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HVAC系统可作为对环境条件控制的支持系统,通过数据和记录,将“GMP 关键参数”提供给生产人员,从而对系统产生直接的影响。这个系统需要通过研究以确认其合乎要求。这些“GMP 关键参数”和记录系统,好单设置,与其他 HVAC 控制系统(如楼宇控制系统 BMS)区分开,以避免确认过程变得复杂。HVAC 的自动控制系统将主要用来控制温度和湿度等变量,同时在一些较复杂的系统中,还可对下列变量进行主动控制:房间压差;送风和排风(或回风)的定风量控制;过滤器阻力(压降)条件;动态的房间压力控制;在设计中,还要考虑到当自控系统失效时,会对 HVAC 系统产生什么影响,例如要考虑当风量失去,或动态压力控制失效时。
在设备和风管的安装过程中,HVAC系统必须尽可能保持干净。可采取下列措施:在安装之前密封已经预清洁的设备/风管;用消毒剂完整的擦拭风管;另外重要的是整个系统要留有清扫口,以便必要时,可对系统进行人工清洁和消毒,但是,留有人员与保持系统密封之间有矛盾,因此面板的设计必须合理、密封良好。作为维持环境条件的组成部分,必须定期的或临时的降低生产区及其 HVAC 系统的微生物负荷,这可包括下列措施:对部分或全部系统用消毒剂进行熏蒸;在生产区进行消毒剂熏蒸循环;重要的是在设计阶段,就要了解如何进行控制,并采取适当的安全措施;例如,采用的过氧酸作为熏蒸剂,需要后续的通风以能有效的排除熏蒸残留物;另外消毒剂不能降解其接触到的物质,如过滤器的密封等。
设备和服务系统的维护必须在无菌区外进行。例如对HVAC系统来说,不必进入无菌区,就可对风量平衡阀和控制元件进行维护。设计师同时必须了解工厂设施的维护计划。例如安装风机轴承震动探测器,将对设备维护工作有利,可避免设施的非计划停工。对故障现象的率的、快速的反应,将可抵消系统备份的增加。这就是为何采用标准配件如统一规格的 HEPA 过滤器的原因。HVAC 维护人员必须受过良好的培训,必须对无菌区环境参数的变化有所警觉和记录,并理解其含义。反应的速度和准确度将影响设施的运行效率。他们必须明白他们的工作(例如打开运行中的空调箱的门)可能会干扰房间的“关键参数”并进而影响到产品的质量。如果发生了**过正常操作范围的变化,但还是在工艺限度之内,此时需要额外的环境。例如,送风机风量**所需的低换气次数,或房间压力小于正常值,必须增加其他重要参数的收集,以判断房间环境是否依然受到控制。
服务于无菌生产区的HVAC系统其空气循环是一种通常的做法,也是一种良好的实例,这种方法可减小过滤器的微粒负荷,同时必须考虑到另外一些因素:在多用途设施内的潜在的交叉污染;被产品所污染的空气的再意外循环将影响操作和维修人员,这种污染也许可通过设置回风过滤器来加以克服。过滤器必须是“安全更换”型,以保证维护人员的安全。系统中HEPA过滤器的安装位置的关键在于不使空气有被再次污染的可能;对于B及其以上的净化级别,送风末端设置HEPA过滤器是必须的。末端过滤器的堵塞会导致预先设计的压差的不同;对此有几个不同的解决办法:定期的更换HEPA过滤器;对末端HEPA 滤器采用某些定风量控制形式;安装*二级HEPA过滤器,某种程度上保持末端两个过滤器的一致。
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空气中含尘浓度和微生物量是无菌产品特别是某些生物制剂API洁净室环境条件的重要衡量标准,洁净室等级就是根据这些不同衡量标准的数值确定的。环境等级有几种类似的提法:ISPE 指南采用的是 ISO 标准的“级”,如“7 级”即为ISO7(每立方米 352000 个微粒—动态,0.5μm 粒径),微生物限值为 10cfu/m3 。通过对比,ISPE 的“7 级”同欧洲标准的B级很相似,不同的是欧洲标准的 A、B、C、D 级尚有静态限值。我国GMP采用了同欧盟相同的分级标准。设计者应考虑换气率、空气含尘浓度、洁净室自净时间的相互关系。虽然换气率是制药厂暖通空调系统设计中的重要参数,但是,相对于生产房间的分级而言,换气率与自净能力之间有着较紧密的关系,换气率取决于房间尽寸和空气流量任意设定换气率将决定房间的送风量,并影响到工程投资和生命周期成本。
如果已知稳态洁净室内微粒数量、洁净室送风量及送风中微粒含量,即可通过计算得出微粒生成率(PGR),然后可将 PGR 值应用于同类设施的相同生产房间。当采用经验数据进行尘埃粒子时,应考虑正在处理的产品微粒并非污染物,如无菌粉末填充时微粒数较多,这同填充过程相关,并非洁净室设计失败,尽管运行中的设备可产生大量微粒,但操作人员仍是微生物污染的主要来源,加强对人体释放总微粒数的控制即可加强对洁净室内微生物微粒的控制。在保证室内洁净要求的前提下,可以减少房间的送风量,但仍应维持室内温湿度、自净时间、室内空气量平衡等要求。医药洁净室暖通空调系统应能控制空气污染,以保证药品的纯度、均一性和品质;洁净室污染控制通常可通过下述方式实现,即:向工作场所送入经过净化过滤的空气,同环境空气混合并稀释洁净室空气中的污染物。大多数尘埃粒子都不具有生命力,只有一小部份(<1%)微粒具有生命力,比如,它们是可以繁殖的,因此这些带有微生物的活性微粒同不带微生物的微粒一起运动,由此会污染到其它微粒。
由单向流罩流出的空气常比洁净室内空气洁净得多,这部份来自UFH的相对洁净的空气与暖通空调(HVAC)系统的送风共同稀释室内含尘空气;除可减少室内微粒外,UFH 罩内空气还有助于加快洁净室的自净速率;但是在计算房间换气率时,不能将UFH 罩大风量包括在内,过滤后的空气返回进气口仅能在局部区域创造**净环境,因为:这部份空气仅对气流流经的区域产生影响,若罩靠近室内送风口,空气也可从捷径进入UFH罩,无助于在室内混合空气;流出UFH罩的空气可能不如洁净室送风同样洁净,尽管罩下的关键位置可列入A级,但流出空气中可能已带有设备和人员散发的污染物。室内送风口和排风口相对于污染源/热源以及气流障碍物的位置对于污染控制十分重要,可通过调整未端送风口和排风口的位置,使产品和操作人员得到防护。过高的风速可能会在操作人员附近产生漩涡或涡流,增加了在有害物质暴露下的风险。在污染源附近设置局部送风和排风的做法是为有效的。
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在洁净室空调系统中,可采用带有传热翅片时冷热盘管、管状电加热等方式对空气实现加热与冷却,将空气处理至洁净室所要求的温度;合理选用空气处理的冷热媒,对空气加热/冷却处理的冷热媒通常采用:冷热水、饱和蒸汽、乙二醇、电、各种制冷剂等,在确定冷热媒时,应根据对空气加热/冷却处理的要求、卫生要求、建厂条件、经济成本分析作出选择;在寒冷地区,在新风量较大的情况下,应考虑对新风进行预加热,以防止下游的盘管冻结;合理采用能量回收装置,包括对非生产区的热回收;为带有再循环的单向流罩提供一定的冷却空气,以避免因风机热量而造成罩内空气的局部过热情况,单向流罩内的温度不应大于室内设计温度2℃,在B级背景下的A级区域内,这一温度不应**24℃。
洁净室的温度与相对湿度应与药品生产要求相适应,应保证药品的生产环境和操作人员的舒适感,生产无要求时,洁净室的温度范围可控制在 18-26℃,相对湿度控制在 45-65%。考虑到无菌操作**区对微生物污染的严格控制,对该区域的操作人员的服装穿着有要求,故洁净区的温度和相对湿度可按如下数值设计:A 级和 B 级洁净区:温度 20-24℃,相对湿度 45-60%;C 级和 D 级洁净区:温度 18-26℃,相对湿度 45-65%。当工艺和产品有要求时,应按这些要求确定温度和相对湿度。
对生物原料的处理区而言,保持洁净室的温度和相对湿度通常只是为了使操作人员感到舒适,大多数产品的加工在C或D级区内进行,并采用密闭操作方式;如生产设备不采用夹套进行温度控制时,此时如能洁净室的温度和湿度对产品质量或工艺有影响,则应将 HVAC 系统参数视为关键参数。对固体制剂设施而言,虽然空气与产品直接接触,但通常情况下,温度并不对产品质量起到关键作用;设定值通常基于穿着隔离衣的操作人员的舒适感,许多粉剂产品具有吸湿性,要求湿度**一般为确保操作人员舒适感而提供的湿度;产品或工艺可能需要严格的洁净室环境条件,以满足生产或保持产品质量的要求。根据规范要求,成品或原料的储存条件要得到控制和监测;一般情况下,鉴于成品或原料的贴标要求,空间的温度和湿度应受到监测和控制,对封闭和密封的容器而言,湿度要求通常并不严格。
湿度控制:通常可采用冷却盘管、去湿机、加湿器等进行空气的湿度处理,空气中的湿度取决于通过冷却盘管低温水的温度、剂冷制的蒸发温度以及去湿机、加湿机的能力决定;对于低湿度洁净室(例如粉剂生产),应考虑应用去湿机和后冷却器,由于较高的投资和运行费,通常在需要温度** 5℃时才使用;如果室外的潮湿空气可以直接渗漏至工艺房间,而冷却盘管已不能足以达到洁净室的湿度要求,则也可能需要使用除湿器。对房间增加压力并加强管道密封,可以减少室外湿空气的渗漏量;当洁净室有相对湿度要求时,夏季的室外空气应先经过冷却器冷却后再经再加热器作等湿加热,用以调节相对湿度;为了防止吸收水分,的粉剂产品可能要求相对湿度** 40%。需注意当相对湿度过低(**20-30%),则操作人员咽喉和眼睛会感觉不适;如需要控制室内静电,则应在寒冷或干燥气候条件下考虑增湿;加湿器的位置通常设在 AHU 中末端过滤器之后或在冷却盘管之前,当将加湿器设在风机之前时,设计应确保水滴不会溅落到风机,以免导致风机锈蚀。
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HVAC系统的用户需求通常包括:洁净室参数一览表,包括:温度;相对湿度;洁净级别;自净时间;换气次数要求;微粒控制或过滤要求;压差或气流方向的要求;通风或排风要求(比如除尘)。初步的AHU数量及区域划分:服务区域;AHU基本配置(比如回风或全新风)。HVAC系统清单:除尘;冷冻水;冷却塔;洗气塔/炭吸附。在准备基础设计的过程中,下述问题必须得到考虑:人员、产品、设备及其他物料的流向;气锁室方案;污染源、途径、风险及其控制;能够满足用户需求的其他备选设计方案的风险评估;HVAC系统的服务区;洁净室的洁净度与产品污染风险之间的关系;污染物残留的控制(即:清洁或消毒);设备和系统的可靠性及备用策略;设施和系统的灵活性;施工及启动/调试的便利性;维护、维修及操作的便利性;调试与确认计划;经济性及设施的生命周期成本。
在基础设计获得批准之后,即可开始详细设计。在这个阶段中,应确定与工程相关的施工、安装、运行等技术细节,详细设计应包括:基础设计文件资料的较新和细化;各系统终带控制点空气流程图(AF&ID);设备及风管布置设计图;空调机组(AHU)组合图及其性能参数;初步的立面、剖面图以及各系统协调配合图;系统操作控制原理;房间送/回/排风量及风口形式规格表;终设备选型;施工说明;工程设计详图。关于 HVAC 系统的调试和,根据项目需要,可在设计阶段将调试和活动的计划包括在之前的各设计阶段中,以使项目的范围、成本和进度计划得到事先的考虑,避免产生影响,因为净化空调系统的设计缺陷通常在调试过程中才会变得显著。
对HVAC系统而言,在设计审查和过程中需要关注的典型问题包括:温度、湿度和洁净度要求;洁净分区的要求;AHU系统分区与生产活动的协调;尘埃或污染物的产生与解决措施(例如:局部排风等);交叉污染的控制;气锁室设计与压力流向的协调;所采用的换气次数;遵守*及防烟法规,遵守排放许可;维护、检测及调试的通道及空间;工程余量、备用和可靠性;工艺设备与 HVAC 系统的关联。HVAC 系统对系统失效的风险和潜在影响进行评审,并考虑潜在失效模式,例如:气流失效;过滤器失效(丧失对悬浮粒子或交叉污染的控制);温度控制失效;湿度控制失效;一个AHU失效,其他AHU会产生干扰性压差。可能对 CPP 产生影响的典型 HVAC 系统性能参数包括下述各项:温度;相对湿度;静态的微粒计数;动态的总微粒计数(分级区域);洁净室内从动态到静态的自净时间;送风HEPA过滤器的性能(污染物的捕获);换气次数/风量(影响粒子计数和恢复时间);区域压差(洁净室的保护);关键区域的气流组织;活性微粒的试验结果-空气中(与总悬浮粒子有关);活性微粒的试验结果-表面擦拭试验(间接受 HVAC 系统影响);应对关键参数清单进行审查,以确保其将对产品质量和患者安全的风险降到低水平。
湿度控制的实现方法包括:除湿(通过冷却或干燥)或者利用蒸汽加湿器增加湿气;由于湿度由经过验证的系统实施持续监测,因此,我们认为这对于依靠增湿器/除湿器确保将湿度保持在工程变更控制的范围之内而言是足够的;温度控制可以通过使用冷热盘管实现。由于温度由经过验证的系统实施持续监测,因此,我们认为这对于依靠加热系统确保将温度保持在工程变更控制的范围之内而言是足够的;利用终的HEPA过滤器得到C级的空气质量,利用微粒计数对其进行定期的泄漏试验,由于HEPA过滤器的完好性没有受到持续监测,而它与系统性能的方面有直接关联,因此应对其进行验证,并将其保持在质量变更控制的范围之内;洁净室压差是为防止空调区域与邻近区域之间发生泄漏所致。由于压力由经过验证的系统实施持续监测,据此足以对风管/阀门系统进行确认,并在工程变更控制下加以维护。
深圳市中净环球净化科技有限公司是一家专业从事洁净室系统设计、施工及洁净室设备生产、销售,并提供专业化配套服务的高科技企业,公司始终秉承“以人才为基础,让科技服务于客户,为社会发展做贡献”经营理念,全心全意的为客户创造较优质产品,提供满意的服务。公司自成立以来,凭借自主创新的精神,开拓进取的科学管理,立志发展成为全国较具竞争力的行业**企业之一。(提供净化工程、净化产品、节能环保、LED车间、SMT车间、食品化妆品车间咨询、设计、施工)
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