分享｜GMP药厂洁净室的空调净化应用手册

一、洁净室的基本知识

（一）什么叫洁净室

根据“洁净厂房设计规范”GB50073-2013中名词解释，洁净室就是“空气悬浮粒子（灰尘、微生物…）浓度受控的房间。其建造和使用方式使房间内进入的、产生的、滞留的粒子最少，同时，还要按生产工艺的要求对房间内的温度、湿度、压力、静电、振动、噪声等其他相关参数也要受控。”洁净室广泛地应用在电子（微电子、光电子等）、航天、机械、化工、农业、制药、医疗、食品、实验动物饲养、生物安全和生物工程等各行各业。

（二）洁净室四大技术要素

从洁净室的建造、使用和维护而言，洁净室有四大技术要素：

A、洁净室的净化空调系统至少应有粗效、中效和高效过滤器三级过滤措施。尤其是在终端应有高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA）。

B、洁净室送风应有足够的空调（消除室内余热、余湿）和净化（保持洁净度）送风量。其送风量不仅能消除室内的余热和余湿，保证室内的温度和相对湿度，同时还能消除或稀释室内的粒子污染，保证室内的洁净度要求。

C、洁净室必须建立和维持必要的相对压差（正压或负压）。

D、洁净室应有合理的气流流型，以保证其室内的洁净度和温、湿度等参数。

（三）洁净室的分类

洁净室的分类一般按气流流型来分，还可按使用用途和主要控制对象来分。

A、洁净室按气流流型分类

洁净室按气流流型来分类可分为单向流洁净室、非单向流洁净室、混合流洁净室和矢流洁净室。

a、单向流洁净室

单向流洁净室的净化原理是活塞挤压原理，是洁净气流将室内产生的粒子由一端向另一端以活塞型式挤压出去，用洁净气流充满洁净室。单向流洁净室又可分为垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。

① 垂直单向流洁净室是在其吊顶上满布（≥80%）高效空气过滤器（或 FFU），经其过滤的洁净气流从吊顶用活塞型式以一定的速度，把室内的污染粒子向地面挤压，被挤压的污染空气通过地板格栅排出洁净室，这样不断地进行循环运行来实现洁净室的高洁净度。垂直单向流洁净室可创造最高的洁净度（1 级~5 级）但是，它的初投资最高、运行费最高。

② 水平单向流洁净室是在其一面墙上满布（≥80%）高效空气过滤器，被其过滤的洁净空气以一定的速度用活塞型式将污染粒子挤压到对面的回风墙，由回风墙排出洁净室，这样不断循环来实现高的洁净度等级。水平单向流可创造5级的洁净度等级。其初投资与运行费用也低于垂直单向流洁净室。水平单向流洁净室与垂直单向流洁净室比较，其最大的区别是垂直单向流气流是由吊顶天花流向地面，所有工作面全部被洁净的气流覆盖。而水平单向流洁净室的气流是由送风墙流向回风墙，因此，气流在第一工作面洁净度最高，后面的工作面的洁净度会越来越差。

图1单向流洁净室

a、非单向流洁净室

非单向流洁净室的净化原理是稀释原理。是用一定量的洁净空气来充淡稀释室内产生的污染粒子。洁净空气量越多稀释后的洁净度就越高。因此洁净的送风量（换气次数）不同，室内空气的洁净度等级也不相同。在“规范”中规定：6级洁净室的换气次数为 50~60 次/时；7 级洁净室的换气次数为15~25 次/时；8 级和9级洁净室的换气次数为10~15次/时。洁净度级别不同其初投资和运行费也不相同。最常用的非单向流洁净室的气流流型主要有顶送下回、顶送下侧回和顶送顶回。

图2 非单向流洁净室

a、混合流洁净室

混合流洁净室是将垂直单向流和非单向流两种型式的气流组合在一个洁净室中。混合流洁净室可大大压缩垂直单向流的面积，只将其应用在必要的关键工序和关键部位中，用大面积的非单向流来替代垂直单向流。这样不仅大大地节省建造投资而且也大大地节省了运行费用。这种混合流洁净室目前广泛地应用在微电子（超大规模集成电路）的光电子（液晶显示器LCD、等离子 PDP、发光二极管LED和薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器TFT-LCD）等大面积高洁净度等级的电子工业洁净厂房中。

图3 混合流洁净室

a、矢流洁净室

矢流洁净室是用圆弧形高效空气过滤器构成的圆弧形送风装置，经圆弧形高效过滤器送出的气流是放射形的洁净气流，流线不产生交叉，灰尘粒子也是被放射形气流带到回风口，回风口设在对面墙的下侧。矢流洁净室可用较少量的洁净送风来实现较高洁净度级别（5级）的洁净室。这种气流流型在美国和日本较多（在日本称为对角流），而我国在工程中应用较少。

图4 矢流洁净室

B.洁净室按用途和主要控制对象分类

按使用用途和主要控制对象洁净室又可分为工业洁净室、生物洁净室和生物安全实验室。

a、工业洁净室

SIA 对集成电路发展和对洁净生产环境控制趋势的预测

微电子工业用洁净室洁净度级别的实例

a、生物洁净室

生物洁净室主要的控制对象是微生物、病菌等活的有生命的粒子，是不断地生长、繁殖的粒子。它所产生的污染不仅仅是微生物本身，而且，还有它们新陈代谢产生的二次污染。生物洁净室主要应用在医疗、制药、食品、生物工程、实验动物饲养以及生物安全等行业之中。下面举例说明生物洁净室在医药、实验动物饲养、食品，医疗等行业中的应用。

（a） 医药行业

“药品生产质量管理规范”（GMP）中规定：药品生产的洁净厂房内的生产环境参数如：温度和相对湿度以及压差等均是由生产工艺决定的，一般温度为18℃~24℃，相对湿度为45%~65%。在“药品生产质量管理规范”（GMP）的实施指南中规定的比较具体。即药品生产洁净厂房中的温度和相对湿度是以穿洁净工作服的操作人员不产生不舒服、不舒适为基准的。

洁净室（区）空气洁净度等级

注：此表摘自《药品生产质量管理规范2010版》。

洁净区微生物监测的动态等级标准

注：此表摘自《药品生产质量管理规范2010版》。

（b） 实验动物饲养

实验动物繁殖，生产设施以及动物实验设施（设备）的环境要求如下：实验动物繁殖，生产设施环境指标（静态）

注：氨浓度为动态浓度。

全新风保证有足够的新鲜空气量。如事先除去污染粒子和有毒有害气体，在同一单元内再循环空气不超过 50%；并保应有的温、湿度。

单廊时必须保证饲育室和实验室的压力最高。动物实验设施（设备）环境指标（静态）

全新风保证有足够的新鲜空气量。如事先除去污染粒子和有毒有害气体，在同一单元内再循环空气不超过 50%；并保应有的温、湿度。

单廊时必须保证饲育室和实验室的压力最高。

此处动物实验设备系指动物饲养和实验时，保障动物所处的局部环境应达到本环境指标的设备。前面有关实验动物的饲养、繁殖、生产的环境指标均摘自我国国家标准GB14925-2010《实验动物环境及设施》。

（a） 食品行业

食品卫生和食品生产的无菌洁净环境现已提到议事日程，其生产操作环境要求如下：

食品工厂的空气洁净环境

（b） 医院洁净手术部

医院洁净手术部包括洁净区和非洁净区，在洁净区内又分有洁净手术室和洁净辅助用房。其环境要求如下：下表摘自《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013，3.0.2规定如下：

4.0.1 洁净手术部用房主要技术指标：

a、生物安全实验室

生物安全实验室是研究对人、动物、环境等有害感染性的微生物、病菌、病毒等的特殊环境条件。因此，生物安全实验室，必须作到绝对安全，不仅要保护实验研究对象，使实验得到真实可靠的实验数据和结果，而更重要的是保护实验操作人员和周围的环境，使实验人员和周围环境都能得到可靠的安全保障。根据世界卫生组织（WHO）的标准，可将感染微生物 的危险度等级依它们的危险程度不同划分为 4个不同的级别。而且不同危险度等级的生物安全实验室也要有相对应的生物安全水平。

（A）根据我国农业部“兽医实验室生物安全技术管理规范”规定：Ⅲ级生物安全实验室的污染区、半污染区采用负压定向流全新风净化空调系统。不允许安装暖气、分体空调和电风扇。其室内温度为23±2℃，相对湿度为 40%~70%，噪声小于60dB(A)，相对大气压清洁区为0Pa，半污染区为-25±10Pa，污染区为-50±10Pa。送风要经过高效过滤器，排风要经过两级高效过滤器过滤。洁净度要高于10000 级，采用顶送对面墙下回的气流组织，保证定向流，消除死角，并设有Ⅱ级或Ⅲ级生物安全柜。Ⅳ级生物安全实验室要进行500Pa正压密封试验，泄露＜10%。

（B）根据我国国家标准“生物安全实验室建筑技术规范”规定：

生物安全实验室的主要技术指标

三级、四级生物安全实验室辅助用房的主要技术指标

（C）下表列出感染性微生物的危险等级和与微生物危险等级相对应的生物安全实验室的生物安全水平：

感染性微生物的危险等级

与微生物危险等级相对应的实验室的生物安全水平

不同生物安全水平对应的防护要求的防护措施