小型疫苗冷庫內(nèi)部溫度場試驗研究

顧呈華，張皓月，張忠斌，王偉

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

疫苗已被證明是現(xiàn)代對抗傳染病最有效的武器。它們每年避免數(shù)以百萬計的死亡和病例。最近幾年，我國疫苗的研發(fā)已經(jīng)與國際接軌，甚至有些已經(jīng)超出了國際水平。流感疫苗、T細(xì)胞疫苗、乙型肝炎疫苗、亞單位疫苗、基因重組疫苗、DNA疫苗、麻疹疫苗等一批批疫苗的問世，由于熱敏性，大多數(shù)疫苗從生產(chǎn)到使用都必須冷藏。因此，疫苗冷庫的建設(shè)和管理顯得尤為重要。冷藏庫的目的是在低溫下保存容易變質(zhì)的產(chǎn)品。目前，疫苗冷庫制冷技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)比較成熟，全國各地建造設(shè)計的非常多。雖然疫苗冷庫已經(jīng)達(dá)到其設(shè)計庫溫，但其溫度場的不均勻性大多仍較高，這對疫苗質(zhì)量造成了威脅，因此，對疫苗冷庫庫內(nèi)溫度場的試驗研究是很有意義和必要的。

本文通過實測，研究了江蘇省疾病預(yù)防控制中心疫苗冷庫一座，工作溫度范圍均為2～8℃，在穩(wěn)態(tài)溫度場進(jìn)行測試，實測冷藏庫為空庫，測試數(shù)據(jù)分別以X，Y，Z方向分為網(wǎng)格切片，以Kriging插值法擬合為二維切片，更為直觀。本文旨在為優(yōu)化庫內(nèi)溫度場、規(guī)范庫內(nèi)疫苗擺放位置、降低冷庫運行能耗等方面提供參考，為以后疫苗冷庫的進(jìn)一步深入研究提供參考依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 小型疫苗冷庫模型

本文實測對象為江蘇省疾病預(yù)防控制中心小型疫苗冷庫一座，尺寸為 4200mm(X)×2400mm(Y)×2000mm(Z)，實測冷庫為空庫，見圖1。檢測主要項目為內(nèi)部溫度場，工作溫度范圍為2～8℃。該疫苗冷庫配有1套壓縮冷凝機(jī)組和冷風(fēng)機(jī)組成的冷凍冷藏設(shè)備，其中冷風(fēng)機(jī)布置在長度方向，沿圖1的X方向看，風(fēng)機(jī)底部和右側(cè)分別距地面和右墻面1550mm、1050mm，2個內(nèi)置光源與門同啟同閉。風(fēng)機(jī)的側(cè)面出風(fēng)口尺寸480mm×240mm，底部回風(fēng)口尺寸520mm×160mm，出風(fēng)方式均采用冷風(fēng)機(jī)直吹形式，機(jī)組控制室內(nèi)回風(fēng)溫度在4℃，室外環(huán)境溫度35℃。

1.2 實測內(nèi)容及儀器儀表

本文以江蘇省疾病預(yù)防控制中心一座疫苗冷庫為樣本，實勘檢測主要項目為疫苗冷庫（工作溫度范圍為2～8℃）的內(nèi)部溫度場，檢測儀器為VALSALA溫濕度變送器，主要設(shè)備參數(shù)見表1。

1.3 測點布置

實測溫度場的測點布置依照標(biāo)準(zhǔn)要求，具體檢測方案為選取不同高度的四個切面進(jìn)行測量，即高度分別為100mm、700mm、1300mm和1900mm處，也就是垂直方向（Z）布置4個測點；水平方向測點布置間距為300mm，距墻150mm，X×Y布置14×8個測點，整個1號疫苗冷庫共計14（X）×8（Y）×4（Z）=448個測點。

測點布置示意圖如圖2所示。

2 試驗結(jié)果及分析

測試數(shù)據(jù)分別以X，Y，Z方向分為網(wǎng)格切片，以Kriging插值法擬合為二維切片，實勘小型疫苗冷庫溫度場可視化結(jié)果見圖3～5。由疫苗冷庫溫度測試數(shù)據(jù)可知，溫度最大值為7℃，最小值為2.3℃，疫苗冷庫內(nèi)部各測點溫度最大差值為4.7℃，符合2～8℃的工作溫度范圍要求。根據(jù)原始測量數(shù)據(jù)計算得其庫內(nèi)（冷間）溫度不均勻性即不同時刻庫內(nèi)（冷間）溫度差值的最大值△tc max=4.8℃，結(jié)合溫度場的可視化結(jié)果以及庫內(nèi)溫度不均勻性可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部溫度場仍然是不夠均勻的。

表1 測量儀器儀表選擇

圖2 實勘小型疫苗冷庫測點空間布置示意圖

其中，高1900mm處溫度范圍為3～7℃，高1300mm處溫度范圍為2.3～6.2℃，高700mm處溫度范圍為2.9～6.2℃，高100mm處溫度范圍為2.8～6℃，可見在最高處的溫度場相比其他高度的溫度場整體溫度是相對偏高的，這與冷風(fēng)機(jī)出風(fēng)情況和熱空氣的上升有關(guān)。疫苗冷庫低溫點推薦選取機(jī)組射流遠(yuǎn)端2.4～2.7m、高度1.2～1.5m區(qū)域；高溫點推薦選取機(jī)組上方及機(jī)組射流遠(yuǎn)端距墻0.6～1.2m、高度1.7～2.0m區(qū)域。

在此種冷風(fēng)機(jī)布置方式下，由于冷風(fēng)機(jī)距離另一墻面的橫向距離相對較短，所以氣流組織可以均勻分布于冷庫內(nèi)，使庫內(nèi)氣流組織循環(huán)良好?？傮w來看，冷庫內(nèi)直吹平面的切面氣流組織分布較為均勻?qū)е聹囟确植驾^為均勻。但由于疫苗冷庫的結(jié)構(gòu)尺寸和進(jìn)出風(fēng)口在同一側(cè)的原因，庫內(nèi)空氣流場存在一個中心大回流，這使得較高溫度集中在冷風(fēng)機(jī)附近區(qū)域，這同時也決定了冷風(fēng)機(jī)一側(cè)貨物的冷風(fēng)將是被墻側(cè)貨物加熱了的二次風(fēng)，因此，在庫內(nèi)擺放貨物時，應(yīng)盡量避免放置在冷風(fēng)機(jī)一側(cè)。

由實測數(shù)據(jù)以及可視化切片圖圖5可知，在冷風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)端的溫度仍然處在一個比較低的范圍內(nèi)，因此，對于這種小庫容的小型疫苗冷庫來說，采用冷風(fēng)機(jī)直吹形式是完全可以達(dá)到疫苗存放要求的，無須額外布置風(fēng)管利用排氣孔進(jìn)行排氣。不過，選取此種冷風(fēng)機(jī)布置方式時，在選擇冷風(fēng)機(jī)時，應(yīng)注意冷風(fēng)機(jī)的出風(fēng)速度。

圖3 疫苗冷庫溫度場垂直（Z方向）切片圖

圖4 疫苗冷庫溫度場前后（Y方向）切片圖

圖5 疫苗冷庫溫度場水平（X方向）切片圖

3 結(jié)語

綜上實勘2～8℃小型疫苗冷庫實測情況分析，本實測溫度場可以得出以下結(jié)論：對于小庫容疫苗冷庫來說，采用冷風(fēng)機(jī)直吹形式是完全可以達(dá)到疫苗存放要求的，無須額外布置風(fēng)管利用排氣孔進(jìn)行排氣；單間2～8℃小型疫苗冷庫正常運行時，庫內(nèi)（冷間）溫度不均勻性即不同時刻庫內(nèi)（冷間）溫度差值的最大值≤5℃，疫苗冷庫內(nèi)部各測點溫度最大差值≤6℃。