電冰箱內部低溫部件對人體皮膚的凍傷分析

吳相彬 陳妙陽 劉瑞林

（廣東產品質量監督檢驗研究院 佛山 528300）

前言

電冰箱是以人工方法獲得低溫，供食物、藥品的冷藏與冷凍的器具，是家庭、商業，以及醫療衛生和科研上使用的各種類型、性能和用途的冷藏箱（柜）和冷凍箱（柜）的總稱。

電冰箱的結構主要由保溫箱體、門體、制冷系統和電器系統組成，電冰箱的制冷系統按制冷原理分為蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷和電子制冷等[1]，其中蒸汽壓縮式制冷在冰箱上使用最為廣泛，其主要由蒸發器、冷凝器、毛細管、干燥過濾器和壓縮機組成回路，其結構原理圖見圖1。

圖1 冰箱制冷系統工作原理圖

電冰箱主要通過箱內的蒸發器吸收熱量獲得低溫，所以蒸發器是冰箱內溫度最低的部件。按照冰箱間室功能，蒸發器可分為冷藏蒸發器和冷凍蒸發器，冷藏室溫度在0 ℃以上，不需要太大換熱面積的蒸發器即能滿足溫度要求，所以冷藏室蒸發器以盤管形式埋設在冷藏室背部塑料內膽外殼中，一般不能直接接觸到。而冷凍室要求溫度達到-18 ℃以下，為獲得足夠的低溫，冷凍蒸發器一般以裸露盤管形式分布在冷凍室各個擱架中，與食品或者容器直接接觸。冷凍室常見蒸發器類型主要有鋁板式蒸發器和絲管蒸發器等，如圖2 和圖3 所示。

圖2 模擬皮膚表面接觸

圖2 絲管蒸發器

圖3 鋁板管蒸發器

如今人們生活中幾乎每天都會使用電冰箱，在使用過程中人手部位皮膚暴露在冰箱內部的低溫環境下，會接觸到冰箱內部的一些低溫部件，當人手皮膚接觸到低于冰點以下溫度的金屬部件時候，如果不能及時脫離，皮膚組織會發生凍結造成凍傷。在醫學上凍傷是低溫導致人體局部的乃至全身的損傷[2]，由冰點以下的低溫所造成局部凍傷稱凍結性凍傷。近年來，對戶外由低溫環境引起的凍傷的研究有很多，如邊晨露[3]等人根據冷接觸條件下織物熱傳遞機理，建立了皮膚凍傷預測模型；韓德志[4]等人調查了解駐北方高原寒區某部官兵凍傷情況，2009 年其凍傷率達9.35 %。但有關電冰箱內部低溫部件接觸引起的凍傷的研究很少。因此，為了研究電冰箱內部低溫對人體皮膚的凍傷情況，本文采用動物皮膚來模擬人體皮膚與冰箱內部低溫部件接觸時，是否有凍傷風險。

1 實驗設計

1.1 實驗對象

本文試驗使用的樣品為市場購買的6 組電冰箱，樣品為常見的冷藏冷凍箱、帶制冰室的冷藏箱和冷凍箱；動物皮膚采用豬肉皮膚。

1.2 實驗方法

凍傷是由于人皮膚接觸到低溫部件導致的，冰箱的低溫部件主要是蒸發器金屬表面以及內膽塑料表面，由于冰箱冷藏室溫度在0 ℃以上，而且冷藏室蒸發器是鋪埋在外殼內，皮膚接觸不到，所以本次驗證試驗不考慮冷藏室的部件。而冷凍室中蒸發器和內膽表面溫度都很低，為了獲取冰箱冷凍室各部位的溫度狀況，進行實驗1：

實驗1：對6 組樣品進行儲藏溫度試驗[5]，當冰箱各間室溫度達到間室特性溫度時，測量冰箱冷凍室蒸發器表面以及各可觸及內膽塑料表面的溫度。

由于金屬材料和塑料材料的導熱系數不同，導致傳熱速率不同。為了驗證皮膚與冰箱內膽塑料和蒸發器金屬接觸時的不同情況，進行實驗2：

實驗2：采用動物皮膚代替人體皮膚來進行模擬接觸試驗，動物皮膚分別在干燥和潮濕情況下與蒸發器金屬表面和冰箱內膽塑料表面接觸，觀察動物皮膚與蒸發器金屬表面和冰箱內膽塑料表面接觸后的凍結情況以及表皮受損害情況。

2 結果與討論

2.1 冰箱內部易觸及表面的溫度檢測

對所選取的樣品進行儲藏溫度試驗，測量易觸及蒸發器金屬表面和內膽塑料和金屬表面的溫度。

實驗在規定的環境溫度下進行，當冰箱運行穩定后，各間室儲藏溫度達到GB/T 8059-2016[5]標準的規定時，測量冷凍室蒸發器金屬表面溫度和內膽表面溫度。

從表1 可知，帶裸露蒸發器的冷凍室中絲管蒸發器的可觸及金屬表面的溫度在-30 ℃左右，溫度最低，其塑料內膽溫度與間室儲藏溫度接近，在-18 ℃左右；帶制冰室冷藏箱中裸露的鋁板式蒸發器的表面溫度在-20 ℃左右，而塑料內膽的溫度在3 ℃左右；無裸露蒸發器的冷凍室金屬內膽表面溫度在-27 ℃左右。因此，可知金屬表面的溫度比塑料內膽的溫度低很多。

表1 表面溫度測量結果

2.2 低溫部件對人體皮膚的凍傷分析

僅從低溫部件的低溫程度還不足以判定是否會對接觸皮膚造成凍傷，因為低溫部件的材料不同，導熱系數不相同。塑料部件的溫度雖然低于醫學上達到皮膚凍傷的冰點溫度，但由于塑料導熱系數小，且人們使用冰箱過程中一般停留時間并不長，短時間接觸低溫的塑料部件可能不會對皮膚形成凍結。金屬材料如蒸發器表面，不僅溫度低于塑料表面溫度，且金屬導熱性好，短時間內可能會對皮膚形成凍結。本節試驗通過使用動物皮膚模擬與冰箱不同材料的低溫部件進行接觸，結果見表2及圖2 所示。

表2 模擬皮膚表面接觸結果

由表2 試驗結果可知，皮膚干燥時，接觸低溫的蒸發器金屬表面以及塑料內膽表面都不會形成凍結，即不會對皮膚造成傷害。當皮膚潮濕時，接觸低溫的塑料內膽部件，也不會形成凍結。但當皮膚潮濕時去接觸金屬低溫部件，在接觸的5 s 內，皮膚表面即形成了凍結，與接觸表面粘連在一起，需用力才能使得粘結處脫離，脫離后接觸點皮膚發白，如圖2 所示，表層皮膚與底層皮膚有明顯分層現象，符合醫學上皮膚組織凍傷的特征。

人類皮膚比此次試驗選用的動物皮膚更為細嫩，更為脆弱，若人手皮膚潮濕時接觸低溫金屬部件，皮膚表面的水分會在瞬間凍結導致皮膚粘連在蒸發器上，使皮膚與低溫部件接觸時間更長，導致更嚴重的凍傷。

3 結論

1）當皮膚干燥時，接觸冰箱內部低溫部件，不會發生凍傷；

2）當皮膚潮濕時，接觸冰箱內部塑料低溫部件，也不會發生凍傷；

3）當皮膚潮濕時，接觸冰箱內部金屬低溫部件，會發生凍傷風險；

4）在打開冰箱取物品或在清潔冰箱時候應注意對皮膚的防護，不得在皮膚潮濕狀態下接觸冰箱的蒸發器、金屬內膽等低溫金屬部件，尤其是兒童在使用冰箱時須做好防護措施。