如何做好疫苗冷藏庫中的空氣除濕

文/ Arthur J?ger

空氣除濕應該在極低的溫度下也能正常進行——在疫苗冷藏庫中，儲存溫度低至-70℃，如果不采取適當措施，極易發生結冰、結霜并形成霧氣的情況。因此，Condair公司開發了一種智能空氣除濕系統，它能夠有效應對極寒條件。

就當前來看，新冠疫苗將伴隨我們很長一段時間，制藥行業面臨著復雜的物流、儲存以及運輸方面所帶來的特殊挑戰。特別是基于mRNA的疫苗更是有著特殊的儲存要求：來自Biontech或Pfizer的Comirnaty疫苗可在-90℃～-60℃下保存6個月；Moderna的Covid-19疫苗則可以在-25℃～-15℃下儲存7個月。這些遠低于0℃的儲存溫度對空氣溫濕調節技術提出了很高的要求。在冷藏過程中，除了需要將敏感型冷藏貨物的溫度保持在規定水平外，還需要做更多的工作。空氣濕度的調節在這之中也起著決定性的作用。

每次在貨物出入時打開冷藏庫的門，便會有濕熱的空氣流入。如果不去除，就會發生以下情況:

高效節能的外部全絕緣裝置

（1）水蒸氣在空氣中凝結后，以液體形式落到地板、墻壁和物品上;

（2）形成霧氣。

在深度冷藏儲存時，冷凝水凍結后會在產品上形成冰層或白霜，容易引發問題并危及操作安全。在這種情況下致使人們滑倒、受傷，叉車也可能會在光滑的冰面上打滑。如果儲藏室本身沒有安裝空氣除濕機，任何現有的溫度閘閥(一般安裝在儲藏室前面)都無法防止這個問題發生。

高效和低溫的挑戰

正如上文所述的那樣，想要在低溫范圍內對空氣進行高效除濕，對技術的要求非常嚴苛。在德國，Condair公司正使用吸附干燥技術以確保疫苗冷藏庫的安全高效運行。

Condair公司專注于衛生和節能產品，被公認為是商業和工業領域空氣加濕系統的市場領導者。從項目規劃和設計的開始階段，該公司就把濕度問題考慮在內了。目的是使儲存溫度為-70℃的冷藏庫前面的閘閥，保持在溫度為-20℃、相對濕度為30%的狀態下。然而，問題在于循環空氣冷卻器的性能不足以滿足該項目的需求，并且其能源和設備技術的成本太過高昂。

循環空氣冷卻器需要將空氣從冷藏庫，即從閘閥中吸出，在熱交換器中冷卻空氣并排出，然后再使其回到冷藏庫區域；因此溫度越低，循環空氣冷卻器的工作效率就越低。在溫度低于結冰點時，循環空氣冷卻器里的水蒸氣會迅速凍結，因此需要進行除冰步驟。此外，蒸發溫度需要低于平常的室溫，才能確保在非常冷的室溫下也能夠進行除濕。這樣一來，較弱的氣流能力和冷卻能力、循環交替的除濕和除霜以及較低的COP（制冷系數）會導致運營成本更高。

吸附式干燥機：利用硅膠作為干燥劑

由于在儲存疫苗時，使用調節空氣濕度的傳統方法已不能再滿足實際的需求，因此現在Condair公司使用了吸附式干燥機。這樣即使在極端的溫度條件下也能持續對空氣進行除濕，因為吸附式干燥機能夠利用硅膠的特性有效地干燥空氣。硅膠的內部面積非常大，每克硅膠的面積可達800 m2，吸濕性很強。它可以從表面的工藝空氣中吸收大量水分，并將其儲存在內部結 構中。

吸附式干燥機的具體工作原理如下：工藝空氣風機將要干燥的空氣輸送到設備中，在設備中，干燥的空氣會先經過空氣過濾器，再抵達緩慢旋轉的吸附轉子處；該轉子由82%以上的硅膠組成，位于透氣的玻璃纖維蜂窩結構上。當空氣流過吸附轉子時，會同時進行吸附和干燥兩個過程，工藝空氣因此被高度 除濕。

根據熱力學原理，當除濕的強度過大時，空氣溫度可能會急劇上升。在這種情況下，除濕后的熱空氣將被送入閘閥，然后由冷卻盒進行冷卻。相反，也可以采用蒸汽、天然氣燃燒器或電能對空氣加熱，以發生解吸。這時相對濕度被降低到水可以從硅膠中排出，并在空氣中以蒸汽的形式結合的程度。如有需要，潮濕的再生空氣還可用于熱回收，然后排放到外部。

吸附式干燥機在尺寸和安裝方面也有優勢，它比傳統的對循環空氣冷卻器更加緊湊，Freezer版的吸附式干燥機甚至可以放置在存儲區域之外，這在后期補裝空氣除濕系統或安裝位置有限時，優勢尤其明顯——寶貴的存儲空間將不會受到影響。Freezer版的吸附式干燥機還配備了由AISI 304不銹鋼制成的100 mm厚的絕緣外殼，從而可以消除熱橋。在吸附式干燥機運行的所有過程中，對送入空氣的指標的調節都取決于操作條件。該過程可通過現場MSR或選擇通過集成在設備中的PLC來完成。

康迪的DA系列干燥機除了擁有除濕能力為0.6～182 kg/h、工藝空氣流量為160～27 000 m3/h的30種標準型號外，還能夠提供特殊型號。生產廠家可以為這些設備增配預冷器、后冷器、熱交換器和冷凝模塊。想要為每種應用都制定出更有效、更經濟的解決方案，需要使風扇、轉子和加熱元件等各個組件相互配合。也正是因為如此精密的工藝，吸附式干燥機才能為在更佳條件下儲存敏感的疫苗做出重要的貢獻。 ●