医药洁净厂房空调自控系统设计分析

医药洁净厂房空调自控系统设计分析

奚婷婷

西门子楼宇科技（天津）有限公司上海分公司

摘要：空调自控系统是医药洁净厂房中重要的设计内容之一，影响着医药生产的环境质量以及厂房的空气质量。本文首先阐述了医药洁净厂房空调自控系统设计的设计要点，并分析了医药洁净厂房空调自控系统节能设计的具体优化方案，为提高医药洁净厂房空调自控系统设计的质量提供参考。

关键词：医药洁净厂房；空调自控系统

前言：随着经济以及科学技术的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，对医药产品的质量提出了更高的要求。为了确保医药洁净厂房的环境符合医药生产的要求，需要在厂房中设计空调自控系统。但是由于技术落后、缺乏相关经验，现阶段医药洁净厂房空调自控系统设计仍存在一些问题，需要深入研究医药洁净厂房的设计方案。

一、医药洁净厂房空调自控系统设计要点

（一）设计数字直接控制系统

在医药洁净厂房的空调自控系统中主机要安装在片剂车间的监控中心，并且空调自控系统有楼宇级网络、控制器以及工作站所组成。此外还需要将DDC控制器安装于厂房空调机组的附近位置，进而实现空调自控系统的正常运行[1]。

（二）系统启停控制

空调自控系统在控制系统启停时可以利用监控中心的工作站对其进行控制，首先启动送风机并在30s后排风机也自动开启。在控制系统停止运行时要先关闭排风机，并在10s后送风机自动关闭。为了实现系统启停的自动控制，需要将空调自控系统与电气系统相结合，在手动控制系统启停的位置设置自动控制的切换按钮。

（三）温湿度控制

为了实现自动控制温湿度，需要在送风总管及回风总管上安装温湿度传感器，利用传感器实时监测空调送风及回风的温湿度，同时还需要在医药洁净厂房内安装温湿度传感器，时刻测量厂房室内空间的温湿度[2]。系统通过设定送风温度或者室内平均温度后可以间接控制冷冻水水阀或者加热管的蒸汽阀，当温度改变时水阀及蒸汽阀的开度便会改变，进而实现升温或降温的目标，使得医药厂房室内环境的温湿度始终满足医药制作的要求，进而避免不必要的浪费。值得注意的是，在设定室内湿度时，不应设定的过大，以免为后期除湿工作增加困难。

（四）变频控制

空调自控系统中实现自动变频控制要在送风总管上安装风速传感器，利用此传感器进一步测量空调送风的流量。同时在厂房室内安装压差传感器来实时监测室内压差值。当系统设定了固定的送风流量后系统中的变频器频率便发生变化，直到厂房室内的压差值达到系统设定标准后便自动停止，避免了能源的过度消耗。

（五）监测系统状态

为了自动监测空调自控系统的运行状态，需要在启动风机后，监测风机两侧的压差值，如果压差值超过了系统设定的范围，要控制风机的DP开关为闭合状态，此时将信号输入至系统中，保障系统的正常运行。当风机处于停止状态后则电动调节阀也随之关闭。此时为了监测空调自控系统的运行状态需要利用风机过载继电器，当系统中的风机出现故障时便可以产生告警信号。除此之外还可以利用空调控制柜进行二次回路来监测系统运行的状态。监测的范围包括变频器运行状态、变频器故障信号、变频器频率信号等。此外还可以利用微差压传感器来监测送风口处的压差值、利用压差开关监测过滤网两侧的压差。如果监测的压差值超过了既定的压差限值范围，则会发出报警信号，报警信号可以提醒管理人员清理过滤网，提升过滤网的过滤质量。医药厂房空调自控系统的压差值大约设置在50-500Pa之间，管理可以结合系统中的不同机组的运行要求确定合适的报警范围。

（六）确定仪表安装的位置

在设计空调自控系统时确定仪表安装的位置具有重要意义，首先要确定冷冻水水阀的安装位置。由于回水管与进水管相比其压力较低，因此冷冻水水阀比较适合安装在回水管上，并且处于冷水盘管内的水始终保持充满状态，因此不会产生负压有效提升了自动控制的稳定度。在安装用于检测风管风速的传感器时要尽量将其安装在空气流动较平稳的地方，确保检测出的风速值具有代表性及准确性。此外在设计空调自控系统中的风管位置时要与通风专业的人员进行协商，保持送风总管上直管段的长度在合理范围内。在安装用于测量厂房室内压差的传感器时要安装在走廊处，不仅能为后续的检修工作提供便利条件，还避免了因房间门开闭时对传感器造成干扰，提高室内压差测量值的准确性。

（七）减少信号干扰

为了提高空调自控系统运行的稳定性，要保证信号匹配正常。变送器和传感器为空调自控系统中输入信号的一方，要保证执行器以及控制系统的输出信号保持一致。处于空调自控系统中的仪表仪器大多为模拟量输出信号及输入信号。为了提高电流信号的抗干扰能力及信号传送的距离，可以应用4-20mA的电流信号。

因此由于医药洁净厂房属于密闭的建筑空间，为了满足医药制作对环境的要求，要在洁净厂房中应用空调自控系统，进而控制药片及胶囊片剂车间的室内环境，如果室内湿度过高则可能导致药品粘结，如果室内环境过于干燥则易导致药品破碎。值得注意的是在应用空调自控系统时不能出现超调现象，为了使厂房洁净区的洁净程度达到标准条件，要控制正压及新风的洁净度。空调自控系统中的过滤网也要定期清洗。在压差方面，通常相邻两个功能房间的压差在5Pa。如果两个功能房间具有不同的洁净级别，则人净区与洁净区的压差要控制在20Pa左右。因此结合各个洁净区的压差要求利用空调自控系统将压差控制在一个合理的梯度内，能够有效保障人净区的洁净程度，还能够对不同洁净级别的房间进行隔离。

二、医药洁净厂房提高空调自控系统设计节能性的措施

（一）合理利用二次回风系统

为了满足医药洁净厂房对空调自控系统的运行要求，需要在保证较大送风量的前提下做好设备散热工作。因此在夏季，尽量控制送风温差在3℃左右，并且夏季还要做好对室内空气的除湿工作，因此送风温度要控制在14℃左右[3]。为了实现节能减排的目标，需要合理利用二次回风系统，利用该系统能够混合室内的回风以及新风，并将混合之后的风进行表冷盘管处理，最终将处理后的风与回风混合再传输至医药洁净房间中。为了确保二次回风系统的应用质量，需要做好以下三方面工作：第一，为了提高二次回风系统的除湿能力需要控制冷冻水的水温。第二，选择定风量的控制方式。第三，在选取表冷盘管时要结合一次回风系统的相关标准。

（二）应用变频技术

变频技术的主要工作原理是改变电机运行的频率，或改变风机运行的曲线。在空调净化系统中空调风机以及水泵在实际的应用过程中经常出现余量过大的现象，因此需要应用变频技术避免造成能源浪费问题。在应用变频技术时需要先确定系统运行所要满足的流量要求，并且合理的计算系统运行时产生的阻力值，此外还需要考虑总管阀门的相关特性，进而在满足系统正常运行的基础上合理的应用变频技术，最终实现节能减排的目标。

（三）选择高效过滤器

在空调自动控制系统运行的过程中过滤器是产生阻力的主要设备之一，因此为了减少系统运行产生的能耗，需要更换高效的过滤器。高效的空气过滤器能够有效降低系统运行的阻力，并且在确定过滤器的风量时，要将其控制在额定风量的80%以内，有效提高过滤器运行的稳定性并减少能耗。

（四）应用热回收技术

空调自控系统中新风处理的工程耗量要比回风处理多，如果系统在运行过程中需要较大的新风量，为了避免能源浪费，则可以在系统中增设热回收装置，利用此装置能够将排风所产生的能量进行回收，最终实现节约能耗的目标。虽然在系统中增加热回收设备会增加空调自控系统的造价成本，但是结合系统运行的具体条件及要求合理的应用热回收系统能够增加系统运行的经济效益。

此外部分医药洁净厂房处于过渡季节较长的地区，为了减少不必要的系统能耗可以使系统具备切换全新风工况的功能，在回风管增设电动密闭的阀门，应用此阀门可以结合室外环境的状态合理的切换系统运行的状态。

（五）提高值班模式的合理性

在医药洁净厂房中的空调自控系统中，针对无菌区的净化系统一般设置的是连续性的运行状态，但是如果医药厂处于非生产状态时，则会造成能源浪费问题。为了减少此部分的能耗，可以采用设置值班模式的形式来运行净化系统。例如，将风机变频运行或变风量阀设置为值班模式，进而结合不同环境需求选择合适的工况风量，为了避免在切换过程中出现较大的压差，需要在回风管以及排风管处安装风量阀，利用自控系统确保值班模式的正常运行。

总结：综上所述，提高医药洁净厂房空调净化系统设计的质量能够为医药生产提供一个良好的环境。为了充分发挥空调自控系统在医药洁净厂房的应用价值，需要独立设计回风口及回风墙，同时在回风口处设置非固定的调节阀，并且洁净区房间尽量应用单独的回风道进行回风，并且医药洁净厂房中的洁净区的压力方向要与人净路线相反。

参考文献：

[1]尹晓蕾.医药洁净室空调净化系统设计新的尝试[J].科学与财富，2017（34）：285-285.

[2]戎振宇.医药洁净室暖通空调设计经验总结[J].洁净与空调技术，2018，99（03）：78-81.

[3]张栋梁.生物医药洁净室的净化空调设计探讨[J].山西建筑，2017（28）：122-123.