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初创型医药企业工程规划分析及设计探讨

2021-04-27

化工与医药工程 2021年1期
关键词:初创厂房车间

(山东省医药工业设计院上海分院,上海 200040)

根据国家统计局2019年公布的数据,截止2018年我国规模以上工业企业中小微企业数量达319 559家,营业收入占规模以上工业企业的33.5%[1],是我国社会生产力中的重要环节。近年来随着国家出台一系列针对小微企业的政策,在医药市场中涌现出一大批初创型医药企业,此类企业具有技术路径新颖,产品在市场中独树一帜的特点。这类企业在创业初期大多从实验室中孵化而来,随着行业领域对此类企业技术及产品的需求,企业急需通过扩大生产规模来占有市场和扩大盈利。

目前国内部分地区及城市在招商引资过程中为该类企业提供了成熟的平台还有园区,政府通过建设配套场地,优惠税收减免,提供扶持资金来大力吸引和培育此类企业,为初创型医药企业的发展壮大提供了很多便利。

初创型企业成立初期企业技术人员大多在科研领域经验丰富,并且具有高学历、高技术的特点,但在工程领域大多没有深耕,所以在企业寻找场地的过程中难免易走弯路。需要注意的是,初创型企业在从实验室走向工业化扩大产能的过程中,项目建设往往需投入的资金相对企业规模来说是巨大的,其资金的投入与回收可能关系到企业的进一步发展。

初创型企业项目前期建设过程中可能会遇到上述问题,本文试从过往项目经历中来分析该类项目的工程规划和设计经验。

1 工程实例设计

某企业由国外某大学海归博士创立,该企业在某课题研究方向取得了一定突破,获得了某风投公司的注资,并且股东方希望通过扩大建设规模来验证中试生产的可靠性。不同于以往医药企业项目的规划和设计,该项目具有初创型医药企业的几个显著特征:第一,未来可能购买或建造厂房,希望暂时租赁场地用于验证生产工艺;第二,建设规模小、投资规模小,厂房虽不到400 m2,但净化区功能间不能少;第三,企业人员不熟悉净化厂房建设内容、标准、要求,已经与某园区签署租赁合同,但还未选定厂房;第四,产品不需要相关认证,可以利用园区共享设施,舍弃非核心功能如办公、仓储、质检等场所;第五,多家企业共用同一栋厂房甚至共用同一楼层;第六,核心操作要有参观功能以进一步吸引投资。下面以该项工程案例来探讨其工程选址、车间内部设计、配套公用工程的解决方案。

1.1 选址

该企业前期已经选定园区,当具体开展规划及设计时,逐渐发现了种种的不适用性,如园区地理位置偏僻、内部企业类型复杂、配套设施欠缺。由此可见怎样选定厂址是决定后期项目规划设计是否顺利的决定性因素,因此本文建议设计人员为初创型企业选址中应注意一些关键问题:首先建议选择同类企业聚集度高的园区,聚集度高意味着配套服务健全、管理专业,在生产和经营过程中能够了解到行业的最新动态,包括技术人才在市场中的有序流动;第二建议选择政府主导性质的园区,通常在该类园区中政府会为企业提供税收减免、房租优惠、资金补贴的政策支持,这样能避免在车间建设过程中占用过多企业资金,以利于企业资本的良性运行;第三建议厂址选择应符合工程所在园区总体规划的要求,园区应具有方便和经济的交通运输条件[2],同时为便于高层次人才和技术人员的通勤,周边机场及高铁站的距离不宜超过两个半小时路程,可以节省往返时间。

设计人员还应注意园区内部的总体规划布局:第一避免人物交叉,园区宜人物流分开设置。车间或建筑的选择宜首先关注周边企业的生产性质是否与本企业存在禁忌,在同一园区内布置不同卫生特征的工业企业时,避免不同有害因素产生交叉污染和联合作用[3],如青霉类、激素类、细胞毒性类等存在气溶胶、粉尘、毒性污染风险的企业。设计人员还应关注本企业是否对周边企业存在上述的污染风险;总图建筑物间距在满足规范要求的同时,宜尽量选择建筑物间距较大的厂房,因为在项目建设过程中很有可能无法避免室外设备的设置,如污水处理设备、空调室外机、尾气处理装置、真空设施等;所选择的单体应有两个以上独立的进出口,保证一个为人流入口,一个为物流入口;物流入口应设置有货梯,人流入口宜设有电梯,这样在车间设计的过程中便于保证人物流的相对分开。

1.2 建筑设计

为便于车间的建设改造,设计人员在为企业比选园区内车间时应注意:车间的火灾类别应为丙类以上,耐火等级不低于二级,建筑的结构形势应为混凝土框架结构;柱网宜在6 m 以上,楼面荷载不宜小于400kg;厂房的安全出口应分散布置,厂房内每个防火分区或一个防火分区内的每个楼层,其安全出口的数量应经计算确定,且不应少于两个[4];如图1 所示,该项目最终选定位于园区中某栋建筑2 层东南侧部分,该建筑生产火灾危险类别为丙类,厂房为4 层混凝土框架结构,东、南两侧临城市主干道,东侧局部为幕墙玻璃,西侧为天井,北侧为其他企业。

通常在设计中为考虑人物流走廊的分开、人员疏散、空调的节能,在车间外圈会设置环形走廊。该建筑原设计的建筑风格上为考虑外立面的线条与层次,在外维护结构墙体中有局部的悬挑、进退、镂空,因此在车间的实际使用面积中存在部分死面积。所谓死面积,就是在设置了环形走道或其他功能间后,通道或房间内会有柱子或剪力墙位于当中,因而影响面积的使用。设计人员在内部设计中要充分考虑这些因素,如该项目方案将建筑悬挑部分设置为需要面积较小的功能间,可以提高面积利用率。

该项目原建筑立面选用大面积的玻璃幕墙,园区在总体规划设计时有一些特殊要求:①位于园区主立面的建筑外墙不允许做任何改动;②单层租赁的企业,其车间内部风井不允许全部占用。③建筑外墙不允许敷设风管。

由于医药项目通常设有洁净区,组合式空调箱的采风与净化的排风需要相应的通道,对于这些特殊规划要求,在设计中可以考虑相应对策措施:①在与建筑总体风格协调统一的前提下,空调箱的采风可以根据空调间布局将幕墙玻璃置换为金属百叶或将幕墙固定扇置换为活动扇;有爆炸危险的厂房或厂房内有爆炸危险的部位如气瓶间,应设置泄压设施,泄压设施宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等,同时应采用安全玻璃等在爆炸时不产生尖锐碎片的材料,泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要道路,并宜靠近有爆炸危险的部位,作为泄压设施的轻质屋面板和墙体的质量应≤60kg/m2[4];②在非主立面外墙方向的天井内敷设风管,或在环境影响评价可行的情况下将废气经中高效过滤后侧墙排放,通过减少排至屋面的风量来降低风管尺寸。③在做好防水的前提下楼面或屋面增设风井。

1.3 暖通设计

由于园区在总体规划过程中为了满足用地指标要求,建筑层高的初始设计对于医药企业来讲并不合适。洁净厂房的技术夹层需要考虑空调的送风、回风、排风管道,消防的排烟、喷淋、消火栓管道,工艺的物料、公用工程管道以及强弱电桥架等。有些建筑层高过矮,当按照通常净化区2.6 ~ 2.8 m 的吊顶设计后,留给技术夹层的净空极为狭小。因此如何在规划咨询阶段寻找到合适层高的建筑对于后续的施工、设计、使用也是非常关键的因素之一,例如本项目厂房一层高5.5 m,二层高5.5 m,三层高3.8 m,四层高3.8 m,层间梁高均为800 mm,最终本项目选择了二层,同时本文根据过往项目设计经验,总结出了一些车间洁净级别、性质、面积与层高关系的大致参考值,如表1 所示。

对于集中供应空调冷热源的园区需复核供应冷量及热量能否满足生产区相应季节最不利工况的消耗。有独立供应空调冷热源的园区,车间屋面应为上人屋面,屋面均布活荷载标准值不小于2.0kN/m2。当上人的屋面兼做其他用途时,应按相应楼面活荷载采用[5]。屋面应预留有空调室外机位置、基础,当制冷机采用螺杆机组等重量较大设备屋面荷载无法满足设备安装要求时,需对楼面进行加固处理。

图1 建筑平面图Fig.1 Architecture layout

表1 不同面积生产区域的梁下净空最低要求Tab.1 minimum requirements on the height under beams of different production areas

1.4 公用工程设计

车间的工程设计需充分考虑水、电、汽、暖等相关公用工程是否完善,同时需复核所在建筑的余量是否能满足车间的使用需求,并且一旦余量不满足时,能提供便捷的扩容与增能服务。

(1)排水

该项目租用标准厂房的某一楼层局部区域,园区规定不允许楼面开孔对楼下用户有影响,在改造设计时,工艺下水管道必须上排水。由此带来的问题是,当有地漏、配液罐在线清洗、湿热灭菌柜等必须采用下排水的设计时如何处理。

这些问题的解决方式如下:①复核楼面荷载,在车间地面采用轻质填充材料架高,以满足排水管的管径和坡度要求;②水盆采用一体式污水提升器,技术夹层上设置污水排放总管,支管与主管间设止回阀防止倒流。③针对不带压的重力排水,设备沿外墙贴建筑四周布置,排水管道计算好管道坡度后,在地面明敷。

(2)蒸汽

该项目在最初规划时没有集中供应蒸汽,净化车间空调的加热、纯化水巴氏灭菌、湿热灭菌柜均需要供应热源,该项目在工程设计中考虑利用电能,空调选择直膨机加电辅热;纯化水选择臭氧、过氧化氢、次氯酸等化学消毒剂[6];湿热灭菌柜选择电加热型。

(3)电气

因制药工艺的特殊性,租赁场所的电力预留容量不足,该项目最终与园区协商根据实际情况增容,对于车间内的重要生产设备设置UPS 即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)。

在前期规划场地时,建议设计人员提前考虑好车间应有的负荷容量。根据以往设计经验本文综合车间生产类型总结出了一些有蒸汽热源时建筑面积负荷指标参考值,详见表2。

其中三级生物安全实验室应采用独立双路电源供电,当不具备独立双路电源供电条件时,应设置柴油发电机组或不间断电源,如果生物安全实验室设置不间断电源,则不间断电源应能保证实验室主要设备45 min 的电力供应。主要设备至少应包括生物安全柜排风机、实验室空调通风系统的排风机、事故照明、动物笼具、自动报警监测系统等[7]。

表2 单位建筑面积负荷指标参考值Tab.2 Reference value of electric load per unit floor area

2 结论和建议

初创型企业在发展壮大过程中,势必面临着迁建与扩能,本文试从过往项目经历中概括总结相关经验:第一设计人员应充分从区域性、兼容性上为企业推荐园区与建筑;第二详细落实好园区内部在工程设计规划中要求与条件,并且在初创型企业正式签约入驻前确定好是否能与本项目兼容;第三提前预估整个项目公用工程的用量及衔接原有设施的方式,针对最不利因素考虑备选方案。随着更多初创型医药企业项目的建设,必将有专门针对这类企业而建造的园区与厂房,相信未来此类项目在工程规划、设计、建设和生产上能够进一步提高效率、降低成本、更为便捷。

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