電冰箱內(nèi)部低溫部件對(duì)人體皮膚的凍傷分析

吳相彬 陳妙陽 劉瑞林

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(yè)，以及醫(yī)療衛(wèi)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(jié)構(gòu)主要由保溫箱體、門體、制冷系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成，電冰箱的制冷系統(tǒng)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(fā)器、冷凝器、毛細(xì)管、干燥過濾器和壓縮機(jī)組成回路，其結(jié)構(gòu)原理圖見圖1。

圖1 冰箱制冷系統(tǒng)工作原理圖

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

圖3 鋁板管蒸發(fā)器

如今人們生活中幾乎每天都會(huì)使用電冰箱，在使用過程中人手部位皮膚暴露在冰箱內(nèi)部的低溫環(huán)境下，會(huì)接觸到冰箱內(nèi)部的一些低溫部件，當(dāng)人手皮膚接觸到低于冰點(diǎn)以下溫度的金屬部件時(shí)候，如果不能及時(shí)脫離，皮膚組織會(huì)發(fā)生凍結(jié)造成凍傷。在醫(yī)學(xué)上凍傷是低溫導(dǎo)致人體局部的乃至全身的損傷[2]，由冰點(diǎn)以下的低溫所造成局部凍傷稱凍結(jié)性凍傷。近年來，對(duì)戶外由低溫環(huán)境引起的凍傷的研究有很多，如邊晨露[3]等人根據(jù)冷接觸條件下織物熱傳遞機(jī)理，建立了皮膚凍傷預(yù)測模型；韓德志[4]等人調(diào)查了解駐北方高原寒區(qū)某部官兵凍傷情況，2009 年其凍傷率達(dá)9.35 %。但有關(guān)電冰箱內(nèi)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(nèi)部低溫對(duì)人體皮膚的凍傷情況，本文采用動(dòng)物皮膚來模擬人體皮膚與冰箱內(nèi)部低溫部件接觸時(shí)，是否有凍傷風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本文試驗(yàn)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(dòng)物皮膚采用豬肉皮膚。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

凍傷是由于人皮膚接觸到低溫部件導(dǎo)致的，冰箱的低溫部件主要是蒸發(fā)器金屬表面以及內(nèi)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(fā)器是鋪埋在外殼內(nèi)，皮膚接觸不到，所以本次驗(yàn)證試驗(yàn)不考慮冷藏室的部件。而冷凍室中蒸發(fā)器和內(nèi)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)1：

實(shí)驗(yàn)1：對(duì)6 組樣品進(jìn)行儲(chǔ)藏溫度試驗(yàn)[5]，當(dāng)冰箱各間室溫度達(dá)到間室特性溫度時(shí)，測量冰箱冷凍室蒸發(fā)器表面以及各可觸及內(nèi)膽塑料表面的溫度。

由于金屬材料和塑料材料的導(dǎo)熱系數(shù)不同，導(dǎo)致傳熱速率不同。為了驗(yàn)證皮膚與冰箱內(nèi)膽塑料和蒸發(fā)器金屬接觸時(shí)的不同情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2：

實(shí)驗(yàn)2：采用動(dòng)物皮膚代替人體皮膚來進(jìn)行模擬接觸試驗(yàn)，動(dòng)物皮膚分別在干燥和潮濕情況下與蒸發(fā)器金屬表面和冰箱內(nèi)膽塑料表面接觸，觀察動(dòng)物皮膚與蒸發(fā)器金屬表面和冰箱內(nèi)膽塑料表面接觸后的凍結(jié)情況以及表皮受損害情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 冰箱內(nèi)部易觸及表面的溫度檢測

對(duì)所選取的樣品進(jìn)行儲(chǔ)藏溫度試驗(yàn)，測量易觸及蒸發(fā)器金屬表面和內(nèi)膽塑料和金屬表面的溫度。

實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的環(huán)境溫度下進(jìn)行，當(dāng)冰箱運(yùn)行穩(wěn)定后，各間室儲(chǔ)藏溫度達(dá)到GB/T 8059-2016[5]標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，測量冷凍室蒸發(fā)器金屬表面溫度和內(nèi)膽表面溫度。

從表1 可知，帶裸露蒸發(fā)器的冷凍室中絲管蒸發(fā)器的可觸及金屬表面的溫度在-30 ℃左右，溫度最低，其塑料內(nèi)膽溫度與間室儲(chǔ)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(fā)器的表面溫度在-20 ℃左右，而塑料內(nèi)膽的溫度在3 ℃左右；無裸露蒸發(fā)器的冷凍室金屬內(nèi)膽表面溫度在-27 ℃左右。因此，可知金屬表面的溫度比塑料內(nèi)膽的溫度低很多。

表1 表面溫度測量結(jié)果

2.2 低溫部件對(duì)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(huì)對(duì)接觸皮膚造成凍傷，因?yàn)榈蜏夭考牟牧喜煌瑢?dǎo)熱系數(shù)不相同。塑料部件的溫度雖然低于醫(yī)學(xué)上達(dá)到皮膚凍傷的冰點(diǎn)溫度，但由于塑料導(dǎo)熱系數(shù)小，且人們使用冰箱過程中一般停留時(shí)間并不長，短時(shí)間接觸低溫的塑料部件可能不會(huì)對(duì)皮膚形成凍結(jié)。金屬材料如蒸發(fā)器表面，不僅溫度低于塑料表面溫度，且金屬導(dǎo)熱性好，短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)對(duì)皮膚形成凍結(jié)。本節(jié)試驗(yàn)通過使用動(dòng)物皮膚模擬與冰箱不同材料的低溫部件進(jìn)行接觸，結(jié)果見表2及圖2 所示。

表2 模擬皮膚表面接觸結(jié)果

由表2 試驗(yàn)結(jié)果可知，皮膚干燥時(shí)，接觸低溫的蒸發(fā)器金屬表面以及塑料內(nèi)膽表面都不會(huì)形成凍結(jié)，即不會(huì)對(duì)皮膚造成傷害。當(dāng)皮膚潮濕時(shí)，接觸低溫的塑料內(nèi)膽部件，也不會(huì)形成凍結(jié)。但當(dāng)皮膚潮濕時(shí)去接觸金屬低溫部件，在接觸的5 s 內(nèi)，皮膚表面即形成了凍結(jié)，與接觸表面粘連在一起，需用力才能使得粘結(jié)處脫離，脫離后接觸點(diǎn)皮膚發(fā)白，如圖2 所示，表層皮膚與底層皮膚有明顯分層現(xiàn)象，符合醫(yī)學(xué)上皮膚組織凍傷的特征。

人類皮膚比此次試驗(yàn)選用的動(dòng)物皮膚更為細(xì)嫩，更為脆弱，若人手皮膚潮濕時(shí)接觸低溫金屬部件，皮膚表面的水分會(huì)在瞬間凍結(jié)導(dǎo)致皮膚粘連在蒸發(fā)器上，使皮膚與低溫部件接觸時(shí)間更長，導(dǎo)致更嚴(yán)重的凍傷。

3 結(jié)論

1）當(dāng)皮膚干燥時(shí)，接觸冰箱內(nèi)部低溫部件，不會(huì)發(fā)生凍傷；

2）當(dāng)皮膚潮濕時(shí)，接觸冰箱內(nèi)部塑料低溫部件，也不會(huì)發(fā)生凍傷；

3）當(dāng)皮膚潮濕時(shí)，接觸冰箱內(nèi)部金屬低溫部件，會(huì)發(fā)生凍傷風(fēng)險(xiǎn)；

4）在打開冰箱取物品或在清潔冰箱時(shí)候應(yīng)注意對(duì)皮膚的防護(hù)，不得在皮膚潮濕狀態(tài)下接觸冰箱的蒸發(fā)器、金屬內(nèi)膽等低溫金屬部件，尤其是兒童在使用冰箱時(shí)須做好防護(hù)措施。