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制药净化空调系统划分:为什么A/B和C/D不能随便共用机组

在药企洁净厂房项目里,"空调系统怎么分"往往是方案阶段最容易被低估、却最影响后期合规与运行成本的问题。很多业主在初步沟通时会问:A/B级和C/D级能不能共用一套组合式空调机组?C级和D级合并行不行?产尘区能不能走走廊回风?高致敏品能不能省一套全排系统?

答案不是简单的"""不能",而是要看洁净级别、气流形态、温湿度、产污属性、运行时段和验证边界。本文从工程落地角度,把制药HVAC系统划分的底层逻辑、常见坑点和节能空间一次讲清。

一、A/B与C/D"随便共用"为什么是坑

按《医药工业洁净厂房设计标准》GB 50457及行业通用设计实践,A/B级和C/D级通常应分系统设置,核心原因有四点:

1.洁净控制逻辑不同

A级按单向流设计,工作区风速指导值0.36–0.54 m/sB级作为无菌配制/灌装A级背景,按非单向流但微生物与粒子控制远严于C/DC/D用于无菌药品中风险较低步骤。 若强行共用机组,送风参数、过滤器配置、监测频次都会被"就低""就高"拖累。

2.换气次数与风量层级差太大

单向流A级靠截面风速取胜,B/C/D靠换气次数与非单向流稀释。单向流与非单向流合一个系统,风量配比失衡,要么A级达不到层流风速,要么C/D送风量过剩、再热严重。

3.污染与交叉污染风险不对等

A/B接触无菌产品敞口操作,C/D可能承接转运、清洗、缓冲、外包装等相对""的环节。共用回风路径,一旦中效/高效衰减或房间压差漂移,低级别微粒/微生物有进入高级别背景的理论风险。

4.运行时段与节能策略冲突

A/B往往按生产批号连续运行、验证严;C/D中大量区域可值班运行、错峰降频。共用机组=全系统同启同停,电费和高效寿命都吃亏。

不是"A/B绝对不能和C/D同管",而是未经风险评价、气流计算、压差模拟和PQ验证前,不应默认共用。小面积C/D、最终灭菌车间辅助区、技术经济比选后可合并的例外,后面单独讲。

二、系统划分的6条原则

结合GB 50457条文解读与药厂设计惯例,净化空调划分可按以下6条做初审:

按产品/工艺属性分,防交叉污染

多产品共线先做污染矩阵评估。高致敏、β-内酰胺、激素、细胞毒、强毒微生物、活菌/病毒载体,原则上独立厂房或独立空调系统,不等同于"同一机组换过滤器就行"

按洁净级别分,A/BC/D分层

通常A/B单独系统;C/D可进一步按工段分。非最终灭菌无菌线建议ABCD各自独立,扎盖区单独;最终灭菌线A/B独立,C/D面积很小时可合用一套但要做验证。

按过滤层级分,不混搭

净化系统(末端高效)、中效净化系统、一般空调系统分开。高效末端阻力随运行增长,和无机组过滤的一般空调混用会出现风量平衡失效、房间压差漂移。

按气流形态分,单向流/非单向流不混

A级单向流;B/C/D非单向流(B可单向流背景加非单向流总体管理,具体按工艺)。二者合系统会出现"大风量层流+小风量乱流"互抢静压,再热能耗高。

按楼层/平面/工段分,利于错峰

同级别但分属不同产品段、不同班次、不同建筑翼区,可拆多套小机组。系统不宜过大,行业经验单套送风量可控制在约5m³/h以内便于调节;具体按厂房规模校核。

按产污/特殊要求分,独立处理

产尘、产气、产湿、发热、防爆、病原、放射性、高致敏,全部走"独立空调+独立排风+独立处理"逻辑,不进主回风环网。

三、A/B级系统:为什么强调"独立+可验证"

无菌附录下,A级用于灌装、敞口容器、无菌装配等高风险操作,B级是其背景。 工程上A/B系统要把握几个点:

A级单向流:垂帘/硬围挡/层流罩均可,但工作区截面风速按0.36–0.54 m/s验证;隔离器、RABS可降低背景要求,但隔离器自身泄漏率、VHP循环、手套完整性要单独确认。

B级背景非单向流:送风量取"维持级别粒子+自净时间+热湿负荷+新风"最大值; 温湿度按工艺(通常无菌区18–26℃45–65%RH,特殊产品另定)。

高效配置与监测A/B末端H14为主,B背景可按风险用H13/H14;在线粒子、浮游/沉降菌、压差、温湿度全部进EMS,报警限/行动限基于CCS制定。

不回混C/DA/B回风即使合格也不建议跨级别去C/DB级系统自身回风也要看是否有产尘、产气、产品残留风险,无菌核心通常保守采用可控回风或不回风方案。

常见整改案例:某无菌水针线早期把B级配液背景与C级洗瓶缓冲共用机组,审计时发现B级自净时间随C区门开启波动、高效压差报警频繁。拆分后B独立变频、C/D重新划两系统,年节电反而下降——因为B不再为C的冗余换气买单。

四、C/D级合并的边界:不是不能,是要条件

C/D合不合并,看四个条件:

1.同产品、同工艺段、无产尘产气;

2.温湿度要求一致(如都是常温常湿中转、外清、缓冲);

3.运行时段一致,或可通过变频/电动阀做分区值班;

4.面积较小、技术经济比选显示分系统造价与运维不划算。

满足以上,C/D可合用一套。但以下情况C/D也要再拆:

C级称量、粉碎、制粒产尘 独立排风,不走廊回风、不顶回;

D级清洗产湿、使用有机溶媒 全排或局部排风+独立处理;

C/D中夹高活性小试、对照品、病毒小量操作 按高活/生物安全独立。

五、青霉素/高致敏/高活性:全排与处理不是可选项

GMP正文对特殊药品有硬要求:

高致敏性如青霉素类:专用独立厂房、独立设施;产尘量大操作区相对负压;排风经净化处理;排风口远离其他空调新风口。

β-内酰胺类、性激素类避孕:独立净化系统、独立设施。

激素、细胞毒、高活化学药:独立净化系统;经专项防护和验证,可阶段性共用。

强毒/致病微生物:负压系统,病原体操作区空气不得循环使用。

工程落地点:

l 全排直流系统,新风不回用;排风按风险过中效/高效/活性炭/除尘/酸碱处理,达标排放;

l 青霉素类排风建议独立立管,不穿越其他洁净区,排口与新风口水平距离、高度按规范及环评执行;

l 高活固体称量可用隔离器+独立小排风,背景C/D即可,比全车间A级省电;

l 防爆区电气、风机、风管静电接地按防爆等级,不和普通净化系统混箱。

l 业主常问"全排太费电能不能部分回风"——高致敏、β-内酰胺、活毒、易爆溶剂原则上不回;普通产尘若能密闭除尘且风险评价通过,可评回风节能,但审计资料要留完整验证链。

六、D级值班模式:节能但不降合规

洁净空调占药厂总能耗约60%(部分资料按60–70%估),D/C级非连续区是值班节能重点。 做法:

l 双模式变频:生产模式按级别换气次数全量运行;非生产/夜间按"维持正压+粒子不超标"的最低风量运行。行业案例用生产40/h、值班12/h做参照,但是否可行必须用自净曲线和动态粒子数据反算,不套用固定值。

l 电动密闭阀分区:只跑需要保温保湿的房间,其他支管关小或零送;

l 新风按需:非生产时段新风只补正压漏风,不按生产人数和排风全额给;

l 过滤器阻力管理:初效/中效按压差预警,高效按阻力曲线+检漏周期换,不按"几年一刀切";阻力到初阻1.5–2倍纳入更换窗口,具体以厂家与设计值校核。

l 前提:值班降频前必须做自净时间复测、压差梯度复测、微生物趋势评估,写入SOP和变更控制。

七、新回风比与热回收边界:别为省电把GMP省掉

新回风设计按"送风量四取大":洁净度所需、自净所需、热湿负荷所需、新风(排风+正压+人员≥40m³/·h)所需。 节能手段有边界:

l 二次回风:新风比≤30%、除湿再热矛盾突出时优先评;减少冷热抵消。

l 热管/转轮/板换回收:新风比>30%或排风量大时做技术经济比选;U型热管可回收表冷后冷量用于再热,降低再热蒸汽/电。 但转轮/板换用于不同洁净级别或产污区时要防交叉,病原、高致敏、有机溶剂排风不进普通新风回收。

l 过渡季免费冷:加大新风、减制冷机,但排风变频联动;过滤器容尘和结露要重新算,别把梅雨季湿度搞超标。

l 热回收禁区:青霉素/β-内酰胺/细胞毒排风、活毒排风、防爆溶剂排风、产尘未净化排风,不直接回收给其它洁净系统新风;可只回收"干净排风"(如低污染D级一般区、非工艺机房)并经风险评估。

l 无菌核心新风:多机组集中运行时新风可集中处理,但要防各系统新风互扰;无菌核心加湿优先纯蒸汽。

八、方案阶段给业主的"避坑自查清单"

做官网/售前/设计评审可直接套:

1. A级是否单向流独立送风?B背景是否单独系统?

2. CD是否同产品同温湿同班次?不满足就拆。

3. 产尘间是否独立排风、不走廊回风、不顶回?

4. 高致敏/β-内酰胺/激素/细胞毒/活毒是否独立厂房或独立空调+独立排风处理?

5. 单向流与非单向流是否同箱?是则重算静压与再热。

6. 系统单风量是否过大?是否可按工段拆5m³/h级小系统?

7. 值班模式是否有自净/压差/微生物再验证方案?

8. 热回收是否避开产污排风?新风集中处理是否防互扰?

9. EMS是否覆盖A/B在线、C/D关键布点、所有排风处理段压差?

10. DQ/IQ/OQ/PQ文件是否把系统划分理由、气流图、自净报告、过滤器台账一并归档?

我们做制药HVAC不止"配高效、调压差"。从无菌A/B独立系统、C/D节能合并、高致敏全排处理,到值班变频、热回收边界、PQ自净验证,可按产品工艺输出系统划分图和运行成本测算。需要"现有车间空调系统诊断/新建项目HVAC划分方案"可留资,工程师一对一出整改清单。

参考资料:系统划分与单向/非单向、A/B-C/D分系统参考医药洁净空调设计资料及GB 50457条文实践 ;A级单向流0.36–0.54B背景、C/D低步骤参考无菌药品附录 ;送风量四取大、产尘不走廊回风、无菌核心纯蒸汽加湿参考GB 50457-2019相关条款 ;青霉素/β-内酰胺/高活/独立厂房与排风净化参考GMP正文第4648条 ;值班节能、二次回风、热管、过渡季新风参考行业节能实践 。

 


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