制冷工程技術(shù)為新冠疫苗存儲(chǔ)保駕護(hù)航

供稿/北京嘉德實(shí)創(chuàng)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(yè)疫苗冷庫的需求大幅增加。疫苗冷庫的規(guī)劃建設(shè)，有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求，需要借助利用專業(yè)的制冷工程技術(shù)，從而確保疫苗在存儲(chǔ)過程中的質(zhì)量安全。

新冠肺炎疫情的突然暴發(fā)，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活產(chǎn)生全面而深刻的影響。2020年，國藥集團(tuán)中國生物北京生物制品研究所積極承擔(dān)了科技部新冠肺炎滅活疫苗研發(fā)任務(wù)，緊急啟動(dòng)新冠滅活疫苗工藝研發(fā)和生產(chǎn)車間建設(shè)。

為緩解新冠疫苗對儲(chǔ)存的需求，2020年底北京嘉德實(shí)創(chuàng)制冷科技有限公司（簡稱“嘉德實(shí)創(chuàng)”）接到一項(xiàng)重要且緊急的任務(wù)——北京行有恒總部大樓要改建為疫苗倉庫，用于儲(chǔ)存北京生物制品研究所生產(chǎn)的新冠疫苗。面對如此重要且政治性極強(qiáng)的緊急工程，嘉德實(shí)創(chuàng)總經(jīng)理撒厚颋高度重視，迅速組建技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對項(xiàng)目進(jìn)行深入分析和設(shè)計(jì)，并于2021年1月6日進(jìn)場施工。

一、項(xiàng)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(jì)70000余立方米。改造完成后可存儲(chǔ)新冠疫苗1億劑，是北京市最大的醫(yī)用疫苗冷庫。

按照規(guī)劃，大樓一層改造為具有疫苗收貨、發(fā)貨、打包和暫存等一體化功能區(qū)，二層到六層改造為2℃～8℃儲(chǔ)存?zhèn)}。具體布置分區(qū)，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(shè)計(jì)安裝規(guī)范，還需嚴(yán)格遵循國家規(guī)定的GSP/GMP認(rèn)證規(guī)范，規(guī)范中要求疫苗儲(chǔ)存?zhèn)}庫溫度為2℃～8℃，濕度35%～75%；全程冷鏈無縫對接；制冷系統(tǒng)需一用一備；電源采用雙電源供電；24小時(shí)溫濕度監(jiān)測和報(bào)警等。

二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對疫苗冷庫的特殊性，嘉德實(shí)創(chuàng)組織全部技術(shù)骨干人員經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定了改造設(shè)計(jì)方案。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要體現(xiàn)在：

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

圖3 收發(fā)貨緩沖區(qū)

2.項(xiàng)目采用四套螺桿制冷機(jī)組系統(tǒng)，北側(cè)和南側(cè)倉庫分別兩套。每套制冷機(jī)組系統(tǒng)均能滿足倉庫對冷負(fù)荷的需求。每兩套系統(tǒng)根據(jù)PLC設(shè)定時(shí)間輪巡工作，制冷工作系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，備用系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，雙系統(tǒng)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(jié)能減排、提高制冷效率，項(xiàng)目采用蒸發(fā)式冷凝器，為減少室外冷凝器占地面積，每兩套蒸發(fā)式冷凝器合并殼體，系統(tǒng)保持獨(dú)立性。

4.室內(nèi)蒸發(fā)器采用吊頂式冷風(fēng)機(jī)，利用直接膨脹方式制冷，系統(tǒng)簡單，降溫速度快。每間倉庫蒸發(fā)器多用多備設(shè)計(jì)，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(qū)域溫度差異控制在1℃以內(nèi)。

圖5 一層室內(nèi)蒸發(fā)器布置圖

圖6 二至六層室內(nèi)蒸發(fā)器布置圖

5.為保持倉庫內(nèi)濕度處于35%～75%，倉庫內(nèi)采用制冷除濕機(jī)，除濕機(jī)無需人工操作，在設(shè)定好的參數(shù)內(nèi)自動(dòng)運(yùn)行。

6.采用西門子PLC控制系統(tǒng)，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(dòng)電腦控制柜，實(shí)現(xiàn)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(gè)倉間的溫濕度狀態(tài)，顯示制冷機(jī)組各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況，真正做到“運(yùn)籌于帷幄之中，決勝于千里之外”。

三、項(xiàng)目難點(diǎn)

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中，主要有兩大難點(diǎn)：

螺桿制冷機(jī)組

螺桿制冷機(jī)組PLC系統(tǒng)

圖4 制冷雙系統(tǒng)原理圖

倉內(nèi)蒸發(fā)器實(shí)時(shí)監(jiān)控圖

螺桿制冷機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)控圖

溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測圖

難點(diǎn)一：提升電梯井道內(nèi)需要安裝保溫結(jié)構(gòu)和制冷系統(tǒng)，保證疫苗在垂直運(yùn)輸?shù)倪^程中也處于2℃～8℃環(huán)境中，真正達(dá)到全冷鏈儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

難點(diǎn)二：制冷螺桿機(jī)組與六層倉間蒸發(fā)器垂直距離為40多米，在直接膨脹式制冷系統(tǒng)屬于超高系統(tǒng)；在每套螺桿機(jī)組上增配過冷經(jīng)濟(jì)器，有效地防止了制冷劑的閃發(fā)、制冷量的減少。

四、應(yīng)用效果

在收發(fā)貨環(huán)節(jié)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(nèi)蒸發(fā)器翅片結(jié)霜霜層均勻，在化霜的模式下，倉間溫濕度未有明顯波動(dòng)，沒有出現(xiàn)過溫濕度超限報(bào)警現(xiàn)象。并且，制冷系統(tǒng)各部件運(yùn)行均處于穩(wěn)定正常狀態(tài)，各冷間溫濕度均滿足GSP、GMP認(rèn)證要求。

目前該項(xiàng)目已順利通過溫濕度驗(yàn)證，并通過藥監(jiān)局驗(yàn)收。項(xiàng)目的順利投入使用，有效地保證了中生新冠疫苗的生產(chǎn)和存儲(chǔ)需求，為疫苗冷庫改造類項(xiàng)目提供了有益探索與嘗試。