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净化实验室能耗分析及优化措施 摘要：近年来与干细胞研究相适应的干细胞产业，在传统再生医学基础上，迅 速发展成为深入影响包括传统再生医学在内的许多医学专科的、新的健康医药 产业。与此同时配套干细胞制备、研究的净化实验室，也在不断发展创建中， 同步促进我国医药市场持续高速发展。根据欧洲制药工业协会联合会(EFPIA)的统 计情况，中国市场医药产品销售占全球比重达到20%，仅次于北美和欧洲，位 居世界第三，中国药企处于强有力的竞争阶段。当前，我国各大药厂、实验室 已在实施新版的GMP 认证，为达到这一要求我国的各大医药工业企业的净化实 验室、洁净厂房建设规模呈现越来越大的趋势。然而净化型实验室、厂房的高 能耗问题一直处在议论的中心，与我国倡导的绿色建筑建设、低碳环保政策相 悖。本文将从具体案例分析现有净化实验室高能耗的产生原因及具体优化措施。 关键词：净化实验室 能耗分析 节能优化措施 干细胞产业的发展如火如荼，相应的净化实验室的建设也在不断 进行中，而高能耗一直是净化实验室建设绕不开的话题。本次以现有 设计完成的几个不同气候分区地区的干细胞制备实验室能耗的产生 分析来研究净化实验室能耗的主要分布点、分布比例、产生原因，为 下一步净化实验室的设计提供相应参照样本，改善能源消耗，降低前 期投资成本、中后期运行维护成本。 在以往与各个分公司的相关负责人沟通后了解到，现有实验室日 常实际使用的配电负荷处于比较低位的水平，仅占总设计负荷的 20%-30%，以通常计算方法设计的负荷值一直处于低效状态，而大部 分厂房对设计所需要的配电负荷远远达不到相应的供应能力，通常需 要各分公司单独新增变配电设备及线路来满足本项目对配电负荷的 要求，在设备投资这一块这一笔不菲的支出并未实际体现到实际日常 应用中，造成了资源的极大浪费。 本次分别以云南、河北、山西、陕西、重庆等几个地区的干细胞 制备实验室为研究对象，其主要用电负荷如图1 所示。 图 不同区域实验室用电明细表 1 从图中可以看到，在配套办公室建设时，空调系统设备用电负荷 占比约62%，大型设备负荷占比约15%，其他照明、小型设备等占比 约23%。将设备、照明等合并后考虑，数据显示空调设备用电负荷占 比约6 成，设备类占比约4 成。 下面我们结合实际出发，分别从实验室用仪器设备和空调设备两 个方面分析现有设计负荷过大的问题所在。 （一）实验室仪器设备部分 （1）设备数量、型号种类多，部分设备常年运行 不同地区的实验室设备负荷一般处于一个比较稳定的状态，出现 很小的数值差距，这主要是因为生物集团对各分公司净化实验室内部 设备的配置统一了规格型号做为施工图设计的参考，体现到不同区位 的分公司相关项目中差别不大。比较大型的设备比如双扉灭菌器，单 个设备的功耗在50kW 左右，占设备类功率比重大约40%左右；另外 细胞制备的过程需要大大小小数以百计的仪器设备来进行，量变产生 的质变对用电负荷的需求也是处在一个比较高的程度。 此外，随着各个分公司产业规模的不断扩大，对低温冷藏存储的 需求需要常年维持液氮冷冻系统的运行，液氮存储罐的运行所产生的 的功耗也在整个系统中处于一个举足轻重的地位。 （2）配电功率的计算方式不够科学 由于实验室内各生产制备过程的复杂性及不确定性，无法系统的 整理出整个细胞制备流程各个设备的使用顺序、同步运行数量等，电 气设计过程中通常参考生物集团的意见，每个设备配置单独的线路， 然后将各设备功率累加后按照使用系数0.8 计算功率；而实际生产过 程中，设备的同时使用率大约在50%—60%左右，甚至能达到20%— 30%，至于双扉灭菌器等大型设备更是通常不与各小型设备同时使 用。这种简单的用电负荷累加模式不够科学严谨，影响了最终设备的 总功率数值，近而影响到前期投资、中期维护保养等各方面的成本。 对于普通照明和紫外灯照明等，因其本身累积功率偏小，实际对 总功耗的影响不会太多，此处不再深入分析。 （二）空调设备配置部分 （1）维持室内空气环境的状态所要求的空调规模很大 洁净区同普通空调舒适区最主要的区别是洁净区除保持规定的 温湿度之外，还需要考虑室内污染物的含量达标，按照 《医药工业洁 净厂房设计标准》GB50457-2019 的规定及参照 《药片生产质量管理 规范》2010 修订版相关内容 （见图2），为达到室内要求的