制冷工程技術為新冠疫苗存儲保駕護航

供稿/北京嘉德實創制冷科技有限公司

隨著我國新冠疫苗上市和大范圍接種，對專業疫苗冷庫的需求大幅增加。疫苗冷庫的規劃建設，有著嚴格的標準和技術規范要求，需要借助利用專業的制冷工程技術，從而確保疫苗在存儲過程中的質量安全。

新冠肺炎疫情的突然暴發，對我國經濟發展和人民生活產生全面而深刻的影響。2020年，國藥集團中國生物北京生物制品研究所積極承擔了科技部新冠肺炎滅活疫苗研發任務，緊急啟動新冠滅活疫苗工藝研發和生產車間建設。

為緩解新冠疫苗對儲存的需求，2020年底北京嘉德實創制冷科技有限公司（簡稱“嘉德實創”）接到一項重要且緊急的任務——北京行有恒總部大樓要改建為疫苗倉庫，用于儲存北京生物制品研究所生產的新冠疫苗。面對如此重要且政治性極強的緊急工程，嘉德實創總經理撒厚颋高度重視，迅速組建技術團隊，對項目進行深入分析和設計，并于2021年1月6日進場施工。

一、項目概況

北京行有恒總部大樓建筑面積28000平方米，倉庫改造主要為地上一至六層，改造面積為12600余平方米，容量合計70000余立方米。改造完成后可存儲新冠疫苗1億劑，是北京市最大的醫用疫苗冷庫。

按照規劃，大樓一層改造為具有疫苗收貨、發貨、打包和暫存等一體化功能區，二層到六層改造為2℃～8℃儲存倉。具體布置分區，見圖1和圖2。

圖1 一層布置圖

圖2 二至六層布置圖

改造為新冠疫苗倉庫，除了需要滿足冷庫設計安裝規范，還需嚴格遵循國家規定的GSP/GMP認證規范，規范中要求疫苗儲存倉庫溫度為2℃～8℃，濕度35%～75%；全程冷鏈無縫對接；制冷系統需一用一備；電源采用雙電源供電；24小時溫濕度監測和報警等。

二、設計要點

針對疫苗冷庫的特殊性，嘉德實創組織全部技術骨干人員經過反復論證，最終確定了改造設計方案。項目的設計內容主要體現在：

1.收發貨緩沖區采用無斷鏈冷鏈物流裝卸口（含充氣門封、伸縮升降平臺、保溫提升門）與冷藏車無縫對接（如圖3）。

圖3 收發貨緩沖區

2.項目采用四套螺桿制冷機組系統，北側和南側倉庫分別兩套。每套制冷機組系統均能滿足倉庫對冷負荷的需求。每兩套系統根據PLC設定時間輪巡工作，制冷工作系統出現故障時，備用系統自動啟動，雙系統無縫對接，保證倉庫溫度處于2℃～8℃，確保新冠疫苗的安全性。

3.為利于節能減排、提高制冷效率，項目采用蒸發式冷凝器，為減少室外冷凝器占地面積，每兩套蒸發式冷凝器合并殼體，系統保持獨立性。

4.室內蒸發器采用吊頂式冷風機，利用直接膨脹方式制冷，系統簡單，降溫速度快。每間倉庫蒸發器多用多備設計，布局上采用交叉布置（如圖5、圖6），保證了氣流的均勻性，各區域溫度差異控制在1℃以內。

圖5 一層室內蒸發器布置圖

圖6 二至六層室內蒸發器布置圖

5.為保持倉庫內濕度處于35%～75%，倉庫內采用制冷除濕機，除濕機無需人工操作，在設定好的參數內自動運行。

6.采用西門子PLC控制系統，并采用本地和控制室集中兩級控制。本地控制箱位于各倉庫人員出入口，控制箱采用全自動電腦控制柜，實現智能化控制，無需人操作管理。集中控制室采用控制電腦，集中顯示各個倉間的溫濕度狀態，顯示制冷機組各部件運轉情況，真正做到“運籌于帷幄之中，決勝于千里之外”。

三、項目難點

本項目在實施過程中，主要有兩大難點：

螺桿制冷機組

螺桿制冷機組PLC系統

圖4 制冷雙系統原理圖

倉內蒸發器實時監控圖

螺桿制冷機組實時監控圖

溫濕度實時監測圖

難點一：提升電梯井道內需要安裝保溫結構和制冷系統，保證疫苗在垂直運輸的過程中也處于2℃～8℃環境中，真正達到全冷鏈儲存和運輸。

難點二：制冷螺桿機組與六層倉間蒸發器垂直距離為40多米，在直接膨脹式制冷系統屬于超高系統；在每套螺桿機組上增配過冷經濟器，有效地防止了制冷劑的閃發、制冷量的減少。

四、應用效果

在收發貨環節中，無斷鏈物流裝卸口有效減少了外界熱空氣對緩沖間的溫濕度影響。倉內蒸發器翅片結霜霜層均勻，在化霜的模式下，倉間溫濕度未有明顯波動，沒有出現過溫濕度超限報警現象。并且，制冷系統各部件運行均處于穩定正常狀態，各冷間溫濕度均滿足GSP、GMP認證要求。

目前該項目已順利通過溫濕度驗證，并通過藥監局驗收。項目的順利投入使用，有效地保證了中生新冠疫苗的生產和存儲需求，為疫苗冷庫改造類項目提供了有益探索與嘗試。