江蘇某小型疫苗冷庫熱性能實測分析

方蕾，趙娟，丁小磊，張忠斌

（1.江蘇省疾病預防控制中心，江蘇 南京 210009；2.南京師范大學，江蘇 南京 210046）

接種疫苗能夠減少許多疾病的流行和影響，是預防和控制傳染病最經濟、有效的公共衛生干預措施。此次新冠肺炎疫情期間，免疫規劃疫苗和非免疫規劃疫苗供應保障經歷了有史以來最嚴峻的考驗。要成功開展免疫全球規劃，確保疫苗存儲環境的穩定性至關重要。疫苗作為一種溫度敏感藥物，其在運輸和儲存過程中需要處于2～8℃的恒溫環境中，以保證疫苗的安全性。

我國作為一個人口大國，疫苗從國家衛健委、食藥監、各省市衛健委再到各地區疾病預防控制中心，每個冷鏈環節都要定點疫苗冷庫來存儲疫苗，冷庫能夠在低溫下儲存產品，保證產品質量。目前，冷庫技術發展的一個重要方向就是溫度的精準控制。冷庫儲存生物制品時，對溫度有著嚴格的要求，既不能過低，也不能過高，必須維持在疫苗允許的溫度范圍內。

目前，疫苗冷庫在全國各地的設計、建造、制冷、監控技術已經比較成熟，疫苗冷庫的設計均能達到其設計溫度，但是，經過實測發現疫苗冷庫內溫度分布不夠均勻。由于疫苗冷庫內允許溫度范圍小，一旦溫度波動較大，都有可能使庫內溫度超出其允許范圍，而現在疫苗變質檢測技術尚不成熟。本文對江蘇省某小型疫苗冷庫進行調研與實測，通過對疫苗冷庫在70%常規負載情況下，改變冷風機的布置位置研究其對于冷庫內氣流組織的影響，探究庫內溫度分布，探求疫苗安全性與庫內能耗的平衡點。

1 疫苗冷庫及測試裝置

1.1 疫苗冷庫模型

本文中實測對象為江蘇省某小型疫苗冷庫，其尺寸為4000mm（X）×2500mm（Y）×2000mm（Z），由于實際使用時冷庫均有一定負載，本文中實測冷庫的負載率為70%（常規負載率）。冷庫內配備有2套壓縮冷凝機組和冷風機組成的制冷設備，2臺冷風機分別布置在冷庫的長度方向（a）和寬度方向（b），冷風機底部距離地面1500mm，A種情況下，冷風機側面距墻面1150mm，B種情況下，風機側面距墻面800mm，實測冷庫示意圖如圖1所示。

圖1 冷風機不同擺放方式下的冷庫示意圖

1.2 疫苗冷庫測點布置

疫苗庫內空氣溫度場檢測點按下列方式布置：頂部測點距離庫內裝載線100mm，底部測點距庫內地面100mm，水平及垂直方向測點距墻面100mm，水平（X）方向布置7個測點，水平（Y）方向布置5個測點，垂直（Z）方向布置4個測點，冷庫內共布置7（X）×5（Y）×4（Z）=140個測點，測點布置圖及坐標如圖2所示。

圖2 測點布置示意圖

2 分析與討論

按照上述測點布置使用Agilent數據采集儀對冷庫進行實測，得到各測點的溫度分布。在Z=100mm、700mm、1300mm、1900mm的測試結果如圖3～6所示。

圖3 Z=100mm溫度分布情況

注：其中A為冷風機布置在冷庫長度（X）方向，B為冷風機布置在冷庫寬度（Y）方向。

由小型疫苗冷庫溫度測試結果可知，在疫苗冷庫為70%負載的情況下，A種布置方式庫內最低溫度為4.23℃，最高溫度為5.52℃；B種布置方式庫內最低溫度為4.21℃，最高溫度為6.81℃。即使用2臺冷風機能夠滿足該小型疫苗冷庫內溫度維持在2～8℃的要求。

圖4 Z=700mm溫度分布情況

圖5 Z=1300mm溫度分布情況

圖6 Z=1900mm溫度分布情況

雖在兩種布置方式下，疫苗冷庫內的溫度能夠滿足要求，但是，兩者的溫度均勻性有較大的差異。按長度布置的A情況，不同時刻冷庫內溫度波動Δtmax=1.29℃，溫度分布均勻；按寬度布置的B情況，不同時刻冷庫內溫度波動Δtmax=2.6℃，在冷庫的允許波動范圍溫度內占比較大，因此，該溫度分布波動較大，溫度分布均勻性較差。

在2臺冷風機布置在長度方向時，由于其射程為寬度方向的2500mm，射程較短，冷風機對面墻側的空氣能及時冷卻降溫，兩臺冷風機也能滿足冷庫長度方向4000mm的距離，因此，庫內氣流組織均勻，溫度場良好；當2臺冷風機布置在寬度方向時，由于其射程為長度方向的4000mm，射程較長，冷風機對面墻側的空氣不能及時降溫冷卻，冷風機的遠端處測點溫度明顯較高。兩臺冷風機在寬度方向，對于冷風機周圍的測點來說，溫度氣流循環較快，因此溫度較低，總體來說，2臺冷風機布置在寬度方向庫內溫度分布不均勻。

3 結語

對江蘇省某小型疫苗冷庫進行實測，分析庫內冷風機不同布置方式對庫內溫度場的影響，可以得到以下結論：冷庫內冷風機布置在長度方向可以使庫內溫度場更均勻，此種情況下，可以降低冷風機的出風溫度及速度。冷風機布置在長度方向上不僅能提高疫苗安全性，還能降低冷庫能耗，符合碳達峰和碳中和的要求，因此，本試驗的研究結構對疫苗冷庫的設計有一定指導意義。