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陕西创宁环境科技有限公司
负压洁净室设计、施工、调试注意事项
发布时间:2021-06-01 14:17浏览次数:
    随着国内新版GMP规范的颁布,我国越来越重视医药的开发。加之近年来SARS的出现,禽流感的爆发,新冠的肆虐,鉴于目前市场的行情,各地的生物实验室、兽用疫苗生产厂房便迅速地发展起来。本文将介绍生物实验室、兽用疫苗车间中的负压洁净室在设计、施工、调试过程中需要注意的一些事项。 
1负压洁净室简介 
    目前负压洁净室的应用越来越广泛,大多集中在医院手术室和病房、制药厂、生物安全实验室、动物房等。不同类型、不同用途的负压洁净室,工艺布局、生产流程其对洁净区域的环境要求也各有特点,在满足通用洁净室环境要求前提下,如有的需要对高效排风系统进行检漏;有的需要对洁净室内沉降菌的含量进行检测;有的需要对压差进行特别关注。下面主要针对负压洁净室进行介绍,其从设计、施工、调试检测等负压洁净室都要比正压洁净室难度要大。 
1.1 洁净室的正压与负压的概念 
    洁净室中正压、负压是相对于大气压而言的(绝对正、负压)。简单而言正压就是压力高于大气压,负压就是压力小于大气压。主要是对净化空调系统的气流方向和送风、回风、排风控制。如果只是要保证工作环境洁净,一般用正压洁净室,这是洁净室中见到的最多的情形,如电子厂房、光伏等。如果是要保证工作环境洁净又不能对周围环境造成污染,就需要用负压洁净室,如灭活疫苗生产车间、动物房等。当然具体情况会相对复杂,有的厂房是既有正压又有负压,具体以正压为主还是以负压为主,要根据实际情况来配置。 
1.2负压洁净室的特点 
    负压洁净室需要的气流流向不仅要保护产品不受外界污染空气的干扰,还要保证操作区域内的污染物不会泄露到外界。 
    负压区域必须形成有序的压差梯度,根据各房间防毒等级不同,污染物毒性越大的房间负压绝对值越高,使每个房间的压力成阶梯排列,以保证这些房间内存在的污染物绝对不会扩散到洁净走廊,更不会扩散到外界大气。这一点对负压洁净室的生产安全性是至关重要的。 
    负压洁净室的壁板、门窗安装比较关键,因为围护结构渗露对负压洁净室来说是最大的隐患。如有形的孔洞,安装时封堵不完全导致渗漏;细小的隙缝,安装时无法封堵导致的渗漏,都会造成围护结构密封不完全,100%不渗漏是很困难的。 
    负压洁净室压差梯度的维持比较困难,开门关门,人员进出,设备自身的排气运行等,都会对压差产生干扰。 
    负压洁净室的排风系统比较重要,要求高的负压洁净室,排风机组通常要设计成一用一备的状态,且要定期对排风机组的高效进行检漏。 
    负压洁净室成“黑洞”效应,最负压的房间,洁净度最差,干扰最多。 
2 设计部分 
2.1 大面积负压洁净室设计采用无柱结构 
    对于负压洁净室来说,其土建结构的柱子或钢结构柱子,是围护结构泄露的最大隐患。虽然施工过程中会采用净化彩钢板进行包柱处理,但是靠柱子一侧根本没有空间,没有办法进行密封处理。像实验室这样较小的负压洁净室还好,可以通过空间布局排布进行规避处理,像大面积的负压洁净厂房,不但柱子比较多而且工艺流程比较复杂,房间的布局不是特别好调整。对于这样的负压洁净室,在设计时最好采用如汽车站、火车站类似的网架结构屋顶,这样整个一个大空间将没有柱子。这样的无柱结构,既节省出了空间、房间布局美观又解决了包柱泄露问题。
2.2正压源负压汇 
    负压洁净室由于“黑洞”效应,周围微小粒子会随着压差梯度不断地向负压绝对值最高的区域吸附,毫无疑问这就是负压汇,对与这个房间的选择通常是毒性最大的房间或者是病毒最容易扩散的房间。 
    正压源就是在整个负压区入口的第一个房间(缓冲间),设计成正压,洁净送风,无排风或回风,压力控制在+10Pa~+15Pa,形成一个正压源。如此设计,洁净空气通过门缝渗透到负压区,同时隔断了外界的污染空气进入负压区的路径,负压区内的病毒也无法通过正压源(缓冲间)扩散到外界,就像安装了一个气闸一样。:
2.3增强渗漏测的洁净度 
    负压洁净室(尤其在静压差很大的房间)任何细小的缝隙都会对房间的洁净度产生较大的影响,会使房间内的悬浮粒子增多。通常的医药洁净厂房的壁板围护施工,气密性不是特别好,即使再好的施工质量也会形成很多细小的缝隙,很难完全的密封,要达到100%的不渗漏是非常困难的。 
    如果我们只从围护结构考虑,致力于不断提高气密性,将会花很大的代价。从另一个思路考虑,既然有污染空气从外部渗透进来,如果增强渗漏测的洁净度,渗透到负压区的微小粒子将会减少很多。对与围护结构来说,吊顶上的区域将是最大的渗漏源,设计时可以考虑在吊顶区域增加空调自净系统,将会很有效的控制负压洁净室的洁净度。
2.4 压差梯度设计、换气次数 
    负压洁净室,压差梯度设计应当合理,优化平面布局,尽量减少开向普通区域的进口。“一路负到底”是生物安全控制的一条经典理论,即从换鞋间开始一直到最高级别的负压洁净室,不断加大负压差,可以形成一条有序的负压梯度,再采用“正压源”原理,将进入负压区的第一个口设计成正压,可以有效地控制洁净度。这种情况对与比较小的负压洁净室是比较好的,如果负压区比较大房间比较多,这样可能会导致级别最高的房间负压差非常高,这样也是不利的。 
    换气次数设计时要充分考虑余量,当洁净度满足不了要求时,在保证压差梯度的时候,同时加大送风量和排风量,以此冲淡微小颗粒。负压洁净室存在漏风、高效过滤器堵塞、送风机组与排风机组要匹配协调等,由于现在大多采用空调自控系统,适量考虑换气次数余量,可以通过自控系统调节措施满足工艺要求。 
2.5 高效排风机组设计 
    排风机组是形成负压的关键因素,重视负压洁净室的排风,不仅在于其排风量,而且还在于其除菌的有效性。所以有些对负压要求特别严的洁净室,排风机组设计时通常为一用一备的状态;排风机组为了阻止病毒向外渗漏需要设置高效过滤器,按照规范要求必须逐一对高效过滤排风口进行检漏,因此在设计时一定要考虑检漏的操作空间,否则到检测验收时再来更换,代价就非常大了。:
3 施工部分
3.1 围护结构 
    负压洁净室,围护结构安装时一定要重点关注:壁板安装时马槽、可调地轨固定好后要与地面间打胶处理,壁板、顶板的拼缝要双面打胶处理,且在固定圆弧角R条底座前打一次胶,固定好圆弧角R条底座后进行打胶处理,最后安装圆弧角R条,安装完成后再次打胶处理,这样处理后能有效控制缝隙渗漏;回风夹道内部能打胶的地方全部打胶密封处理;洁净门易选用密闭钢制门,负压洁净室的门最好是带门槛,因为扫地条气密性差,本来就有间隙,如果地面再不平整,漏风量将会很大(门锁、门铰链、门插销孔、门固定孔都要用发泡剂进行密封处理);观察窗易选用成品观察窗,气密性比较好;PVC地面或环氧地面与墙板间也要处理好,打胶要牢固、砂浆吸附要紧密。
3.2 技术夹层上的施工 
    负压洁净室吊顶上技术夹层管线施工时,不能按常规的洁净室施工方式,顶板上除了必须要开孔的地方开孔,管线的固定、支架的安装都尽量不要固定在顶板上,小到一颗螺丝眼。施工时尽量固定在龙骨上、吊筋上,避免对顶板完整性的破坏。 
    顶板上所有孔洞进行打胶处理,顶板靠土建墙的边缝、靠土建结构柱的边缝用发泡剂进行封堵。 
    技术夹层,要保持清洁,维持渗漏测的洁净环境,有利于负压洁净室的洁净度。
3.3 负压洁净室内的设备密封 
    负压洁净室内所有的设备要进行密封处理: 
    大型设备(传递窗、灭菌柜、冻干机等):需要在两个房间之间互通的设备,首先要对设备自身的气密性进行检查密封,如设备的外框、设备的门散、设备的把手锁芯、设备的仪表指示灯等,很多地方都有泄漏点,其次是设备嵌墙安装的部位要重点关注,做好密封。
 
    电气设备(开关、插座、灯具、烟感探头等):开关、插座的接线盒最好采用专用的密闭性接线盒,且穿线接线完毕后将管口进行打胶密封;负压洁净区的灯具最好采用吸顶式安装方式,减少对顶板的完整性破坏,且吸顶式灯具在进线口处做完密封后将灯具的边框与顶板间、灯罩与灯具边框都要打胶密封,密封效果比较好;烟感探头等底座先打胶,密封后安装探测器,探测器与底座间再打胶密封。
    管道设备(进入洁净区管道、消防箱等):进入洁净区的管道无需保温的,装饰环与壁板间、装饰环与管道间,做好密封处理;需要保温的管道,保温套管易采用成品的保温套管,密封性能较好;消防箱采购时与现场核对好,尽量少开孔,管道安装完毕后要把孔洞的间隙进行封堵密封,消防箱也是很大的渗漏源。
    通风设备(高效过滤器、回风口、排烟口等):这些设备孔洞开的都比较大,壁板开完洞后先做护边处理之后才能安装设备,高效箱边框处需安装密封垫。设备安装就位后,且在保温前(切记)将洁净室内、吊顶上设备边框间隙处做好密封处理。
3.4 高效过滤器及阀门选择 
    高效过滤器渗漏是个常谈论的话题,对医药洁净室(特别是负压洁净室)来说,高效过滤器尽量采用液槽形式的,采用机械式密封保证不渗漏,基本上很难达到。 
    由于负压洁净室,因受到的干扰比较多,压差维持比较困难,在与洁净室高效送风口、回风口、排风口处的阀门,一定要选择无级调阀杆形式的阀门,否则压差将会非常难调,当然更好的可以选用变风量阀、定风量阀。 
4 调试部分 
4.1换气次数的检测要求 
    对与动物房、兽药GMP中C级区域换气次数规范中要求是≥15次即可,但是GMP第三方测试认证时,是要求换气次数达到≥20次[7],这个还是比较关键的,前期施工前就要仔细看图纸,核算一下换气次数,确保满足GMP第三方测试认证的要求。 
4.2 自带换气的设备对调试的影响 
    很多实验室、动物房的设备都自带换气系统,压差调试时,最好将这些设备开启到正常的运行工况,否则当房间整体压差调平衡后,正常生产时再开启这些设备的换气系统,压差又会受到干扰,超过允许波动的范围,又要重新调试。 
4.3 洁净度粒子分析原因 
    负压洁净室在测试洁净度时,如果5.0μm颗粒不达标准,则表示洁净室内大颗粒比较多,洁净清扫做的不到位,还要仔细打扫卫生;如果0.3μm颗粒不达标准,则表示洁净室内微小粒子比较多,房间可能存在渗漏,要仔细排查渗漏点,进行堵漏。 
5 结论 
    以上只是对负压洁净室在设计、施工、调试过程中遇到的问题略作阐述,希望能够为相类似的工程建设起到一定的帮助作用,我想随着科技的发展,新版GMP规范的颁布,洁净室建设水平的不断提高,负压洁净室的技术将会越来越成熟。
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