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[洁净空调系统] 洁净区内缓冲室的设计原则

洁净区内缓冲室的设计原则

提要 为了解决在设计和GMP 验收实践中遇到的不同洁净度级别洁净室之间是否要设
缓冲室的问题,通过理论计算说明了缓冲室的作用和应具有的概念,指出了设置缓冲室的各种
具体条件,进而给出了缓冲室的设计方法和原则。
关键词 缓冲室 洁净室 设计原则
Pri n c ip l e s i n d e s i g n of t h e b uff e r r o o m b e tw e e n c l e a n z o n e s
Ab s t r a c t  Fo r s ol vi n g t h e p r o bl em wh e t h e r t h e r e s h oul d b e a b uf f e r r o om
b e t we e n c l e a n r o oms wi t h di f f e r e n t c l e a nl i n e s s g r a d e s i n p r oj e c t d e s i g n a n d
a c c e p t a n c e a c c o r di n g t o t h e GMP s t a n d a r d . Ex p oun d s t h r ou g h t h e o r e t i c
c a l c ul a t i o n t h e e f f e c t a n d s ui t a bl e i d e a of b uf f e r r o om , p r e s e n t s t h e d e s i g n
p r i n c ip l e s a n d a l l ki n d s of n e c e s s a r y c o n di t i o ns wi t h o r wi t h ou t t h e b uf f e r r o om.
Ke yw o r d s  b uf f e r r o om , c l e a n r o om , d e s i g n p r i n c ip l e
 近几年在制药行业洁净厂房的设计、GMP 验收中,往
往提出一个不同洁净度级别洁净室之间要否设缓冲室的问
题。一些已建好的洁净室,由于洁净走廊与其两边的洁净
室(两者相差1 级) 都是只有一扇门相通而无所谓缓冲室,
得不到认可,必须再在洁净室一侧隔起一个小间作缓冲室,
这对于布局、使用和出入都很不便。其实这里被提及的缓
冲室也就是美国早期提出的“气闸室”的概念[ 1 ] ,只是一个
小间,关了这扇门再开那扇门,使其两边空间的气流不能相
通。什么样的两个洁净室(或空间) 之间需要缓冲室? 类似
美国气闸室的缓冲有无作用? 怎样的缓冲室才有作用? 实
践已迫切要求回答这些问题。
1  缓冲室的作用
不同级别的洁净室(或空间) 之间已有最小5 Pa 的压
差,高级别侧保持正压,用以阻挡门关闭条件下由缝隙从低
级别到高级别洁净室的空气渗透;在门开启条件下而无人


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Re:楼主

当然,这时由于正压,B 室也有洁净气流被压出,但在
常规新风量下,这一气流速度很小,一般在0. 05 m/ s 左右,
不足以全部抵消侵入的脏气流,所以,设缓冲室的作用就在
于减少开门时入侵的脏气流。
2  开门进入洁净室对室内含尘浓度的影响
设洁净室的体积为V ,含尘浓度为N 。随着人带进室
内的最大空气量为:
ΔV = 人体投影面积×0. 2 m/ s ×2 s = 0. 27 m3
下面讨论两种情况:
①如果带进气流的含尘浓度比N 高10 倍,即相当于
洁净度相差1 级,而洁净室具有很不利的小体积V ,设为
25 m3 (体积越小越不利) ,设一次进入2 人,则带入气流后
室内含尘量将比原来增加的倍数为(不考虑人发尘(这在设
计洁净室时就考虑了) 和瞬间内气流循环净化,以及室内由
于正压压出的气流速度(一般在0. 05 m/ s 左右) 的抵消作
用) :
2ΔV ×10 N + ( V - ΔV ) N
V N
=
0. 27 ×2 ×10 N + (25 - 0. 27 ×2) N
25 N
=
29. 86
25 = 1. 19
  这表明由于进来2 人,只使室内浓度在瞬间增加到
1. 19倍。由于室内正常的浓度N 不可能是级别的浓度上
限,一般按这一数值的1/ 2~1/ 3 设计,最多运行在其2/ 3
的限度内,所以可以允许浓度有一个上升幅度使其不超过
级别上限,这一幅度定在0. 2 N 是合适的,即瞬间浓度增加
后不超过1. 2 倍是允许的。如果洁净室体积越大,室内含
尘浓度增加将越小。
因此,如果从A 洁净室进入B 洁净室,而A 的级别比
B 低1 级时,这种进入的干扰对B 的洁净度不构成威胁。
②如果带进气流的含尘浓度比N 高100 倍,即相当于
洁净度相差2 级,洁净室体积仍按不利的25 m3 计。
则:
  2ΔV ×100 N + ( V - ΔV ) N
V N
=
0. 27 ×2 ×100 N + (25 - 0. 27 ×2) N
25 N
= 3. 14
  这表明,瞬间高级别室内浓度最多可能增加到原来的
3. 14 倍。如果两室相差不止2 级,例如缓冲室是不送洁净
风无级别的所谓气闸室,那结果会更严重,这也就是为什么
气闸室作用不大的原因。
现在计算将此高浓度释稀到1. 2 N 以内所需的自净时
间(下式引自文献[2 ]) 。
Nt
N
= 1 + (
N0
N
- 1) e-
nt
60 (1)
式中 N ———洁净室的正常浓度;
N0 ———污染后的浓度;
Nt ———某一时刻的浓度,取降到1. 2 N 时的浓度;
t ———自净时间,min;
n ———换气次数, h- 1 。
由式(1) 得
nt = 60[ln (
N0
N
- 1) - ln(
Nt
N
- 1) ] (2)

N0
N
= 3. 14 ,
Nt
N
= 1. 2 ,代入式(2) 得
nt = 60 ln
2. 14
0. 2 = 60 ×2. 37 = 142. 2
如果是1 000 级洁净室,则n 可按60 h- 1 计算,代入上式得
t =
142. 2
60
= 2. 37 min。
  带入室内的污染不仅增加含尘浓度而且带进了异性微
粒(例如不同菌种,相反性质的尘源等) 。自净时间超过2
min 是不希望的,一般单向流的自净时间不超过2 min ,上
述结果表明进门带入的污染可能造成危险。
如果以不超过1. 2 N 为限,可写出:
2ΔV ×100 N + ( V - ΔV ) N
V N ≤1. 2
故        V =
199ΔV
0. 2
  将ΔV = 0. 27 代入,得V = 269 m3 。即当洁净室体积
大到270 m3 时,2 人的进门最多使浓度上升1. 2 倍,同样
从上面自净时间公式求出经过1 min 后浓度降到1. 075
倍,经过2 min 后,浓度即降到1. 027 倍,应是完全可以忽
略的了。
以上计算表明,当洁净室体积大于270 m3 时,即使从
相差2 级的低级洁净室开门而入,对高级别洁净室的影响
也可不计。
于是问题变为在洁净室体积小于270 m3 时(一般皆如
此) ,从低2 级的洁净室进入时,应考虑设缓冲室。除非污
染的微粒是同类的,并且自净时间超过2 min 是允许的(乱
流洁净室均允许,一般单向流洁净室也可能允许) 。


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Re:楼主


布,所以无需设缓冲室。另外美国空军技术条令203 和联
邦标准209 就都说明这种洁净室的门口一般不要求设气闸
室和吹淋室,只有宇航标准指出单向流无菌室可按产品和
人员情况考虑设气闸室,据此,缓冲室也可同样考虑。只是
如在100 级室外设缓冲室可不按上述计算,考虑其抗干扰
能力,缓冲室按1 000 级设计。
4  结论
4. 1  缓冲室应是按高级别洁净级别设计,其体积不小于6
m3 。
4. 2  “不同级别洁净室之间必须设缓冲室”,这里的缓冲室
如果是指气闸室,则它并不能有效阻止脏气流入侵。
4. 3  “不同级别洁净室之间必须设缓冲室”这里的缓冲室
如果是指本文说的送洁净风有级别的缓冲室,也未必需要。
4. 4  像卫生部GMP 规定的那样“, 洁净级别不同的厂房之
间应有缓冲”,从上下文理解,这里的洁净“厂房”就是指洁净
“区”,而非一个洁净“室”(除非特殊情况) ,所以是应该设的,
这里缓冲设施当然也可以是吹淋室。但如果把“洁净级别不
同的厂房”理解为“洁净级别不同的洁净室”显然是不适的。
4. 5  两个只相差一级的相邻乱流洁净室相通时,中间无需
设这样的缓冲室,从低级别带入高级别的尘粒对后者不构
成威胁(以含尘浓度瞬时上升不超过1. 2 倍为准) 。
4. 6  相差两级的乱流洁净室相通时,在高级别的洁净室体
积大于270 m3 时可以不加缓冲,或者高级别洁净室(以很
不利的25 m3 为准) 允许在其含尘浓度突然上升后,恢复到
不大于1. 2 N ( N 为正常浓度) 水平的时间可以超过2 min ,
也可以不加缓冲,否则应有缓冲室。
4. 7  如果发生的污染不仅仅是增加尘粒的污染,而是改变
污染性质的污染(例如不同性质的菌种、不同性质的尘源)
则一定要设缓冲室。
4. 8  对单向流洁净室,由于其抗干扰能力极强,美国标准
已说明不设气闸和吹淋室,当然也用不着设这样的缓冲室。
4. 9  没有送风没有气幕的气闸室作用很小,凡是原考虑设
这种气闸室的地方都可改为缓冲室。
5  参考文献
1  美国空军技术条令TO. 00 - 25 - 203 ,1961.
2  许钟麟. 空气洁净技术原理. 北京:中国建筑工业出版社,1983.


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