洁净设备（共9篇）
洁净设备 篇1
2009年3月, 天津蓟县妇幼保健医院内6名新生儿发生感染, 5名死亡。卫生部公布调查结果:此院手术室气流组织不合格, 暖箱消毒不合格。
近日, 某部门在对北京几家医院已建成的手术室及空调设备进行了几项常规检测, 结果令人震惊:其中有一家手术室设定温度与实测温度相差6℃～8℃, 设定湿度与实测湿度相差最大为38% (无论在手术室还是在空调机房, 温湿度设定调整均不起作用) ;室内外压差与规范要求相差了31Pa, 应为正压手术室的成了负压;室内噪音将近70分贝。对系统疏理时, 发现集中新风预处理的管道内有抢风现象, 造成各手术室压差混乱, 有的手术室送风量只相当于设计值的60%左右。对机组检查时, 发现机组表皮已大面积锈蚀溃烂, 接缝处漏风严重;而机组的控制系统、传感系统、加湿系统、电加热、风阀、水阀均为工程公司在施工中后配, 所选组件均为在中国知名的国际品牌。再进一步观察, 运动组件并未失灵, 但运动逻辑混乱, 机组的段位明显不合理, 并且为负压机组。医院的维护人员告诉我们, 这个工程自交付以来, 就不断被迫进行改造, 但始终无法满足正常使用要求。
通过对上述的问题进行分析, 发现这些项目在设计及设备选型上都存在着很大问题。
根据笔者多年参与医院各类洁净室建设的经验, 在此为用户提供一些参考意见, 希望能对建设长期良好运行的手术室及其他洁净室有所帮助。
一、医院洁净室专用空调的生产依据
我国2004年颁布了《洁净手术室用空气调节机组》GB/T19569-2004国家标准。尽管这个标准还需要进一步补充完善, 但它仍不失为一个专用领域的针对性强的专业标准。而目前欧美尚没有针对手术室专用净化空调机组的技术标准。目前在一些招投标文件中出现的如DIN1946-4、VDI6022、Eurovent等, 虽对在医院使用的空调有所涉及, 但均不是手术室专用空调技术标准, 无论在形式上还是内容上, 都不如我国的国标更专业。
按照我国法律规定, 无论是进口产品还是国产产品, 均应首先满足我国的国家标准才被允许在中国境内销售, 除非中国国家标准与国外的标准有官方正式的互认。而现实的情况是由于各个国家和地区的气候条件相差巨大, 空气受污染的程度和原因也不同, 所以权威性的国际标准难以形成, 各国只能根据自身的情况, 借鉴其他国家的一些先进经验, 自行制定标准, 也很难形成互认。我国的现行国家标准是基于我国的气候条件和经济发展程度而制定的一个可以普遍推广的基本标准。
二、医院洁净室用空调≠空气处理机或组合式空调器
我国尚有很多医院在洁净室建设项目上使用空气处理机或虽冠以医用、卫生的名称但并无本质不同的空气处理机。但是医院洁净室用空调即手术室专用空调机组是空气处理机的一个专业分支, 它不等同于空气处理机。医院洁净室用空调在许多方面与商用、工业、民用的空气处理机有着明显不同的要求, 它在漏风率、送风量、噪音、温湿度控制等方面的要求较通用型空气处理机要严格的多。另外, 它还有防菌、杀菌和自身不能成为污染源的要求。
三、手术室环境控制要求
我国2002年颁布的《洁净手术部建设技术规范》GB50333-2002中, 针对不同级别的手术室给出了相应的控制指标, 但对机组温湿度的控制精度没有提出要求, 这一点在《洁净手术室用空气调节机组》中得到了补充:机组的温度调整区间为21℃～27℃, 控制精度为±1℃, 湿度调整区间为40%～65%, 控制精度给出了较宽的±10%, 从现代医疗发展的实际需要来看, 这明显是不够的, 例如在各种移植手术中, 各国的医生们已懂得利用大范围的温度调整来减少患者的出血量及帮助恢复体能, 这需要温度在16℃～28℃的范围内可调, 而在治疗烧伤病人及哮喘病人的手术中, 湿度的控制可缓解病人的痛苦, 可提高手术的成功率。
另外, 我国现行的用于通用建筑空调设计的各地室外环境依据, 如果直接应用于手术室建设, 是存在问题的。手术室 (还有血液病房等) 不同于任何其他民用空调服务场所, 它要求每一天每一刻都应被控在合格的状态之内, 这就必须要对极端天气状况加以考虑, 所以在计算冷、热、湿负荷时也应参考每年的最高气温、最低气温、最高环境湿度和最低环境湿度来。以北京为例, 全年室外环境参数超出通用设计依据参数的时间在90天左右, 也就是说如果计算不当, 手术室全年有三个月时间可能是在不合格的情况下运行。
四、设计思考要点
1.单独预处理新风
据我们了解和通过与建筑科学研究院空调所专家的沟通, 国内大部分专家学者都已倾向于新风单独处理, 这样更利于压差的控制、利于手术室的灵活使用、利于洁净室温湿度的控制, 可防止净化系统内的抢风以及由于将所有湿负荷交给集中新风处理而带来的其他问题。
2.新风集中预处理后直接进入静压箱与循环机组送风混合是否可行
理论上在特定的条件下是可行的, 但在实际施工中却几乎不可能实施。这种设计方案要求系统安装空间上要允许, 新风压头与循环风压头及高效过滤器阻力都要保持一定的平衡, 还有要求集中处理的新风到达各个房间的静压箱时, 余压保持一致, 否则在循环机组的参数选型上就会很麻烦, 手术室过滤器的脏堵情况也要基本一致, 这显然是无法实现的, 因为不仅在设计时设计师难以给出各处的参数, 实际施工时由于各种因素的限制, 导致最终管道敷设也不可能严格按原设计图一模一样地实施, 而手术室的使用频率也不可能一样, 最后的结果是几个压力和阻力之间不可能平衡, 勉强达到初始平衡后也需在使用中不断地调整, 这又带来了新的问题:谁来调?在什么时间调?保修期结束后的费用问题等等。
3.压力平衡问题
按上段文中所述的方法, 用Y型接法不能解决压力平衡问题。Y型接法虽能充分混流的问题, 但解决不了压力动态平衡问题。我们都有这样的体验, 在洗澡时初始调好一个水温, 但如果其中一个冷水或热水的供水压力有变化, 整个出水的温度就会剧烈变化, 冷热水的出水量这时也分别产生了变化。在现实生活中, 水系统压力变化的可能性要比洁净室风系统压力变化的可能性要小得多, 换句话说, 洁净室风系统的压力变化几乎是实时的。
4.湿度优先与自控
湿度优先主要是为了防止系统内长期高湿产生霉变, 系统设计上的保障是必不可少的。但对于房间内的温湿度调控要求它是同时实现的, 真正的恒温恒湿控制器可以做到这一点, 并不是管了湿度管不了温度, 上述说法只有在控制系统的温、湿度控制器是单独分开的两个控制器, 或者一个控制器内有两个独立的过程控制程序时才有一定的道理。
5.两管制净化空调不能满足全年手术室内环境稳定
两管制的设备在秋冬之交、整个冬季及春冬之交时, 系统内只有热源而没有冷源。而现代手术室是一个封闭的环境, 只有新风进入, 而新风的温度和风量往往不足以承担室内产生的热负荷, 所以会造成手术室内过热。
6.冬季时也需要为净化空调系统提供冷冻水
冬季仍需要为净化空调系统提供冷冻水, 但冷水机组并不是在时时制冷, 只是在室外环境温度较高或者室内热负荷较大时才会自动工作。值得说明的是, 由于医院建筑在冬季整体供暖, 手术部内不可避免地产生区效应, 即使手术部不供暖时, 也会因整幢建筑内的相邻区域供暖而使温度值升高至相近的温度, 这样再加上室内的人员及其他发热设备, 就会造成室内温度较高。这一点上, 各地区也有明显不同, 越是北方, 冷水机组的工作时间就越短。
7.夏季时, 四管制净化空调也需要热水
夏季净化空调最好能有热水。因为高温天气下, 机组优先除湿而使空气过冷, 需要热补偿而达到恒温恒湿并且降低空气的相对湿度。机组内虽设有电加热补偿, 但一般设计值都较小, 并且即使是分级启动也不可能像热水那样易控热量的大小, 会影响送风温度的稳定。如果您需要手术室内温湿度控制精度高, 最好供应热水。选择较大功率的电加热也不节能, 同时受限于医院的配电总容量。
8.通过控制新、回风混合温湿度, 不能避免冷盘管过冷而造成冷热平衡带来的能耗问题
机组的运行只可能听命于一套温湿度传感系统, 这套传感系统只能是用于感知房间内温湿度的, 因为稳定控制房间内的温湿度才是我们的最终目的。如果将传感器置于新回风混合处, 房间内的温湿势必会紊乱, 任何一个空调系统都是维持一个特定服务区域内的温湿度动态平衡, 不可能在换热器前后出现两个平衡点。
五、机组的配置
依据《洁净手术室用空气调节机组》国家标准中的定义, 手术室专用空调是“一种向洁净手术室和为其服务的区域或其他类似的有生物控制要求场所直接提供处理空气的专用设备。它主要包括空气循环和过滤装置, 不但包括制冷系统、加热、加湿、净化和通风装置, 同时还应包括控制微生物滋生的特别措施。”
从上述定义可以看出, 手术室专用空调不是只有制冷盘管和过滤器的箱子, 而从空调两个字上就可以顾名思义地得出机组必须具有自控装置和其他所有的功能组件。实际状况是, 很多的工程建设项目都是由工程公司自行购买只有盘管、各种空段的箱体, 再用各种买来的包括控制器、配电柜、传感器、加湿器、过滤器、电加热、风阀、水阀、压差计等在施工现场拼凑而成。即使在GB50333-2002《洁净手术部建设技术规范》中明令禁止、GB/T19569-2004《洁净手术室用空气调节机组》中详细规定后, 情况仍无改善。指标不合格固然有维护保养问题, 但更重要的是设计理念, 设备选型等方面的问题。现场拼装机组不仅在产品质量、性能上没有保障, 配电安全也会埋下巨大隐患;这一点上, 国标也缺乏明确的规定, 只针对直膨式机组做了些要求, 这不能不说是个明显的缺憾。
由于我国经济发展水平还比较低, 所以专家学者们在考虑制定标准规范时要顾虑到县、乡一级医院的经济承受能力, 在机组的工艺和材料上给出较低的要求。但从实践上来看, 这样带来了许多问题:
1.净化空调的有效使用寿命过短, 有的只用两三年, 箱板就出现变形;
2.机组内部锈迹斑斑, 有的甚至有如垃圾场;
3.密封胶老化失效, 漏风率无法保证;
4.温湿度控制不住, 温控与湿控协调性差;
5.送风量不稳定;
6.负压机组受外界污染;
7.冷凝水排水口冬季漏风;
8.噪音大, 风道上辅助降噪设备过多;
9.配置功率偏低无法应对变量;
10.不能给电热式、二次蒸汽加湿器合理配套纯净水设备, 致使起不到产生纯净蒸汽的作用;
11.用有蜗壳风机做压差机组时带来的过滤均匀度问题;
12.使用两管制设备带来的温湿度控制达不到要求的问题;
13.晚秋、冬天、初春等季节不能开启冷源的问题;
14.直膨式机组带来的送风温度忽高忽低的问题;
15.低质元器件运行达不到要求的问题及使用寿命问题和能耗问题;
16.会积尘及产生二次污染的元器件被应用在洁净空调中的问题;
17.不使用变频器带来的能耗问题。
诸如此类, 不胜枚举, 购买质次价低的产品对于用户来讲并不划算。一些有名望的专家早就呼吁, 将用于手术室装修的大笔费用降低一些, 投入到最重要的净化空调系统上来。
六、机组选择上应注意的问题
由于对净化空调系统缺乏足够的认知, 用户在机组选型时就相应地存在一些误区, 比较明显的有如下几个方面:
1.选择设备应注意的问题
首先, 要清楚产品是否是符合我国国家标准和适合本地气候环境条件的产品;其次, 它是否是一个功能完善的产品;第三, 其对施工和使用的要求高不高;最后, 其性能 (如控制精度, 可调范围等) 符不符合要求。发达国家的各种产品一般都进行差异化生产, 避免过度竞争, 这就使其各有所长, 如果把几个本来各有所长的产品放在一起竞标, 忽视专业要求, 这会带来应用上的许多问题。
2.空气处理机不等于净化空调
这个问题前文已说过, 不再重复。
3.慎用现场拼装机组, 没有制造依据和检测手段的产品不能保证品质和性能。
4.风机不坏, 不保证手术部合格。风机是净化空调最重要的部件之一, 但绝对不是全部。
5.不能将整体机组拆开, 分别指定部件品牌。
可以限定所需要的机组档次, 但希望不要随意指定部件的品牌, 各个产品都有能让其机组整体性最佳的组件, 将奔驰的发动机强行装到宝马上是不合理的。当然, 产品之间一定是存在差异的, 但应以整体性能为第一位。
七、净化空调系统的维护与保养
在我国, 大多数手术室净化空调的日常维护保养并不是由专业人员来完成的。
好的净化空调主体使用寿命应在20～30年, 在正常维护下, 在前3～5年只需要更换一些耗材和易损件, 如过滤器、加湿罐等。然而由于一些非专业人员在维护时的不规范操作和使用不合适的耗材, 致使机组的运行受到影响, 长期下来, 会影响一些重要组件的寿命, 更会使手术部的控制效果出现问题。这里提到的不合适耗材不仅仅是不合格材料, 如功率和效率不合适的加湿罐, 阻力和效率不同的各种过滤器等。
八、大胆地对手术室专用空调机组进行独立采购
这样做有明显的好处:一是节约了成本。二是只要清楚洁净手术部的核心是洁净空调系统, 而手术室洁净空调机组是洁净空调系统的核心这一事实, 这显然是个纲举目张的举措。事实上, 没有一家净化工程公司在洁净空调系统的理论和实践上超过一个真正的手术室空调设备设计者和制造者, 因为大部分的净化工程公司往往受地域的限制、既定方案的限制、习惯的限制、代理制度的限制等等, 在认知上总是不够全面, 而且调整起来是困难的, 他们的精力总是放在布局、物流供应、装饰等方面。
九、呼吁手术部年检制度
手术室是关乎病患生命的场所, 环境需要在使用时永远处于合格受控的状态, 所以制定手术部年检制度是必要的 (建议手术室每年须有权威机构出具正式检验合格的报告才能继续使用, 权威机构每季度对各医院手术室进行免费抽检, 医院每月进行自检并将自检合格结果交权威机构备案) 。这样做, 对医院也是有好处的, 医院可以通过手术部品质的提升减少病患感染的可能性, 提高手术的最终成功率, 同时扩大了医院的影响力。通过建设前期的投入重新分配, 医院不会增加什么负担;使用合格的、功能完善的设备也会降低能耗、降低运维成本;使用专业人员养护可以有效延长设备使用寿命, 避免短期内投资改造。另外, 医院还可以在一些医疗纠纷中避免因洁净室不合格而带来的一些责任。
十、结论
手术室建设总是医院建设中投资比较集中的地方, 无论如何不能随意的变成实验场。一个新设计方案的确定, 要经过理论推演→模拟实验→总结→改进→模拟实验成功→局部试用成功→总结归纳→制定标准, 这样一个完整过程。
洁净设备 篇2
微生物实验室一般包括清洁区、操作区和无菌区三个区域，可划分为准备室、培养室、菌种室、消毒室、无菌室等多个房间。微生物实验室根据专业领域（环保、食品、药品、医学等）和性质（教学、生产、科研、检测等）的不同，实验室的组成和规模有较大差别。
目前，中国没有专门的微生物实验室的设计建设标准，来对无菌室等的洁净度和空气沉降菌落数进行规范。空气中绝大多细菌直径0.5～5μm，霉菌直径2～30μm，在空中附着在尘埃上，形成一定粒径的生物性粒子而悬浮，直接影响微生物实验室空气环境。
在微生物实验室规划、设计和建设中，空气洁净度成为最关键的因素。目前，中国主要洁净室及洁净度分级的标准和文件如下：
1)GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》
2)GB/T25915.1-2010《洁净室及相关受控环境 第1部分：空气洁净度等级》 3)GB 50687-2011《食品工业洁净用房建筑技术规范》 4)GB 50472-2008《电子工业洁净厂房设计规范》 5)GB 50457-2008《医药工业洁净厂房设计规范》 6)YY 0033-2000《无菌医疗器具生产管理规范》 7)《药品生产质量管理规范（2010年修订）》附录1 8)《医疗器械生产质量管理规范无菌医疗器械实施细则和检查评定标准（试行）》
对于医药、电子和食品等行业还好说，有对应的标准。其他行业该怎么选择？有人说直接选择GB 50073-2013，我个人觉得不尽然。GB 50073-2013仅仅规定了悬浮颗粒物的要求，并没有对无菌实验室影响最大的微生物指标作出规定，如果你所在实验室仅仅控制悬浮颗粒物就可以，那参考GB 50073-2013完全可以满足要求，如果对微生物指标还有控制要求，那应该怎么选择呢？我们先来看看上述标准和文件对洁净度的主要分级： GB 50073-2013和GB/T 25915.1-2010均参考的ISO的标准分级，对洁净室空气洁净度的分级如下：
洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级
注：GB 50472-2008是参考GB 50073-2013分级标准，自身没有规定相应的分级。
GB 50457-2008《医药工业洁净厂房设计规范》关于洁净度的等级规定如下：
尘粒最大允许数／立方米
微生物最大允许数
洁净度 100级 10 000级 100 000级 300 000级 500 350 000 3 500 000 10 500 000
0 000 20 000 60 000
浮游菌／立方米 100 500 —
沉降菌／皿
l 3 10 15
注：GB 50457-2008的要求是直接引用1998版GMP，其中YY 0033-2000《无菌医疗器具生产管理规范》和《医疗器械生产质量管理规范无菌医疗器械实施细则和检查评定标准（试行）》的要求与之等同。
《药品生产质量管理规范（2010年修订）》关于无菌操作洁净度的等级规定如下：
洁净室各级别空气悬浮粒子的标准
悬浮粒子最大允许数/立方米 静态
≥0.5μm 3520 3520 352000 3520000
≥5.0μm(2)20 29 2900 29000
≥0.5μm 3520 352000 3520000 —
动态
≥5.0μm 20 2900 29000 —
洁净度级别
A级 B级 C级 D级
洁净室微生物监测的动态标准
表面微生物
接触（55mm）
cfu /碟 1 5 25 50
5指手套 cfu /手套 1 5 － － 浮游菌
洁净度级别
cfu/m
3沉降菌（90mm）cfu /4小时 1 5 50 100 A级 B级 C级 D级 1 10 100 200
注：GMP(2010)关于洁净度等级划分系参考EU GMP进行修订的。
GB 50687-2011的分级基本与GMP（2010），只是级别的名称改成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，而且GMP（2010）要求更为严格。GMP（2010）对浮游菌和沉降菌只做动态监测，GB 50687-2011则静态和动态监测都有。
那么微生物实验室设计和建设到底该参考那个标准呢？这就要根据不同专业领域及不同样品检测的风险而定了。我们不盲选择，先将他们来做个对比。
1）以GB 50073-2013和GB/T 25915.1-2010的等级为依据，即ISO的等级划分，以悬浮粒子为限度标准。2）GMP（2010）的A级相当于ISO的4.8级，4.8级是以≥5.0μm的悬浮粒子为限度标准通过公式计算得来。
3）GMP（2010）B级、GB 50687-2011的Ⅰ级（静态）和GB 50478-2008的100级相当于 ISO的5级，也即我们常说的100级。
4）GB 50687-2011的Ⅰ级（动态）相当于ISO的6级，也即我们常说的1000级。
5）GMP（2010）C级（静态）、GB 50687-2011的Ⅱ级（静态）和GB 50478-2008的10000级相当于ISO的7级，也即我们常说的10000级。
6）GMP（2010）的C级（动态）/D级、GB 50687-2011的Ⅱ级（动态）/Ⅲ级（静态）和GB 50478-2008的100000级相当于ISO的8级，也即我们常说的100000级。7）GB 50687-2011的Ⅳ级相当于ISO的9级。
综上所述，由于ISO标准仅仅规定了悬浮粒子的要求，对微生物指标并没有进行限定，所以建议：对没有微生物指标限制的洁净室可参考GB 50073-2013或GB/T 25915.1-2010的要求，食品、电子、医药等领域参考对应行业的标准，其他领域的微生物实验室应参考GMP（2010）的相关要求为宜。同时应结合检测样品的风险来确定微生物实验室的洁净度级别。
最后，附各国对洁净室洁净度对比（以下部分数据可能已经更新）。
洁净设备 篇3
1 内容与方法
1. 1 评价依据 《中华人民共和国职业病防治法》等法律法规、《工业企业设计卫生标准》《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》《工作场所空气有毒物质测定》《工作场所有害因素职业接触限值第1 部分化学有害因素》和《工作场所有害因素职业接触限值第2部分物理因素》等标准规范进行。
1. 2 内容和方法在分析技术资料的基础上, 通过现场卫生学调查、职业病危害因素检测、职业健康检查等手段, 对该企业洁净车间生产过程中产生的职业病危害因素及分布、对劳动者健康的影响程度、采取的职业病危害防护措施及其效果、个人职业病防护用品、职业健康监护、职业卫生管理措施及落实情况等进行评价。用相关的卫生标准对现场调查、检测、作业人员健康资料进行比较, 经定性、定量分析。
2 结果
2. 1 企业概况该企业于1997 年3 月投产, 主要产品为硬盘磁阻磁头, 年产量1 亿个, 现处于满负荷生产状态; 生产工人数1 200 人, 其中女工850 人, 设置有专门的职业卫生管理机构职业健康安全部, 专职职业卫生管理人员1 名; 一班制, 作业人员以固定岗为主, 除了化学品分装岗位工人每天工作2 h外, 其余作业岗位每天8 h; 主要生产车间为2 个万级的洁净车间。
2. 2 生产工艺及其职业病危害因素识别
2. 2. 1 主要生产工艺浮动块、上工装→粘接→锡球焊接→工装清洗→UV固化→HFE清洗→动态测试→表面检查→超声波清洗→外观检查→包装
2. 2. 2 职业病危害因素识别见表1。
2. 3职业病危害因素检测与评价有毒物质的采样过程中, 固定岗位采用定点采样, 流动岗位采用个体采样的方式。长时间采样上下午各采1 次, 每次2 h, 计算时间加权平均 ( TWA) 浓度; 如果作业岗位职业病危害因素浓度有波动, 在浓度波动最高峰的采集15 min样品; 噪声、紫外辐射和激光的测量参照工作场所物理因素测量相关标准进行。
2. 3. 1 空气中有毒物质检测结果工装清洗和盘片擦洗作业岗位空气中异丙醇TWA超过职业接触限值, 工装清洗作业岗位空气中异丙醇短时间接触浓度 ( STEL) 超过职业接触限值。见表2。
2. 3. 2 物理因素测量结果见表3。更衣室检查作业岗位接触的噪声主要来源于手部烘干机, 部分岗位接触的噪声强度超过职业接触限值; 部分UV固化岗位接触的短波紫外辐射超过职业接触限值, 超标原因与UV固化机为半敞开、作业人员佩戴的防护镜片为普通镜片有关。
注: 职业病危害因素的识别主要以国家有职业接触限值和检测方法为主。
注: TWA—时间加权平均浓度; STEL—短时间接触浓度; PC-TWA—时间加权平均容许浓度; PC-STEL—短时间接触容许浓度。
2. 4 职业病危害防护措施该企业化学品分析和化学品分装均在抽风厨内操作, 待分装的化学品储存在化学品防火柜中; 该企业主要的生产车间为封闭式洁净车间, 共设置2 套空调系统和净化系统, 入口设有风淋系统, 采气口设在空气清洁区, 排气口设置在楼顶, 不存在交叉污染, 空调系统能够提供足够的新风量, 使每名员工每小时新风量不少于40 m3; 接触UV3035胶、UV3037 胶、HFE7200、异丙醇等化学品的岗位均安装有局部抽风排毒系统, 但是部分排风罩的控制风速未能达到0. 25 ~3. 00 m/s的要求; 工装清洗和盘片擦洗异丙醇使用量大, 安装的排风罩距离作业岗位过高是其异丙醇空气浓度超标的主要原因; 接触激光岗位设置了全密闭防护罩, 防护设施运行情况正常。
2. 5 个人防护用品该企业根据不同的作业岗位给员工发放了不同的个人防护用品, 包括3M耳塞、化学品防护眼镜、防毒口罩、激光防护眼镜、耐酸碱手套、耐酸碱胶靴等, 基本能满足防护需要; 同时制定有劳动防护用品管理规定和发放更换标准, 但是现场调查过程中发现部分人员可能是感觉不舒服, 未按照要求佩戴个人防护用品。
2. 6 职业卫生管理与职业健康检查该企业设置了专门的职业卫生管理机构, 有专职职业卫生管理人员, 制定有年度职业病防治规划和实施方案, 以及较完善的职业卫生管理制度和操作规程, 车间设置了相应的职业病危害警示标示, 配备了较齐全的应急救援设施并制定了相应的预案, 每年有一定的职业病防治经费投入。该企业委托有资质的单位对接触职业病危害因素的员工进行了在岗期间的职业健康检查, 受检率100% , 未发现职业病禁忌证、疑似职业病患者; 员工上岗健康检查和离岗健康检查的资料较少。
3 讨论
依据《建设项目职业病危害风险分类管理目录 ( 2012 年版) 》 ( 安监总安健[2012]73 号) , 该企业属于计算机、通信和其他电子设备制造业, 归类为职业病危害较重的建设项目。其生产过程中可能存在的职业病危害因素有正己烷、四氯化碳、丙酮、丙烯酸、异丙醇、噪声、紫外辐射和激光。针对存在的职业病危害因素, 企业采取一系列行之有效的职业病危害防护措施, 包括安装局部抽风系统、增加新风量、发放个人防护用品、完善职业卫生管理制度和职业健康检查制度等, 从而保证了大部分岗位的职业病危害因素浓度或者强度能满足国家卫生标准的要求, 避免职业病的发生, 但在某些方面还存在不足。建议正确安装工装清洗和盘片擦洗的局部排风罩, 适当增加部分排风罩的控制风速, 将UV固化机由半敞开改成完全密闭状态, 以使超标的职业病危害因素浓度或者强度下降至接触限值以下。同时, 采取措施督促员工自觉地使用个人防护用品, 进一步加强作业人员上岗和离岗职业健康检查的管理。
洁净车间相比传统产业中厂房的工作环境更显得干净、安静、明亮, 温湿度也较舒适, 过去传统产业中的职业危害也逐渐减少甚至消失, 但作为比较特殊的环境, 作业人员也面临着新型工作环境带来的各种危害[1], 比如洁净车间中上呼吸道感染以及带菌者的进入、空调系统的积尘引起细菌、霉菌等微生物污染问题[2-3], 以及湿度过低和佩戴PVC或乳胶手套引起的皮肤、黏膜问题[4-5]等。洁净车间是一个封闭的工作环境, 为了保持稳定的温湿度和较低的微粒子浓度, 车间空气通常保持循环利用, 新风会按照一定比例进行补充, 因此如何保证循环空气的质量, 使有害物浓度保持在一个安全的水平, 是一个需要关注的问题。一方面, 车间中使用可挥发性化学品的作业岗位应正确安装局部抽风系统并保证其正常运转, 否则有害物挥发后通过空气循环容易污染其他作业岗位并不断累积, 损害劳动者健康, 严重可导致职业中毒的发生[6-7]; 另一反面, 洁净车间新风量的补给要根据车间人数的变化而做相应调整, 如果人数增加而不注意补充新风量, 则作业人员很容易导致倦怠、头昏、嗜睡等缺氧症状。此外, 洁净车间工作人员穿戴连体式防尘衣帽、空气中负离子浓度、噪声、低浓度有害气体、流水线作业等因素是否会对洁净车间工作人员产生负面的心理问题, 也是职业卫生工作者应该关注的课题。
参考文献
[1]姜允申.高科技产业作业环境中的职业卫生问题[J].江苏安全生产, 2008 (10) :42.
[2]牟善亮, 韩公纯, 陈金霞, 等.洁净车间的环境卫生现状及预防对策[J].职业与健康, 2006, 22 (23) :2050-2051.
[3]王惠, 彭亚丽.关于洁净室检测若干问题的认识[J].山东医药工业, 2003, 22 (4) :42-44.
[4]Schwarz G, Rakoski J.Special dermatologic problems of clean-room work[J].Derm Beruf Umwelt, 1987, 35:98-100.
[5]Su SB, Wang BJ, Tai C, et al.Higher prevalence of dry symptoms in skin, eyes, nose and throat among workers in clean rooms with moderate humidity[J].J Occup Health, 2009, 51 (4) :369-9.
[6]佚名.无尘车间的怪病[J].健康与安全, 2010 (7) :33-34.
洁净作文400字 篇4
在炎热的夏天，太阳就像一个大火球炙烤着大地，孩子们都在池塘里快乐的嬉戏玩耍，躲避着酷暑，大人们也躲进凉爽的空调屋内。而清洁工还在街道上打扫着人们随手丢弃的垃圾。汗水浸透了他们的衣衫，大滴大滴汗水从脸颊上不断流下来，他们顾不上擦一把，但没有人去感激他，没有人去帮助他，即使这样，还是有一些人不自觉地把垃圾扔到地上，看到清洁工这么辛苦，难道不觉得惭愧吗?
下雪天，清晨人们还在温暖的被窝里，可是清洁工们已经早早的起床，来到了马路上，弯腰驼背地扫着路面上的积雪，为人们的安全出行做准备。
他们渴望大地能够洁净美丽;能够听到鸟儿美妙的叫声;能够呼吸到新鲜的空气;能够闻到芬芳扑鼻的花香。
洁净设备 篇5
药品生产中的洁净区 (室) 是指将一定空间范围内的空气中微粒子、有害气体、细菌等污染物排除, 并将室内温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内, 而所给予特别设计的房间。也就是说, 不论外在空气条件如何变化, 其室内均能具有维持原先所设定要求的洁净度、温湿度及压力等性能特性。根据以上功能按洁净程度要求不同又分为100级、1万级、10万级、30万级4个级别 (或A、B、C、D 4个级别) 。
1 合理选择洁净室送 (回) 风方式
1.1 送风方式的选择
1.1.1 乱流式 (Turbulent·Flow)
空气由空调箱经风管与洁净室内的高效空气过滤器 (HEPA) 进入洁净室, 并由洁净室两侧隔间墙板或高架地板回风。气流非直线型运动而呈不规则之乱流或涡流状态。
优点:构造简单、系统建造成本低, 洁净室之扩充比较容易, 在某些特殊用途场所, 可并用无尘工作台, 提高洁净室等级。
1.1.2 层流式 (Laminar)
层流式空气气流运动成一均匀的直线形, 空气由覆盖率100%的过滤器进入室内, 并由高架地板或两侧隔墙板回风, 此型式适用于洁净室等级较高的环境, 可分为水平层流式和垂直层流式2种。
(1) 水平层流式:水平式空气自过滤器单方向吹出, 由对边墙壁的回风系统回风, 尘埃随风向排出室外, 一般在下流侧污染较严重。
优点:构造简单, 运转后短时间内即可达稳定状态。缺点:建造费用比乱流式高, 室内空间不易扩充。
(2) 垂直层流式:房间天花板完全以ULPA过滤器覆盖, 空气由上往下吹, 可得较高的洁净度, 在生产中或工作人员所产生的尘埃可快速排出室外而不会影响其他工作区域。
优点:管理容易, 运转开始短时间内即可达稳定状态, 不易受作业状态或作业人员影响。缺点:构造费用较高, 弹性运用空间困难, 天花板吊架相当占空间, 维修更换过滤器较麻烦。
1.1.3 复合式 (Mixed Type)
所谓复合式即为将乱流式及层流式予以复合或并用, 可提供局部超洁净的空气。
(1) 洁净隧道 (Clean Tunnel) , 以HEPA或ULPA过滤器将工作区域100%覆盖, 使洁净度等级提高至100级以上, 可节省安装运转费用。此形式需将作业人员的工作区与产品和机器维修隔离, 以避免机器维修时影响工作及产品品质。洁净隧道还有弹性扩充容易、维修设备时可在维修区轻易执行等优点。
(2) 洁净管道 (Clean Tube) , 将产品流程经过的自动生产线包围并净化处理, 将洁净度等级提至100级以上。因产品和作业员及发尘环境相互隔离, 少量送风即可得到良好洁净度, 可节省能源, 不需人工的自动化生产线最适宜使用。药品、食品业界及半导体业界均适用。
(3) 并装局部洁净室 (Clean Spot) , 将洁净室等级10 000～100 000之乱流洁净室内之产品制程区的洁净度等级提高为10～1 000级以上, 以为生产之用;洁净工作台、洁净工作棚、洁净风柜即属此类。
根据实际生产的需要可以选择不同的送风方式来满足生产, 保证产品质量。
1.2 洁净室内气流影响洁净室的洁净度
1.2.1 洁净室的气流方向影响其洁净度
人、机器间隔及建筑结构等所产生的尘埃移动、扩散受到气流的支配。洁净室利用高效HEPA过滤空气, 其尘埃阻隔率达99.97%～99.999 95%之多, 因此经过此过滤器过滤的空气可以说十分干净。然而洁净室内除了人以外, 尚有机器等发尘源, 这些发生的尘埃一旦扩散, 即无法保持洁净空间, 因此必须利用气流将发生的尘埃迅速排出室外。
1.2.2 气流速度左右洁净室洁净性能
0.3～0.5 m/s的气流速度为一般洁净室所选择, 此气流速度属微风区域, 易受人、机器等的运动引起的干扰而趋于混乱, 即使提高风速可抑制此影响以保持洁净度, 但提高风速, 将导致运转成本增加。所以, 应在满足要求的洁净度水平下, 能以最适宜的风速供应, 减少能源消耗。
另一方面, 欲稳定洁净室的洁净度, 始终均一气流为重要因素, 均一气流若无法保持, 表示风速有异, 特别是在壁面, 气流会沿着壁面发生涡流作用, 此时要实现高洁净度事实上很困难。
垂直层流式要保持气流均一必须做到以下几点: (1) 进风面的风速不可差异; (2) 地板回风板回风不可有速度上的差异。速度过低 (<0.2 m/s) 或过高 (>0.7 m/s) 均有涡流现象发生, 而0.5 m/s的速度, 气流则较均一, 目前一般洁净室, 其风速均取在0.3～0.5 m/s之间。
影响洁净室的气流因素很多, 如生产设备、人员、洁净室装材、照明器具工作桌等障碍物, 在相接处均会有涡流现象发生, 其附近的洁净度将会较差, 同时对于生产设备上方气流的分流点, 亦应列入考虑因素。
2 理顺生产工艺, 合理布置空间
2002年实施的《洁净厂房设计规范》明确指出, 洁净厂房“工艺平面布置应合理、紧凑。洁净室或洁净区内只布置必要的工艺设备以及有空气洁净度要求的工序和工作室”。合理布局首先要理顺工艺流程, 避免迂回往返。工作室的平面空间应合理, 既有利于操作, 又便于维修, 不应预留闲置面积和空间。合理的空间与面积, 也有利于合理的分区, 防止混杂事故。
洁净室面积和空间的大小关系着送风量的多少, 决定着空调能耗的大小, 影响工程的投资, 并非是越大越好。但洁净室的空间面积太小则可能不便于操作、维修。所以, 设计合理的空间面积应考虑到设备操作、维修的需要。
生产区和储存区应有与生产规模相适应的空间面积, 用以安置设备、物料, 便于操作和维修。一般洁净室高度控制在2.20～2.60 m之间, 对个别较高的设备可在局部加高, 而不宜全面提高洁净区的高度。车间内部应设有物料的中间站, 其面积足以存放物料、中间产品、待验品和成品, 且便于明确分区, 以最大限度地减少差错和交叉污染。
3 控制人流、物流, 阻止带入微生物或微粒杂质
洁净室应设专用的人流、物流通道。人员应按规定的净化程序进入, 并应严格控制人数。对于物料可在除去浮尘后拆去外包通过缓冲间或传递柜送入。不同洁净等级的洁净区物品则通过传递窗传送。中间站宜设在中心位置, 以便缩短运送距离。洁净区内不设与本岗位无关的管道。充分利用上下或周围的技术夹层, 所有公用管道、工艺管道的主干管均在技术夹层安装。穿越地面、隔墙的管道尽可能靠近使用点并敷设套管, 套管内的管道不应有焊缝, 管道与套管之间应有可靠的密封措施。进入洁净室的管道应为不锈钢材质。
4 完善设备功能, 减少污染机会
设备的材质、加工精度、密闭程度以及管理制度都与交叉污染有关。所以除了合理布局外, 提高设备的自动化水平和组成联动的生产线, 以减少操作人员, 降低人员的活动频率, 也是防止交叉污染的必要措施。
产尘量较大的固体制剂车间, 要有效防止发生交叉污染。
(1) 选购的设备应有防护罩及携带有除尘装置;
(2) 要采取隔离措施, 将其分成操作室和前室或操作室和辅机室。前室在平面布置上一般采用单机单室, 辅机室可设在非洁净区, 检修门设在走廊一侧。如压片、自动包衣、胶囊分装等设备可采用此类分隔方法;
(3) 对于有些不带除尘辅机设备又不密封的单机, 如粉碎机、粉剂或颗粒包装机, 则可把隔离区内的排风经过滤后再送回隔离区, 即形成自循环。
在生产过程中, 有些药品引湿性强, 当要求空气相对湿度低于50%甚至45%时, 冷冻除湿很难达到要求。在许多除湿措施中, 氯化锂转轮除湿较适用。除湿机可装在有特殊除湿要求的洁净室或单独设置空调送回风, 以净化的空气作为该岗位低湿的保护性空气, 自成一个循环系统。
5 科学设置空调净化系统
5.1 根据洁净度等级分设空调净化系统
对生产β-内酰胺类、避孕药品、激素类、强毒微生物及抗肿瘤药品、放射性药品等的洁净室, 要单独设置空调系统, 室内要保持正压, 与相邻房间或区域之间要保持相对负压, 送风口和排风口均应安装高效空气过滤器, 以将这些药物的污染降至最低限度。其排风口与其他药物净化空调系统的新风口之间应相隔一定的距离。送风、回风和排风的启闭应有连锁装置。
下列情况的空气净化系统, 如经处理仍不能避免交叉污染时, 则不应利用回风。应单独设局部排风系统, 洁净室的排风口应有防倒灌装置。
(1) 固体物料的粉碎、称量、配料、混合、制粒、压片、包衣、灌装等工序;
(2) 固体口服制剂的颗粒、成品干燥设备所使用的净化空气;
(3) 用有机溶媒精制的原料药精制、干燥工序;
(4) 凡工艺过程中产生大量有害物质、挥发性气体的生产工序。
对面积较大、空气洁净度较高, 位置集中及消声、振动控制要求严格的洁净室宜采用集中式净化空调系统。反之, 可采用分散式净化空调系统。根据生产工艺要求设置值班风机, 并保持室内空气洁净度和正压, 防止室内结露。
风管断面尺寸应考虑对内壁的清洁处理, 并在适当位置设清扫口。净化空气调节系统的新风管、回风总管, 应设密闭调节阀。送风机的吸入口处和需要调节风量处, 应设调节阀。洁净室内的排风系统, 应设置调节阀、止回阀或密闭阀。总风管穿过楼板和风管穿过防火墙处, 必须设置防火阀。
净化空气调节系统的风管和调节阀以及高效空气过滤器的保护网、孔板和扩攻孔板等附件的制作材料和涂料, 应根据输送空气的洁净度要求及其所处的空气环境条件确定。在中效和高效的空气过滤器前后, 应设置测压孔。在新风管和送回风总管以及需要调节风量的支管上, 应设置风量测定孔。风管以及风管的保温、消声材料及其粘结剂, 应采用非燃烧材料或难燃烧材料。将高效过滤器设置在围护结构的进风口上, 其本意是防止污染进入生产系统 (包括管路与机组) 。由于高效过滤器承担了阻止微生物向洁净区渗漏的重责, 一旦产生泄漏, 就无法保证产品质量。为了防止在长期运行过程中因高效过滤器表面密封条弹性降低或老化, 还要求定期测试, 因此对进风口内高效过滤器要求泄漏检查。另外还要强调的是, 在更换高效过滤器时最好先将管路进行消毒。
5.2 选用适宜的空气过滤器
空气过滤器 (以下简称“过滤器”) 的不当使用, 也直接关系到洁净效果, 影响着药品的质量。
选择过滤器要确定过滤器效率:终级过滤器 (高效或亚高效) 的性能可靠性强, 初级过滤器和中效过滤器维护方便。过滤器的过滤面积大, 能容纳的粉尘就多, 其寿命就长。而且过滤面积大, 气流穿过材料的速度就低, 过滤器的阻力就小。研究表明, 对于同种结构、同样滤材的过滤器, 当阻力确定时, 过滤面积增加50%, 过滤器的使用寿命会延长70%～80%;面积增加1倍, 过滤器的使用寿命约增加2倍。增加过滤面积时, 显然要考虑过滤器的结构和现场条件。例如袋式过滤器, 可以通过增加滤袋的数量和滤袋的长度来增加过滤面积;对于传统有隔板过滤器, 可以减小隔板间距以增加滤纸褶数的可能性。
初效过滤器的过滤效率偏低也能影响其使用寿命。因此, 应首先根据送风的洁净要求确定末级过滤器的效率, 然后选择起保护作用的过滤器 (预过滤器) , 如果这级过滤器亦需保护, 再在它的上风端增设过滤器。应妥善匹配各级过滤器的效率, 若相邻两级的效率相差太大, 则前一级起不到保护后一级的作用。
因挡风板故障或设计失误, 使风机直吹过滤器, 造成过滤器非正常损坏的事时有发生。虽然能杀菌的新滤材不断推出, 但其杀菌功能再强, 也难以调动过滤器上的灰尘去杀菌。如果确实需要消灭混在过滤器积灰中的微生物, 就要采取相应的手段, 而对过滤器本身不应寄予过高希望。
5.3 过滤效果也受气候因素影响
杨柳树较多的地区, 在空调设计时就应该采取相应措施, 如改变进风口高度或在进风口加护网。若措施不当, 那就只剩一招:在飘絮的季节勤换过滤器。
初春的早晨, 北方气温往往很低, 雨水在地面可以结成薄冰。滤材上的雨滴在这时有可能结冰, 并迅速地将过滤器封堵。由蓬松材料制成的过滤器 (大多数低效率过滤器) 能挺一阵子。当滤材为致密的滤纸时, 1 h就足以将过滤器封死。雾滴是更小、更轻的液态颗粒物, 它在0℃以下的物体表面结成冰晶。过滤器会因冰晶附身而透不过气来。如果可能出现冰雨或树挂, 最好留有一套过滤器备件, 以备应急使用。
雾滴容易与滤材上的积灰混成泥巴。若滤料很蓬松, 泥浆会随风进入过滤器下风端, 过滤器还能凑合着用;如果滤材致密或吸水变软, 泥巴会将过滤器封死。有些过滤器可能不怕连阴雨, 但怕持续的雾天。阴雨天粉尘少, 而且稍有措施就能将雨水挡在过滤器之外。雾天的粉尘可一点也不会少, 更何况, 现有各种措施也挡不住与雾接触。
绝大多数情况下, 风速越低, 过滤器的使用效果越好。小粒径粉尘的扩散作用 (布朗运动) 明显, 风速低了, 气流在过滤材料中滞留的时间就长一些, 粉尘就有更多的机会撞击障碍物, 因此过滤效率就高。经验表明, 对于高效过滤器, 风速减少50%, 粉尘的透过率会降低近一个数量级 (效率数值增加一个9) , 风速增加1倍, 透过率会增加一个数量级 (效率降低一个9) 。
6 定期消毒灭菌, 消灭污染源
工业洁净室从来不会顾及沉积在系统或室内的没有生命的微粒 (或称为一次污染) , 也没有考虑由此会发生微生物二次污染。事实上, 微生物在不利环境中会长期潜伏, 一旦条件合适就会大量繁殖。只要整个系统中存在一次污染就可导致长期持续的潜在风险。如果我们控制措施不力, 就有可能使这种潜在风险显现出来, 从而出现微生物的污染。事实表明, 单纯的净化除菌无法有效地控制生物污染, 单靠过滤器难以防范, 还需要灭菌技术。
消毒灭菌的方法有物理和化学两大方法, 有关书籍都可查到它们的使用对象、原理和方法, 这里只简单说明一下臭氧消毒方法的注意点。
空气消毒用臭氧发生装置时要达到阀值浓度, 发生浓度低于阀值浓度, 是达不到灭菌效果的, 而浓度过高会造成运行成本增加, 所以应该计算选用合适范围的发生浓度的臭氧发生装置。根据《消毒技术规范》和实践应用数据, 在GMP制药车间的洁净区, 洁净级别30万级取消毒需要保持臭氧浓度N=5 mg/m3, 10万级取N=10 mg/m3, 万级取N=30 mg/m3, 百级取N=40 mg/m3。臭氧总用量计算公式为:
式中W———臭氧总用量 (mg/m3) ;
S——臭氧衰减率S=40%;
V———总体积 (m3) ;
N——洁净区域消毒需要保持的臭氧浓度 (mg/m3) 。
其中V=V1+V2+V3, V1———洁净区域总体积;V2———空调风道体积;V3———补充新风量造成臭氧损失的有效体积 (V3=总风量×20%常规新风更换率×10% (保持洁净区域的正压补充新风量) ×60%=总风量×1.2%) 。
臭氧的灭菌效果在湿度为70%～80%条件下最理想, 在湿度低于45%时效果较差, 所以一般使用中, 特别是制药车间无菌室、病房等使用应注意在环境中适当增加湿度。
7 结语
通过强调除菌控制保证送入洁净无菌的空气、强调气流控制稀释或排除人员发菌、压差控制消除室外污染空气的渗漏、人物流生产流程区域控制等一系列措施, 提供了一个综合的保障, 实现了现代无菌洁净区 (室) 。
由此可见, 采用综合措施来实施全新的微生物污染控制概念, 将除菌的物理性能与杀菌的化学性能有机地结合在一起, 将宏观的空气净化技术与微观技术结合起来, 为药品生产提供了一种切实可行的洁净保障体系。
摘要：从洁净区送 (回) 风方式、合理工艺布局、人员操作往返、物料传递、空调系统设立、过滤器选用以及节能环保等方面分析总结, 以减少药品生产过程中污染事件的发生, 从而保证药品质量。
关键词：洁净度,污染,分析,控制,保证
参考文献
[1]沈晋明.聚焦生物洁净技术.医药经济报, 2006-01-10
[2]许钟麟.药厂洁净室设计、运行与GMP认证.上海:同济大学出版社, 2004
[3]药品生产质量管理规范.国家食品药品监督管理局, 1998
[4]洁净厂房设计规范.2001
洁净设备 篇6
1 洁净空调的功能以及价值分析
所谓洁净空调, 就是指能够为室内洁净空间提供其所需要的温度湿度、风速、压力和洁净度等参数, 保持环境状态的空调系统。在当前的工业环境中, 洁净空调多在制药以及电子的生产领域出现, 对于某些研发环境也有所应用。这些环境中的温湿度以及粉尘等杂质, 通常会对制造过程产生不利影响, 并且最终造成产品质量的下降。因此基于对整个工业发展环境的考虑, 洁净空调在某些行业中的引入必不可少。
洁净空调工作的主要目标在于改善工业环境中的“四度”, 即空气温度、相对湿度、洁净度以及空气流速四个方面, 这是对于生产过程以及产品有着直接影响的四个方面。从结构角度看, 一个典型的洁净空调包括有过滤器、加热段、加湿段、表冷段、风机以及风门几个主要部分, 借以实现对于环境的严密控制。在工作过程中, 洁净空调通过调节加热段的蒸汽流量或表冷段的冷冻水流量来进行调节, 同时湿度则是通过蒸汽加湿或调节冷冻水除湿来实现, 与此同时, 洁净空调还应当能够通过风量分配等阀门来实现对于压差的控制, 并且当监测到洁净车间内存在粉尘以及有毒气体的时候, 洁净空调还应当能够通过调节该洁净室与相邻洁净室之间的负压差, 确保有毒物质控制在一定范围内。
就目前洁净空调在实际工作中的应用, 可以发现最为常见的两类问题。其一在于压差和风量常常会难以实现控制, 甚至会出现系统内部的紊乱状况。有些情况始发于某一个车间内不同区域压差的不完善, 从而开始着手调试, 但却进一步导致了整个系统内部空调行为的进一步混乱。原本应当是局部调整的空调系统, 却可能因为局部的因素诱发更大范围内的风量分配状况, 从而造成整个空调系统的不均衡状况出现。另一个重要的问题表现在对于洁净空调回风量的确定方面。通常而言, 在洁净空调的设计过程中, 相关工作人员都会对洁净空间送风量设计予以关注, 但是对于回风量的设计和测算则通常仅采取大概估算的方法予以实现, 即仅依据送风量来对回风量展开一定估算, 从而保证必要压差。但是在实际工作过程中, 洁净环境本身的密闭状态和水平, 都会对压差形成一定的影响, 因此依据送风量来对回风量展开测算的方法并不准确。
除这两个方面的主要问题以外, 包括室内送风口易于凝结水珠造成室内湿度变化, 以及洁净空间内消毒排风等相关问题, 也是影响到工业生产的重要影响因素, 同样需要在工作中引起重视, 保持洁净空调的工作稳定状态和服务水平, 借以实现对于工业生产的进一步推动。
2 进一步完善洁净空调的工作状态
依据当前针对洁净空调工作过程中存在的某些不足的主要表现, 应当进一步展开深入的分析, 力求实现对于洁净空调适用性的进一步提升。
首先应当在对洁净空调妥善实现安装并且验收合格的基础上, 由经验丰富的专业工作人员进行检测和调试, 确定使整个空调系统达到设计和使用所要求的水平。对于投入使用并且在使用过程中因为环境变化或者空调运行偏差等因素造成的运行状态不佳而需要进一步展开维护很调试的状况, 可以考虑寻求更为专业的人员到厂展开调试, 而对于洁净空调系统在工业环境内大规模展开应用, 或者维护工作相对频繁的状况, 则应当考虑从工业环境内部选拔相关人员参加关于洁净空调更为全面和专业的培训, 并且令其负责专门的调试工作, 避免非专业人员误调触发洁净空调体系不平衡状况的发生。
其次, 对于回风量的控制和计算, 也是改进当前洁净空调工作状态的工作重点之一。依据送风量来粗略估计回风量的计算方式本身缺乏科学依据, 因此在实际的应用过程中表现难以令人满意。回风量的计算, 应当依据现场保证压差的要求来进行计算和调整, 但同时对于回风的形式也应当考虑在内。当前常见的一次回风系统可以分为两种情况, 其一为新回风先混合后再经过表冷挡水段冷却至露点, 进而途径加热段至送风温度的工作形式, 即常见的被称为先混后冷的工作方式;其二则是先将新风冷却至露点, 而后再进行混合, 最后处理至送风温度, 即通常被称为先冷后混。两种工作方式有所不同, 因此在耗冷量的计算方面也有不同, 对于整个洁净空调各个工作方面都有影响。对于先混后冷的工作方式而言, 其汽水控制系统相对简单, 对于新风比并无苛刻要求, 无论新风比状况如何, 洁净空调机组的除湿能力都能够保持在一个比较稳定的水平上。而对于先冷后混的工作方式, 则存在一些特殊情况, 当新风比变化相对较大的时候, 空调机组的后表冷器和加热器需要反复开启关闭, 从而导致汽水系统控制复杂化, 并且在新风比超过70%的时候, 洁净空调的后表冷量变为负值, 则此时后表冷器可以取消, 而当新风比低于10%的时候, 实际上空调不具备除湿能力。因此在实际应用过程中, 对于此种工作方式通常仅应用于新风比在30%以上的情况下, 并且采取二次回风系统展开工作。相比之下, 先混后冷的工作方式耗冷量相对较大, 能耗也更大一些, 但是除湿效果比先冷后混效果好, 后者在应用过程中几乎不具备除湿能力。并且二者对于新风比的要求, 也决定了二者各自的应用环境特征。
3 结论
洁净空调系统, 对于当前的工业推动作用意义显著, 但是由于其本身工艺复杂, 因此在实际的应用过程中, 一方面需要依据不同工作形式和状态的洁净空调展开分析, 获取其工作特征和使用环境, 另一个方面还需要根据其工作过程中表现出的诸多不足提出必要的改进措施, 借以实现对于洁净空调体系本身发展的推动。唯有如此, 才能确保洁净空调体系能够成为对当前工业发展的有力支持。
摘要：文章首先针对洁净空调的功能以及价值展开了必要的分析, 而后进一步针对当前出现于洁净空调工作过程中的突出问题进行了简单讨论, 对于深入了解洁净空调的价值有着积极意义。
关键词：洁净空调,价值,实现
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.洁净厂房设计规范:GBJ73-84.
洁净设备 篇7
洁净空调系统与一般建筑空调系统相比有如下特点:
1) 保证生产工艺要求的温湿度;
2) 保证空气的净化和除菌;
3) 控制各区域的气流和风速;
4) 保证不同功能间之间合理的气流流向和压力分布;
5) 排除有害气体, 保证室内空气品质。
合理的气流流向和压力分布对洁净空调系统至关重要。
1 洁净室回风系统对气流组织形式的影响
洁净室按气流组织主要有单向流、非单向流、辐流、混合流。用的最多的有单向流、非单向流和混合流 (局部单向) 。单向流是利用“活塞”般的挤压作用, 迅速把室内污染物排出, 工作区内流线单向平行, 没有涡流, 洁净度高。本文主要就非单向流进行分析, 指出在洁净室空调系统设计中存在的问题。
目前, 非单向流洁净室气流组织的主要形式是:高效送风口顶送 (或侧上送) 侧下回风。高效送风口布置形式为吊顶均布, 或是布置于受保护的工艺生产线上方, 回风口布置于侧墙下方。
从一般空调来看, 影响房间气流组织及空调参数的主要因素是送风口的布置, 回风口对房间各工况影响极小。所以, 在设计洁净空调时, 许多设计师也是出于这种理念, 对洁净室回风口布置的极为随意, 找空余墙角或墙边布置上就行, 完全不考虑室内气流流向对工艺操作面的影响, 使得洁净室失去了意义。有的设计中回风口设于单向流洁净工作台旁, 室内其它区域污染空气流向洁净工作台, 严重影响受保护区;有的设计回 (排) 风口又远离产生污染的工艺设备 (如粉碎机等) , 是的这些工艺设备产生的污染空气流到相对洁净区域甚至全洁净室。
《医药工业洁净厂房设计规范》GB50457-2008明确指出:回风口位置宜远离洁净工作台;易产生污染的工艺设备附近应设排风口;有局部排风装置或需排风的工艺设备, 宜布置在洁净室下风侧。所以, 在洁净室空调设计时, 要同时有建筑底图和工艺布置图, 根据工艺要求进行设计:顶上布置高效送风口时, 尽量靠近工艺设备均布。布置回风口时, 根据生产工艺特点, 洁净度要求高的, 回风口布置在远离设备侧;产尘或产生其它污染气体的, 回 (排) 风口布置在最靠近设备处, 这样, 才能保证洁净室的洁净度, 最大限度的保证洁净室工艺设备的安全有效使用。
洁净室回风口设计中存在的另一个问题是, 回风口布置的太少, 回风速度偏大。有的洁净室空调设计, 一个洁净区, 面积很大, 布置了4个高效送风口, 但回风只有一个, 布置在一个墙角。这样做, 使得全室空气流向一处, 必然存在死角, 洁净空气难以到达, 使该区域尘埃粒子增多, 影响洁净度。而回风速度大, 会在回风口附近甚至工作面高度形成较强涡流, 使得尘粒扩散, 同样影响洁净室空气质量, 影响洁净度。
所以, 非单向流洁净室回风口要根据风量布置, 风速不能过大, 以不大于2m/s为宜。回风口要布置于两面 (或多面) 墙上, 为了不增加卫生死角, 一般对角布置。洁净室宽度不大于3m时, 可以单侧布置。
2 洁净室回风系统对洁净室压差的影响
因洁净室造价较高, 一般洁净室面积较小, 工艺人员布置完工艺设备后, 给空调设计人员所留空间较小, 所以洁净室空调设计中常见两相邻洁净室共用一回风夹道的情况, 这样设计的后果是, 相对压力值低的洁净室无法回风, 压力高的房间空气压入相对低压力房间, 正压值不能准确调试, 洁净室内没有有序的梯度压力分布, 污染气体有可能污染高洁净度房间, 有可能引起交叉污染。以笔者遇到的某工程为例, 见下图, 其中图1为空调设计人员所设计的回风口布置图, 图2为工艺要求的洁净室正压分布图。
由图1可看到, 原设计人员设计的回风系统为:洁净走廊分别和饮片粉碎、混粉共用一回风夹道, 回风夹道两侧开回风口;二更分别同缓冲洗手2共用回风夹道;清洁间更是和洁净走廊、药材暂存三间共用同一回风夹道。由图2 (工艺要求的压差分布) 可知, 洁净走廊与混粉、洁净走廊与饮片粉碎、与清洁间、二更与缓冲洗手间压力不同, 这样做有什么后果呢?
系统自调试阶段就陷入麻烦, 压差调不正确, 要不混粉、饮片粉碎等回不了风, 要不洁净走廊保证不了+15Pa的正压, 二更和缓冲洗手出于同一压力。施工单位用阻塞混粉等低压力房间的回风口、关小其送风口的方法终于调试压力成功, 交付使用。在使用中问题就来了, 低压力级别房间洁净度不达标, 只能开大送风口阀门。后来, 要么房间受污染空气漏至外洁净走廊, 污染整个区域, 要么洁净走廊风吹进这些低压力房间, 导致其无法回风, 房间新风量严重不足, 严重影响使用, 使用方只能关闭洁净空调进行生产。这样, 运行不到一年就进行改造设计。
笔者对其回风口做如下改造设计:
根据生产工艺及正压要求, 不同正压值要求房间分设回风柱, 各在回风口或回风管接阀门进行调节, 回风口设过滤网。另外, 饮片粉碎、混粉等污染洁净间, 在靠近污染工艺设备处设排风口, 及时把产生的污染空气排出洁净室外。改造后经调试, 洁净区与普通区压差+10Pa, 洁净走廊与混粉等污染房间压差+5Pa, 测试正压值和洁净度一次通过, 运行近两年也没出现问题。
3 结论
任何靠空间密封来维持洁净室无菌和洁净度是无济于事的, 只有保持无菌区域内的压力高于外界, 才能防止污染物的侵入。并且洁净区域内各不同级别的洁净功能间需要不同的压力控制, 以确保洁净气流定向流动, 气流只能从洁净区流向非洁净区, 从高一级别洁净室流向低一级别洁净室, 从同一洁净室洁净度要求高的区域流向要求低的区域, 只有保证在任何情况下都能维持洁净室内有序的梯度压力分布不变, 才能真正有效的控制洁净度。
空调设计人员要注意回风系统对洁净室的影响, 布置回风口时:1) 风口风速不能过大, 尽可能在洁净室对角或对侧布置, 同时, 应避免布置在洁净度要求高的区域或设备近旁, 排风口尽量靠近污染源;2) 不同正压值洁净室不能共用回风夹道。
参考文献
[1]许钟麟.空气洁净技术原理.上海:同济大学出版社, 1998.
[2]许钟麟.洁净室设计.北京:地震出版社, 1994.
洁净设备 篇8
辐流洁净室是介于乱流和单向流洁净室的一种新型洁净室, 近年来报道多为CFD软件数字模拟, 偶有内装普通方型高效过滤器, 外部加装扇形散流孔板的模型实验。调研的辐流洁净室综合“单向流”置换原理和“乱流”稀释原理, 运用“多元重构模块”式理念, 创新性的采用静压箱空调送风管道、回风夹墙设计, 实现了送、回风风道与洁净室维护结构相结合的新型洁净室建设模式。通过检测, 该辐流室在换气次数60次/h情况下, 全区域内能达到传统100级即ISO 5级, 更有部分区域达到ISO 4级, 具有小投资、大节电、高性能、低维护等特点, 其优势若在药品、食品、电子产品、军工产品等众多领域推广, 将展现出巨大的经济效益和社会效益。
一、参数与分析
(一) 设计参数
该辐流洁净室设计洁净度级别为100级, 各设计参数为聚氨酯洁净彩钢板规格50mm构建框架结构;室内PVC地面直径10mm;洁净空调机组1台Q=5000m3/h, H=800pa (静态) ;新风机组1台Q=500m3/h, H=300pa (静态) , 总净化面积38m2。本次检测区域尺寸为6.6m×3.6m×2.6m (长×宽×高) , 面积为23.8m2, 采用合金铝板材质净化末端送风层流罩Φ400, 板厚1.5mm上面均匀开有直径为Φ4的圆孔, 安装在洁净室顶板中央部位, 回风口单元7个规格不锈钢304材质规格400mm×600mm, 安装在南北两侧回风墙面上, 距离地面0.2m, 形成顶部中央送, 底部两侧回风空气流场模式。
(二) 洁净室高长比
通过大量CFD模拟研究数据得出:当洁净室高长比为1/2~1时, 气流流场近似水平单向流;当高长比为2时, 气流流场接近垂直单向流。本室高度:回风侧宽度 (2.6m:1.8m=1.44) , 室内中部气流出现近似垂直单向流过度到水平单向流的斜推流, 气流斜推作用明显, 形成了一种比较合理的气流流型, 验证了CFD模拟实验的结论。
(三) 回送风面积比
根据К-ε三维紊流模型方程法模拟表明:回风口面积与送风口面积的比例不宜过小, 当回送面积比小于1/5时, 虽利于气流流线斜向, 但流线 (痕线) 加长, 回送面积比以0.4倍为佳。该室S送=4.15m2, S回=1.68m2, 其S回:S送=0.4, 表明本室送回风面积比符合К-ε方程法模拟结论, 设计合理。
二、检测方法
(一) 方法提要
采用计数浓度法, 即通过检测洁净环境内单位体积空气中含大于或等于某粒径的悬浮粒子数, 来评定洁净室 (区) 的悬浮粒子洁净度级别。
(二) 仪器设备
采用德国某公司APC Smart Touch双流量激光尘埃粒子检测系统进行检测, 该系统28.3LPM (1CFM) 流速通道经河北省计量监督检测院校准 (证书编号:HXBC14-JZ01361) 。通道粒径:0.3、0.5、0.7、5.0、10.0µm, 重点对0.5µm、5.0µm粒径粒子进行分析。
(三) 检测规则
1. 采样点数目
本洁净区面积S辐=23.8m2, 为保证全面准确检测, 本次检测未采用正交试验方式, 而是设置210个采样点, 采样点数是GB 50591-2010规定标准的12倍、高于GB/T 16292-2010规定标准20倍 (见表1) , 充分保证检测数据的完整性, 覆盖性。
2. 采样点位
洁净室东西长6.6m等分为6份设置从1号~7号位点, 南北宽3.6m等分4份设置从A号~E号位点如图1所示;上下高度2.6m, 设置0.4m, 0.8m, 1.2m, 1.6m, 2.0m, 2.4m共6层面如图2所示, 即全室分6个测定面, 每层面35个点, 共210个点, 实现全区域网格化覆盖。
3. 采样量
该辐流室检测最小采样量为9.4L/次, 即选用28.3LPM通道采集20s。一般来说, 在检验中随着样本量的增加, 检测结果则更加接近真值, 但是在洁净度检测中, 实际的粒子浓度是不可预测的, 并且粒子浓度随着采样量增加、随着采样时间变化而呈现显著变化的。通过比较国标相关内容 (见表2) , 结合辐流自身特征, 在保证检测准确性的前提下, 兼顾高效性、可操作性避免因长时间采集对结果的影响, 最终该辐流室洁净度检测最小采样量确定为9.4L/次。
1~2.采样点设置示意图
4. 采样程序
每采样点检测程序为等待时间1min, 自净时间20s, 28.3LPM通道采样20s/次, 连续检测3次。
5. 结果计算
(1) 采样点的平均悬浮粒子浓度A
计算公式:
A—某一采样点的平均粒子浓度 (粒/m3) ;
Ci—某一采样点的粒子浓度 (粒/m3) , 其中, i=1, 2, …, n;
n—某一采样点上的采样次数 (次) 。
(2) 平均值的均值M
计算公式:
M—平均值的均值, 即洁净室 (区) 的平均粒子浓度 (粒/m3) ;
Ai—某一采样点的平均粒子浓度 (粒/m3) , 其中i=1, 2, …, n;
L—某一洁净室 (区) 内的总采样点数 (个) 。
三、辐流洁净室空态下粒子浓度结果与分析
空态系指洁净室 (区) 在净化空气调节系统已经安装完毕且功能完备的情况下, 但是没有生产设备、原材料或人员的状态。根据空态要求, 按照上述采样程序的设置, 对210个采样点检测, 并对0.5µm, 5.0µm粒径粒子结果进行分析。
(一) 空态下0.5µm悬浮粒子浓度检测
1. 空态下各水平面0.5µm粒子浓度结果与分析
通过检测, 当分别对6个水平层面0.5µm粒子浓度结果求平均值的均值, 可以显现各层面间存在的差异, 如图3所示。单从层面上讲, 2.4m层面最低仅为669粒/m3, 0.8m、1.2m两个层面次之浓度均在1000±20粒/m3, 1.6m层面则最高达到2306粒/m3。从各层面上具体采样点结果可见, 在C1~C7位点结果相对稳定在较低的浓度值, 如图4所示。显而易见, 该辐流洁净室内0.5µm粒子在室内分布是不均匀的, 当然这种不均匀分布不是指每一点的不均匀分布, 而是指区域不均匀分布, 存在区域浓度差。
3.辐流洁净室空态各水平面的0.5µm粒子浓度均值图
4.辐流洁净室空态各水平位点0.5µm粒子浓度图
5.洁净室三区不均匀分布模型
2. 空态下垂直面0.5µm粒子浓度结果与分析
(1) 空态下东西垂直面结果与分析
通过检测, 将东西7个垂直面中相应水平位点0.5µm粒子浓度结果求平均值的均值, 得到表3。从表中看出, 辐流洁净室在垂直面上, 0.5µm粒子浓度也呈现区域不均匀分布, 并且其分布特征与许钟麟先生提出洁净室三区不均匀分布模型 (见图5) 达到了高度的吻合。表3中C点位于送风口位置, 在C点下方一个范围内即无底纹区域内为主流区, 其洁净度最高;在送风口两侧的其他区域 (深灰色区域) 是含有涡流的紊流区域, 即涡流区 (并不是说整个区域都是涡流) , 其洁净度明显低于中心的主流区。主流区内的颗粒物, 一部分随着涡流由下而上, 再由上而下进入送风气流的边界层, 这也就合理解释了之前所存在的为何在1.6m水平层面上0.5µm粒子浓度最高的现象。在回风口周边存在一个很窄范围的回风口区 (浅灰色底纹区域) , 主流区内的颗粒物随气流主力带至回风口, 一部分由回风口排出室外, 部分则折回涡流区, 该区域洁净度可高于亦可低于室内平均浓度。
6.辐流洁净室空态下南北各垂直面的0.5µm粒子浓度均值图
7.空态下各水平层面5.0µm粒子浓度均值结果
(2) 空态下南北垂直面结果与分析
通过检测, 将南北5个垂直面中相应水平位点0.5µm粒子浓度结果求平均值的均值, 得到图6。由图可见, 0.8m水平层面上0.5µm粒子数值离散度最小。结合上一节的分析结果, 最终确定0.8m水平层面是评定辐流洁净室空态洁净度级别的检测层面。
(二) 空态下5.0µm悬浮粒子浓度检测
通过检测, 当分别对6个水平层面210个点位的5.0µm粒子浓度结果, 求平均值的均值结果如图7所示。总的来讲, 该辐流洁净室内各层面5.0µm粒子浓度均在8粒/m3以下, 符合ISO 5级对5.0µm粒子浓度限度要求。
四、结束语
通过分析, 调研的辐流洁净室设计参数合理, 其室内中部气流斜推作用明显, 形成了一种比较合理的气流流型。调研后也确定了空态下辐流洁净室洁净度检测的最小采样量等参数和计算方法, 并首次对辐流洁净室内粒子浓度进行了全区域网格化的实地测试。检测结果显示空态下辐流洁净室内粒子浓度场具有三区不均匀分布模型的特征。通过检测该辐流室大大减低了能源消耗, 以ISO6级要求的换气次数, 达到全区域ISO 5级净化效果, 更有局部达到ISO 4级, 其节能减排优势明显, 是一种新型节能高效的洁净室建设模式。
参考文献
[1]沈晋明, 刘燕敏.洁净手术室送风装置新要求、新措施[J].中国医院建筑与装备, 2014.6
[2]王健.谈医院洁净室建设[J].中国医院建筑与装备, 2013.1
洁净设备 篇9
如果让我们想象一下“城市水景观”,大部分的人都会想到清澈河流和湖泊边的城市滨水景观,以及在一些特定开敞空间中精心设计过的城市公园、广场或者花园中的水景。而那些供水、处理污水及雨水,以及防洪的水基础设施系统通常都不会出现在我们关于城市景观设计的设想里。因为通常认为这些问题会由工程师用一种技术性、最好隐藏性的方式来解决。我们现代城市的“洁净都市生活” (de Meulder 2008) 是基于集中管理且大部分位于地下的基础设施系统将饮用水、雨水和污水传送到上百、上千英里之外。建筑师、景观设计师、城市设计师在设计时通常都基于洁净水可以利用,而污水和雨水可被处理这个假设, 缺少对非洁净水的真正理解和关怀。
然而,全球众多城市飞速、高强度、及无法预测的城市发展严重超出了高标准水务基础设施的供给速度, 因为昂贵的管道建设以及技术处理系统无法适应快速且常在计划外的城市发展和衰落过程。因此,低成本的工程解决办法如:开敞废水渠道,开敞下水道、蓄洪池以及混凝土河道成为城市结构中明显的元素。这些基础设施化的水景观成为城市里污秽危险的无人地带,成为了与人和环境的敌对面(图1)。
21世纪,“水城市主义” (Shannon et. al. 2008) 的新概念逐渐的产生,为市政工程师、建筑师、城市设计师、生态学家以及景观规划师的合作建立了一个新的基础。这是一个战略性机遇,重新思考和投资更低价、更灵活的城市水基础设施系统的形式,可激发关于建设管理蓝色及绿色基础设施的新想法,从而提供经济、生态、 文化等多种功能来支持城市的可持续性。
“非洁净设计”指的是那些仅考虑美感、受控和洁净水体的设计师需要开始涉足一些储存、净化、管理污水和洪水的技术性概念;那些只考虑技术系统效率和功能的工程师,需要开始把基础设施设计与它们的文化、 社会、美学和生态脉络相整合。本文将用来自中国和欧洲的案例研究来描述和证明两种将水基础设施系统融城市景观组成和的主要方法:在城市景观设计中整合污水净化系统以及在城市景观设计中整合雨水管理。
在城市景观设计中整合污水净化系统
常德,中国南方一个繁荣的典型中等城市,宣传推广其水城特点。它坐落在500m宽的沅江边,其支流穿紫河塑造了一个城市水道,这个水道被开发为城市发展的“黄金带”。城市设计师、建筑师和景观建筑师已经设计了一个与居住和商业中心相邻的沿河滨水公园方案。 但是,因为17个位于这条河上的开敞雨水和污水贮留池, 穿紫河已经被严重污染。在开敞的暴雨和污水贮留池中, 各类水(雨水、污水以及地下水等)混合在一起,部分被输送到污水处理厂,但大部分的水没经处理就被排放到穿紫河中,成为河流的主要污染源。此外,这些混凝土化的水池与公共和私人开放空间相邻,造成了危险和恶臭。在最初的新穿紫河滨水公园景观设计方案中,这些驻留池虽然位于设计范围却没有纳入考虑。此外,工程师没有结合一些低成本的处理方法如人工湿地,去处理驻留池里的污水去升级现有的系统,而是倾向于为未来寻求高成本的集中式、地下式的解决方法。
区别于投资大量资金建设集中式水基础设施系统这一技术性解决方案,以及一个造价昂贵的公园设计,一个跨学科的中德专家团队提出了一个全新的规划框架。 他们的目标是检验并制定导则、创造城市河流景观,同时满足创造开放空间生态网络的需求和提供成本适宜的工程方法。这意味着通过更多整合的类型,将基础设施发展成为景观,同时也将景观发展成为基础设施。利用动态的、自我修复的自然过程, 这种新型设计和实施的雨污水贮留池可成为“人工生态”。 它们可以储存和净化水体并具更高的生态修复力,比传统系统要求更少的介入和技术控制,与此同时,提供了具有吸引力的景观体验并创造了一个丰富的城市多样性。
穿紫江上现有污水贮留池的升级改造展示了如何结合技术性能的低成本改良与经济适宜的措施来改善滨水公园的可达性和生态性。它显示了升级现有贮留池可保证根据水的数量和质量而采用不同的方法处理。在第一轮预处理后,贮留池里的混合溢流(雨水和污水)已在一系列的人工湿地里被净化,这些湿地对公众开放,并成为滨河公园景观设计重要的一部分(图2)。
城市景观设计结合雨水管理系统
在鹿特丹,像世界上所有城市一样,城区的设计是基于干表面的营造,如屋顶、街道、广场或草坪:雨水被尽可能快速有效地从密封表面引流至一个闭合网状的排水系统里,然后进入地下排水网络。随后,水会被直接或间接地引导经过污水处理厂进入水体。但是,由于气候变化,越来越多暴雨事件开始发生,导致无控制的城市泛洪增加。
所以,作为他们气候适应性策略的一部分,鹿特丹采用了转换了雨水处理方法:不是让雨水消失的越快越好,而是让雨水在场地上蒸发或下渗(例如利用绿色屋顶和湿地),并且在雨水被缓慢地释放到接收水体之前, 有意地允许临时淹没一些专门的区域。这就意味着目前水务工程师、城市设计师以及景观规划者必须在概念阶段通力合作 ,把水管理系统设计为一个多功能和迷人的开放空间系统。所以,在整合功能性和空间性时尊重不同系统的组成部分,并且把它们整合到更高级的水系统中,是非常重要的。
一个有趣运用此方法的例子是创造实施一种新的“水广场”类型。鹿特丹第一个水广场Benthemplein,于2013年12月开放。它被设计成在旱季在不同标高面上可进行各种不同的活动:下沉的运动场和溜冰区域,以及一些供人们停坐的台阶。下大雨时,水从周围区域重新引流入这些精心设计的可保存1700m3雨水的淹没广场。不同高度的地面和水渠被精心组织,不同的降水量创造出水槽、瀑布、以及水池 ——通过雨水改变了整个广场的样子。鹿特丹市计划在城市里建设更多水广场, 作为暴雨的缓冲地带。它们被设计成不同的形式来储存雨水同时适应不同的用途,例如游戏场地、运动场地、 滑冰公园以及公共广场(图3)。
另一种美景——水基础设施作为城市景观中的空间和美学框架
现代理想的“洁净都市主义”及其看不见的水基础设施让土地功能与集水区的逻辑分离,让人们的体验与水相关的景观过程分离。现代水基础设施系统塑造城市形态和满足更广泛的人类、生态以及美学目标的潜力已经丢失。当面对同步发生的极端、不可预测的城市增长和衰退过程,现有水基础设施理念的经济性和功能性面临的巨大挑战,我们急需新的策略。
在上述的项目里,水基础设施的不同元素已经不再只与它们自己的、被功能和效率所定义的网络有关,还与它们所在城市的文化、社会以及生态过程背景有关。 在世界上快速发展的城市区域中,用于建造新的城市和新的基础设施系统的巨大投资,为在战略性基础设施的城市规划层面上提供创造全新空间形态的机遇。此机遇是加强市政工程师、生态学家、城市设计师、建筑师和景观设计师之间合作的战略性机会。对于此类型的项目,
Thinking of“urban water landscapes” most people imagine urban waterfronts along clean rivers,lakes and water features within the privileged open spaces of beautifully designed urban parks, plazas and gardens.The systems of water infrastructure for the supply of freshwater, the disposal of waste and rain water and protection from dangerous floodsare usually not included in our ideas about the design of urban landscapes because these are understood to be solved by engineers in a technical and preferably invisible way. Our modern cities’ “clean urbanism” (de Meulder 2008) is based on centrally organized and mostly underground infrastructure systems that transport drinking, rain and wastewater for hundreds and thousands of miles. The designs of architects, landscape architects and urban designers are usually based on the assumption that clean water is available and dirty as well as rain water can be disposed of, without them having to understand and take care about it.
However the increasing speed, intensity and unpredictability of urban development in many cities around the world seriously outpaces the provision of high-standard water infrastructure, as the expensive construction of pipe and technical treatment systems cannot be adjusted to the rapid and often unplanned新兴的景观都市主义可以担任重要角色,因为其优势在于其综合的知识体系,即将自然过程特点融入空间设计策略,并将之与工程、生态以及城市设计思维相联系。 通过重新将工程和自然结合在一起,我们可以找到一个更具弹性发展的水基础设施型景观的新逻辑,作为可持续城市、区域形态的基础。processes of urban growth and decline. As a result,low-cost engineering solutions in the form of open wastewater channels, open sewage and flood basins and concreted river channels become visible elements within the urban fabric. These infrastructural water landscapes appear as dirty and dangerous no-gozones within the cities that are hostile towards people and the environment.
In the 21stcentury, new concepts of “water urbanisms” (Shannon et. al. 2008) are starting to emerge, forming a new basis for the cooperation between civil engineers, architects, urban designers,ecologists and landscape planners. The need to rethink and invest into less expensive and more flexible forms of urban water infrastructure systems can be seen as a strategic chance to generate new ideas about built and managed systems of blue and green infrastructure that provide multiple economic, ecological and cultural functions in support of urban sustainability.
“Dirty Design” means that the designers who are not used to think beyond beautiful, controlled and clean water need to get involved in technical ideas of storing,purifying and conducting waste and flood water - and the engineers need to think beyond the efficiency and functionality aspects of technical systems by integrating them into their cultural, social, aesthetic and ecological context. To achieve that, two main ways of engaging water infrastructure systems as part of the urban landscape will now be described and demonstrated by case-studies from China and Europe: to integrate waste water purification systems in designed urban landscapes and to integrate rainwater management in designed urban landscapes.
Integrating waste water purif ication systems in designed urban landscapes
The city of Changde, a typical thriving mediumsized city in modern South China, promotes itself as a water city. It is located on the shore of the 500 m wide Yuan River and its tributary Chuanzi River forms an urban watercourse that has been developed to become the “Golden Belt” of the growing city. Urban designers, architects and landscape architects have developed a design for a waterfront park along the river with adjacent housing and commercial centres.However Chuanzi River is very polluted due to 17 open rain and wastewater retention basins located along the river. In such open storm and sewer water retention basin all kinds of water (storm water, sewer water and groundwater etc.) are mixed together and partly are pumped to sewer water treatment plant, but mostly are pumped without treatment to Chuanzi River, so the main source of the river’s water pollution. Furthermore the concreted basins are situated adjacent to public and private open spaces, causing danger and stench.Within the initial landscape design proposal for the new waterfront park along Chuanzi River these basins were not considered although being located within it.Also the engineers did not engage in upgrading the existing system with low-cost treatment of the polluted water from the water basin like constructed wetlands,but preferred to envision costly centralized and underground solutions for the future.
Rather than investing a huge sum of money into a technical solution of a centralized water infrastructure system and an expensive park design, an interdisciplinary team of Chinese and German experts proposed a new framework masterplan. The aim was to examine and give guidelines in order to create an urban river landscape that makes use of the obvious synergies between affordable engineering approaches and the need to create ecological networks of open space. This means developing ideas of infrastructure to become landscape and landscape to become infrastructure towards more integrated typologies. Making use of dynamic and self-correcting natural processes, the newly designed and implemented rain and wastewater retention basins can perform as “artificial ecologies”.They can store and purify water and contain a higher degree of ecological resilience, require less intervention and technical control than conventional systems and, at the same time, offer attractive landscape experiences and create a high urban biodiversity.
The upgrading of several existing wastewater basins along the Chuanzi river demonstrates how to combine the low-cost improvement of its technical performance with affordable measures to improve the accessibility and ecology of the waterfront park. It suggests upgrading the existing basins to assure that the water gets treated in different ways according to the quantity and quality of the water. After a first pretreatment the mixed overflow (storm water and sewer water) from the water basins is cleaned in a series of constructed wetlands that are open to the public and become an essential part of the riverpark's landscape design.
Integrating rainwater management systems in designed urban landscapes
In the city of Rotterdam, as in all cities around the world, the design of urban areas is based on the creation of dry surfaces such as roofs, streets,squares or lawns: The rainwater is directed as quickly and efficiently as possible from the sealed surfaces to a close meshed system of drains and into the underground sewer networks. Subsequently the water will either be lead directly or indirectly over the sewage treatment plant into the receiving waterbodies. However due to climate change, more and more severe rain events have started to occur which lead to an increase in uncontrolled urban flooding.
Therefore, as part of their climate adaptation strategy, the city of Rotterdam adopted a paradigm shift in the way it deals with its rainwater: Rather than getting rid of it as quickly as possible, the rainwater should be evaporated or infiltrated on-site (for example by green roofs and wetlands) and deliberately be allowed to flood certain dedicated areas temporarily before releasing it slowly into the receiving waterbodies. This means that engineers, urban and landscape planners have to work together - in order to design water management as a multi-functional and attractive open space system. Thereby it is essential to regard the different system components in their integrated functional and spatial context and to integrate them usefully into the superordinate water system.
An interesting example of this approach is the invention and implementation of a new type of “water square”. Rotterdam's first water square, Benthemplein,was opened December 2013. It is designed to operate for various activities taking place on different levels during dry weather: a sunken sports field and skating area and steps for people to sit on. When it starts raining heavily, the water from the surrounding areas is re-directed to deliberately flood the square, which can retain 1,700 m3 of rainwater. The different levels and channels are designed to fill-up in a certain choreography, creating channels, water falls and ponds- with the rainfall changing the appearance of the square. The city of Rotterdam is planning to construct more water squares in strategic places around the city which act as a stormwater buffers. They are designed in different forms to retain water while accommodating different uses, such as playgrounds, sports fields,skateparks and public squares.
Another kind of beauty - water infrastructure as a spatial and aesthetic framework of the urban landscape
The modern ideal of “clean urbanism” with its invisible water infrastructure has disconnected the land-use from the logics of the watershed as well as people’s experience from the water-related processes of the landscape. The potentials of modern water infrastructure systems for shaping urban form and meeting broader human, ecological and aesthetic objectives have almost been lost. Facing the simultaneous worldwide processes of extreme and unpredictable urban growth and decline coupled with the huge challenges concerning the affordability and functioning of present water infrastructure conceptions,new strategies are needed.
Within the presented projects the different elements of water infrastructure no longer relate only to their own networks defined merely by functionality and efficiency but to their context of cultural, social and ecological processes within the urban matrix. The large investments necessary to build new cities and construct new infrastructure systems in the fast growing urban areas around the world give opportunities to impose radically new spatial configurations at the level of strategic infrastructural urban planning. This opportunity can be considered a strategic chance to strengthen the cooperation between civil engineers,ecologists, urban designers, architects and landscape architects. For this kind of projects the emerging discipline of Landscape Urbanism could take a major role as its strength lies in its knowledge about incorporating the performance of natural processes into spatial design strategies, linking them with engineering,ecological and urban design thinking. By reuniting the engineered and the natural we may find new logics towards a more resilient development of water infrastructural landscapes as a base of sustainable urban and regional form.
Figs. Source
Figs.1: Antje Stokman.
Figs.2: Wasser Hannover/ Levin Monsigny Landscape Architects,Berlin.
Figs.3: de Urbanisten, Rotterdam.
摘要：按照“洁净都市主义”的方式,建筑师、城市设计师、景观设计师通常假定那些关于水供给和处理的工程挑战需要通过一种技术性且最好看不见的方法来解决。这就让土地利用从流域的逻辑中分离了,并且导致了越来越多的洪水,干旱以及水污染。“非洁净设计”从另外一方面来说是指建筑师、城市设计师、景观设计师需要积极地参与现代水基础设施系统的设计中,并将其作为塑造城市形态以及迎合更广阔的人类、生态和美学目标的基础。这篇文章通过讲述两个分别来自于中国和欧洲的项目,来讨论如何将自然过程效能与空间设计策略相结合,整合工程、生态和城市设计思想。