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GB 50457—2019 《医药工业洁净厂房设计标准》（以下简称《标准》）第9.3.4 条要求医药洁净室的送风量应取条文所列四项计算所得的最大值，其中一项为维持洁净度级别所需的“恢复时间”确定的送风量[1]。其中，恢复时间定义为“生产操作全部结束、操作人员撤出现场，空气中的悬浮粒子达到静态标准时所需时间”[1]。

《标准》中，并未给出为维持洁净度级别所需的“恢复时间”确定的送风量具体计算方法，本文拟对计算所要求的计算条件进行分析，基于非单向流洁净室稀释理论推导计算公式，并对计算结果进行探 讨。

1 计算条件

《药品生产质量管理规范（2010年修订）》（以下简称2010年版GMP）附录1 第三章定义了医药工业洁净厂房的洁净度级别，如表1所示。

当生产操作全部结束、操作人员撤出现场时，洁净室内的悬浮粒子浓度应满足动态的要求，即不超过表1 中动态悬浮粒子最大允许数。由于恢复过程中悬浮粒子的浓度是逐渐降低的，因此可选用动态悬浮粒子最大允许数作为恢复时间计算的初始条件。而恢复时间计算的最终条件就是对应级别静态标准的悬浮粒子最大允许数。

鉴于B、C、D 级区≥0.5 μm 的悬浮粒子数更具有典型意义，因此建议选用≥0.5 μm 的悬浮粒子数进行计算。

D 级区的动态悬浮粒子数在表1 中并无要求，鉴于一般洁净室内悬浮粒子数不会出现很高的水平，因此计算过程中建议D 级区的动态悬浮粒子最大允许数可按照静态标准悬浮粒子最大允许数的10 倍用于计算。

表1 2010年版GMP 中洁净度级别的规定Tab.1 Definition of cleanliness class in GMP 2010

2 计算公式推导

对于一个已知的净化空调系统，其新风综合过滤效率与回风综合过滤效率[2]仅与选用的过滤器级数、级别有关，工程计算中可作为常数。

Ns表示送风悬浮粒子浓度，个/m3。其计算公式如式（1）所示：

式中RN——新风比；

ηN——新风综合过滤效率；

NN——新风悬浮粒子浓度，个/m3；

ηR——回风综合过滤效率；

NR——回风悬浮粒子浓度，个/m3，即室内悬浮粒子浓度。

基于非单向流洁净室（混合）稀释理论，假设每一时刻送风与房间空气的混合都是完全充分的。dt时间内，进入洁净室的悬浮粒子为（nVNs+G）dt。其中，n表示换气次数，h-1；V表示房间体积，m3；G表示房间内单位时间的产尘量，个/h；t为时间，h。流出洁净室的悬浮粒子为nVNRdt。

将式（1）代入式（2），可以得出：

工程计算中，房间内单位时间的产尘量G、新风悬浮粒子浓度NN可作为常数，则n（RNηR-RN-ηR）和为常数，分别用A和B代替，则式（3）可简化为：

其中A=n（RNηR-RN-ηR）

式（4）的一般解为：

其中，C为常数。

当t=0 时，NR=NR0，即为动态标准的悬浮粒子最大允许数。由此可以得出：

当t=t1时，空气中的悬浮粒子达到静态标准，此时t1即为“恢复时间”。

NR1与NR0的比值应为表1 中静态标准的悬浮粒子最大允许数与动态标准的悬浮粒子最大允许数的比值，即：

D为常数，其数值对于B级区应为0.01，对于C、D级区应为0.1。

由式（5）和式（8）可以得出，

医药洁净室由换气次数n求恢复时间t1可由式（9）计算得出。

2010年版GMP 附录1 规定，恢复时间的指导值为15～20 min。因此，当计算得出的恢复时间t1不大于15 min 时，可认为选取的换气次数n是满足要求的。或可由式（9），采用试算法或迭代法计算恢复时间t1为15 min 时，对应的换气次数n值，该值即为维持洁净度级别所需的“恢复时间”确定的最小换气次数。

3 计算结果

某项目，位于城市郊外。新风悬浮粒子浓度的取值，按表2 选取[2]。

表2 不同区域新风悬浮粒子浓度（≥0.5 μm）Tab.2 Airborne particle concentration in different areas（≥0.5 μm）

新风采用粗效G4、中效F8、（EN779：2012[3]）高效H14（EN 1822-1：2019[4]）三级过滤器，新风综合过滤效率取99.999 5%（≥0.5 μm）。回风采用中效F8、高效H14 两级过滤，回风综合过滤效率取99.999%（≥0.5 μm）。系统新风比为30%。

其中一间医药洁净室，洁净度级别为C 级。房间面积20 m2，房间高度3 m，房间体积60 m3。围护结构单位建筑面积单位时间的产尘量可按照100个 /（s·m2）进行计算，经计算为7.2×106个/h（≥0.5 μm）。

当换气次数n=30 h-1时，经式（9）计算恢复时间为4.6 min。当恢复时间为15 min 时，采用试算法计算对应的最小换气次数为9.4 h-1。

该医药洁净室洁净度级别调整时，通常采用的换气次数计算得出的恢复时间、以及恢复时间为15 min 时对应的最小换气次数，经计算如表3所示。

通过表3 可以发现，恢复时间为15 min 对应的最小换气次数小于《标准》推荐的换气次数，由此也印证了《标准》推荐的换气次数通常可满足恢复时间的需求。

表3 不同洁净度级别恢复时间计算结果Tab.3 Calculation results of recovery time in areas of different cleanliness class

4 计算条件对计算结果的影响分析

工程计算时，新风综合过滤效率、回风综合过滤效率、系统新风比、新风悬浮粒子浓度、房间内单位时间的产尘量等均可视为常数，根据式（9），恢复时间仅为换气次数的函数。

以上节中C 级医药洁净室为例，经计算，换气次数与恢复时间的对应关系如图1所示，其中横坐标为换气次数，h-1，纵坐标为恢复时间，min。由图1 可见，换气次数越大，恢复时间越短。

图1 换气次数与恢复时间对应关系Fig.1 Corresponding relationship between air change rate and recovery time

当调整计算案例中其他参数的数值时，可发现该参数对于恢复时间的影响。

当新风、回风综合过滤效率提高时，经计算可以发现其对于恢复时间的影响很小，且级别越低，影响越小。由此得出结论，末端过滤器采用比H14级别更高的过滤器，对于提高恢复时间并没有显著的效果。但对B 级区，综合过滤效率降低一个数量级，即末端过滤器采用H13 级别时，恢复时间明显增加；对于C、D 级区，该变换对于恢复时间的影响不明显。

表4 综合过滤效率对恢复时间的影响Tab.4 Effect of comprehensive filtration efficiency on recovery time

仍以上节中C 级医药洁净室为例，系统新风比变化时，恢复时间的变化如图2所示。其中横坐标为系统新风比，纵坐标为恢复时间，min。由图2 可见，当末端过滤器采用H14 级别高效过滤器时，系统新风比的变化对于恢复时间的影响是比较小的。

采用同样的分析方法可以发现，当末端过滤器采用H14 级别高效过滤器时，新风悬浮粒子浓度的变化对C、D 级区恢复时间的影响是比较小的。但对B 级区恢复时间影响较大。如表5所示。因此，医药工业洁净厂房的选址也是非常重要的。

此外，通过计算发现，围护结构产尘量的变化对C、D 级区恢复时间的影响不明显。由于生产操作全部结束、操作人员撤出现场时，对医药洁净室影响最大的工艺过程的发尘量、操作人员的发尘量均归零，医药洁净室的状态接近于静态，此时医药洁净室的恢复过程基本无内部扰动的影响。

表5 新风悬浮粒子浓度对恢复时间的影响Tab.5 Effect of airborne particle concentration on recovery time

5 结论

本文基于非单向流洁净室（混合）稀释理论，通过推导给出了医药洁净室根据换气次数计算恢复时间的计算公式，可用于根据恢复时间确定送风量的计算。

经计算发现，《标准》推荐的换气次数通常可满足恢复时间的需求。通过理论分析发现，除换气次数外，新风综合过滤效率、回风综合过滤效率、新风比、新风悬浮粒子浓度、围护结构的产尘量等参数对恢复时间没有很大的影响，但在某些特定情况下，也应注意相关参数的影响。

本文给出的计算公式，尚未考虑房间气流组织对于（混合）稀释过程的影响，实际使用过程中，应根据实测数据进行相应的修正。