下回的气流组织形式。也有部分洁净度要求比较低的洁净室采用上送上回的气流组织形式，但这种气流组织形式不推荐。乱流洁净室的送风有高效过滤器顶送（有扩散板和无扩散板）、流线型散流器顶送、局部孔板顶送、侧送等形式。

图15 高效过滤器顶送

非单向流洁净室的洁净度一般最高只能达到ISO 6级。由于其作用原理为稀释作用，因此室内换气次数愈多，所得的洁净度也愈高。表5所示，为“医药工业洁净厂房设计规范”要求的不同等级洁净室的换气次数要求。

表5 洁净室换气次数

在气流组织中，送风口应靠近洁净度高的工序；回风口应布置在洁净室下部，易产生污染的设备附近应有回风口；非单向流洁净室内设置洁净工作台应远离回风口；洁净室内局部排风装置应设在工作区气流的下风侧。表6所示，为“医药工业洁净厂房设计规范”要求的不同等级洁净室的气流组织要求。

表6 气流组织形式

（三）局部净化

为降低造价和运转费，在满足工艺条件下，应尽量采用局部净化。局部净化是指使室内工作区域特定的局部空间的空气含尘浓度达到所要求的洁净度级别的净化方式。局部净化比较经济，可采用全室空气净化与局部空气净化相结合的方法。最为常见的是在B级或C级的背景环境中实现A级。图16表示将送风口布置在局部工作区的顶部或侧部，以形式垂直或水平层流，可达到局部区域的高洁净度。

图16 局部净化

如图8-16所示的单向流和非单向流组合的气流，也成为混合流。

另外，以两条层流工艺区和中间的乱流操作区组成的隧道形式洁净环境的净化处理方式叫洁净隧道。这是目前推广采用的全室净化与局部净化相结合的典型净化方式，被称为第三代净化方式。

（四）隔离器及RABS

隔离技术源于二战时的手套箱，当时主要是用于放射性物质的处理。而在战后，这种适用于核工业的隔离技术逐渐被应用于制药工业、食品工业、医疗领域、电子工业、航天工业等众多的行业。隔离器在制药工业的应用主要用于药品的无菌生产过程控制以及生物学实验，在制药工业中的应用，不仅满足了对产品质量改进的需要，而同时也能用于保护操作者免受在生产过程中有害物质和有毒物质带来的伤害，降低了制药工业的运行成本。

隔离器采用物理屏障的手段将受控空间与外部环境相互隔绝，在内部提供一个高度洁净、持续有效的操作空间，它能最大限度降低微生物、各种微粒和热原的污染，实现无菌制剂生产全过程以及无菌原料药的灭菌和无菌生产过程的无菌控制。

隔离器的高度密闭性可降低周边环境的洁净度要求，最低可至D级。但隔离器的采购成本较高。

RABS，即RestrictedAccess Barrier System，是一种介于传统洁净室和隔离器之间的技术，对于无菌技术来说就是为了节省成本。与隔离器相比，要求较低，形式也更多。RABS可分为被动型、主动型、封闭型等形式。RABS的特点是单向流、屏障、可干预，已被认为是目前“先进的无菌隔离装置”。

图17 被动型RABS和主动型RABS

六、特殊设置要求

（一）烘房

烘房是产湿、产热、产尘之处，如果将烘房排气先排至洁净室内再排至室外，则会影响洁净室的温湿度。因此，烘房排气应直接排至室外。另外，为避免烘箱操作对洁净室气流组织的影响，在洁净室的排风系统设置不与烘房相连的排风口，其阀门的开关与烘箱的排湿阀连锁，即排湿阀开时，排风口关。此种设计烘房的湿热排风不会影响烘房和洁净室的温度和气流组织。

（二）粉碎

粉碎机高速运转时，除产尘外，局部亦会产生大量的热量，设置粉碎机的洁净区的换气次数，应根据热平衡及风量平衡加以校核。粉碎时产尘量和噪音相当大，为防噪音和粉尘向外界传播，一定要设置前室。另外，粉碎属原辅料的前处理，与固体制剂车间制粒一般不会同时进行，且一般情况下原辅料采购后，为减少损耗，应按原辅料批号（不是按投料批号）一批批大量处理，因此粉碎室宜设独立的空调净化系统，以减少日后生产时的能源成本。

（三）铝塑包装间

铝塑包装机工作时产生PVC焦臭味，应考虑排风。铝塑包装机（采用远红外线加热）工作时产生大量热量，房间的换气次数，应满足热平衡要求。

因此，一般需考虑如下设计：

（1）排风系统采用顶排，排风口位于铝塑包装机热合位置的上方，排风排至室外。

（2）房间换气次数充分考虑设备发热量。

（四）包衣室

包衣一般采用大量的有机溶媒，根据安全要求包衣及其有关洁净室应设计为防爆区。防爆区采用全部排风，不回风，防爆区相对洁净区公共走廊为负压。

第三节净化空调系统设计

为了达到净化的目的，除洁净空调措施之外，还应考虑必要的综合性措施相配合。

（1）总图设计的合理性：要综合考虑建筑物周围环境的污染程度，如风向、绿化、防震等因素。

（2）工艺布置合理性：应使工艺流程紧凑，人流、物流组织合理，以利于保持洁净操作。（3）人身净化的目的是最大限度地防止人体将灰尘带人车间，所以建筑物内应考虑盥洗设备、空气吹淋室或气闸等。

（4）对建筑设计构造方面：要求合理设计车间高度及技术走廊、技术层的空间大小，选用耐磨、光滑、不起尘的建筑材料等。