HVAC系统基础 | 组件与工作原理

Basics of HVAC System | Components and Working

2025年11月16日noreply@blogger.com (Ankur Choudhary)AI 专业翻译
多年来,空调系统已经发生了变化。现在,暖通空调(HVAC)系统被用于控制制药设施的生产区和储存区的环境。通过过滤以及调节温度和湿度,HVAC系统负责维护区域环境和空气质量。

Cleanroom Area

HVAC系统是指供暖、通风和空调系统,用于对大型空间内的空气进行调节,这些空间通常无法使用普通的空调设备。该系统包括锅炉、冷水机组(冷却塔)以及空气处理单元。

该系统用于通过控制空气中的湿度来调节指定空间的温度,并通过调节二氧化碳和氧气的浓度为该区域提供新鲜空气。同时,它还... 控制污染 通过调节空气的流动来控制空气中的颗粒物。

Flow Chart of HVAC System

暖通空调(HVAC)系统到底起什么作用呢?

HVAC系统可以通过向空间内添加热能来加热空气,从而有效控制空气的温度;通过减少空间内的热能来冷却空气,从而降低温度。为了增加空间的湿度,会使用水蒸气,这个过程被称为“加湿”。 湿度将水蒸气从该区域去除后,这个过程就被称为“除湿”。

空气通过去除其中的烟雾、灰尘和花粉等污染物来进行净化。通过调节气体比例(可以通过引入外部新鲜空气来实现),空气得到通风。最后,该系统控制着供应到该空间内的空气流动,以确保在场人员的舒适度。

暖通空调(HVAC)系统的关键组成部分

以下是 HVAC(供暖、通风和空调)系统的基本组成部分,以及它们在维持适宜环境条件方面所起的作用。

加热源

这是商业 HVAC 系统中最大且最重要的组成部分。它负责加热供给系统的空气,加热方式可以是热泵、太阳能,或者燃烧天然气。在炉子内部有一个热交换器,当炉子启动时,这个热交换器会开始工作。它吸入冷空气,将其加热后通过通风口排出。

恒温器

恒温器可以手动设置,也可以预先编程到所需的温度。它是系统中易于查看和操作的部分。恒温器可以控制换热器或蒸发器/冷凝单元,从而让空间内循环冷空气或暖空气。

蒸发器盘管 


这有助于冷却加热后的空气。它与装有制冷剂的冷凝装置相连,该装置通常安装在房间外部。该装置将冷凝后的液体泵送到蒸发器盘管中,然后液体再次蒸发成气体。

制冷剂管道

该装置将制冷剂输送到冷凝单元进行蒸发,然后以液态形式将其返回到蒸发器。这些管道通常很细,且具有耐热和耐冷的特性。

管道系统;通风管道

该装置负责将冷却或加热后的空气输送到整个房间内。风管由轻质铝材制成,连接至通风系统,从而将空气分配到各个房间。这些风管通常安装在天花板附近,并配有倾斜的挡板。用户可以通过手动操作来调节空气的流向,从而控制房间的温度。

理解气流:洁净环境的核心

在制药生产领域,保持空气流动方向和压力对于确保产品质量至关重要。洁净室的设计要求是清洁空气从高级别区域流向低级别区域,以防止污染物进入关键生产区域。

气流类型

A. 混流空气:这种类型的气流被广泛应用于大多数洁净室中,它使空气在整个房间内流动并混合,从而保持环境条件的稳定。
B. 层流空气:这是一种均匀且单向的气流,常用于无菌灌装线和生物安全柜中。

压力差

个人差异是区分洁净区与非洁净区的唯一方法。洁净室相对于其相邻区域应保持正压状态。污染区域或检测实验室可能采用负压环境,以防止污染物扩散。 危险物质 洁净区域内的适当压差可以防止交叉污染,并有助于确保符合监管要求。

温度和湿度控制

温度和湿度虽然对人员的舒适度没有要求,但它们直接影响产品的质量和设备的性能。

为什么温度如此重要?

一些对热敏感的药品材料在高温下会降解,而像高效液相色谱(HPLC)系统这样的设备也对温度变化非常敏感。在洁净室工作的操作人员也需要一个稳定的工作环境,以确保生产过程中的性能保持一致。

为什么湿度很重要

高湿度会促进该区域的微生物生长,从而可能污染药品;而低湿度则可能增加静电,进而引发火灾。对于药品生产来说,50%至60%的湿度最为理想。不过,具体湿度要求有时也会根据所生产的过程和产品的特性而有所不同。

暖通空调(HVAC)系统必须能够快速响应室外天气的变化以及室内热负荷的变化,以维持所需的温度和湿度。

过滤:保持空气清洁

在制药生产设施中,暖通空调(HVAC)系统最重要的功能是空气过滤。它能够清除进入洁净室区域的空气中的微生物污染和颗粒物。
制药行业HVAC系统中使用的过滤器类型
A. 前置过滤器:前置过滤器可以捕捉大颗粒物质,从而延长其他过滤器的使用寿命。
B. 精细过滤器:精细过滤器能够去除更小的灰尘颗粒,从而起到保护作用。 HEPA过滤器.
C. HEPA过滤器:HEPA过滤器具有非常高的过滤精度,对于无菌洁净室和高级洁净室来说至关重要。

过滤器维护至关重要;过滤器不是清洗而是更换的。堵塞的过滤器会降低气流速度,从而影响压力控制以及无菌区域的清洁度。

通风率及每小时换气次数(ACH)

通风率是指洁净室内新鲜空气与过滤后空气的交换频率,以每小时空气交换次数(ACPH)来衡量。较高的ACPH值更优,能够有效快速降低空气中颗粒物的浓度。 污染;杂质 来自洁净室。不同洁净区域的通用ACPH(空气洁净度参数)值如下:
非控制区域:6–8 ACH
受控环境:20–40 ACH
无菌灌装线:采用层流空气(laminar airflow)技术,每条灌装线的生产能力为60–100个制剂单位(ACH)。

监管机构在其指南中为无菌生产设施提供了设计要求,这些要求必须得到遵守才能符合相关法规标准。

暖通空调系统中的能源效率

暖通空调(HVAC)系统在制造设施中消耗了大量的电能。提高这些系统的效率有助于降低运营成本。常见的改进策略包括使用变频驱动器、高效的隔热材料、热回收系统、需求控制通风系统、优化过滤器选择,以及智能控制系统——这些系统能够监测空气质量,并仅在需要时调节空气流量。

制药行业中的 HVAC(暖通空调系统):为何精确性至关重要

暖通空调(HVAC)系统的性能几乎影响着制药生产的每一个环节,包括产品质量、微生物控制、员工安全、法规遵从性、检测数据的完整性以及环境监测结果。

像 FDA 和 EMA 这样的监管机构要求公司设计和维护能够满足特定要求的 HVAC(供暖、通风和空调)系统。 药品生产质量管理规范(GMP) (GMP)维护不当可能导致污染,从而影响产品质量,进而引发检查问题并收到警告函。

暖通空调系统(HVAC)中的常见问题

在监管检查中,HVAC系统存在许多问题。一个设计良好的系统仍可能面临诸如压力不平衡、过滤器堵塞、传感器故障、气流分布不均、湿度及温度波动不稳定等挑战。

定期监测、预防性维护以及对暖通空调(HVAC)系统的定期确认(qualification)可以避免这些问题,从而避免收到警告信和面临监管措施。

我们可以将 HVAC 系统视为一个简单的温度控制单元,但实际上它们是复杂的系统网络,在维护产品质量和合规性方面发挥着重要作用。从供暖和制冷到过滤、压力控制和通风,HVAC 系统的每一个部分都为在受控环境中生产安全的产品做出了贡献。

了解 HVAC(供暖、通风和空调)系统的基础知识对制药行业的所有工作人员都非常有帮助,这有助于认识到这些系统在保护产品质量和确保符合监管要求方面的重要性。一个设计合理、维护得当且持续监控的 HVAC 系统能够为可靠的制造过程和产品的安全性提供坚实的基础。


📌 本文由 AI 翻译自 pharmaguideline.com,仅供内部参考查看英文原文