制冷工程技术为新冠疫苗存储保驾护航

供稿/北京嘉德实创制冷科技有限公司

随着我国新冠疫苗上市和大范围接种，对专业疫苗冷库的需求大幅增加。疫苗冷库的规划建设，有着严格的标准和技术规范要求，需要借助利用专业的制冷工程技术，从而确保疫苗在存储过程中的质量安全。

新冠肺炎疫情的突然暴发，对我国经济发展和人民生活产生全面而深刻的影响。2020年，国药集团中国生物北京生物制品研究所积极承担了科技部新冠肺炎灭活疫苗研发任务，紧急启动新冠灭活疫苗工艺研发和生产车间建设。

为缓解新冠疫苗对储存的需求，2020年底北京嘉德实创制冷科技有限公司（简称“嘉德实创”）接到一项重要且紧急的任务——北京行有恒总部大楼要改建为疫苗仓库，用于储存北京生物制品研究所生产的新冠疫苗。面对如此重要且政治性极强的紧急工程，嘉德实创总经理撒厚颋高度重视，迅速组建技术团队，对项目进行深入分析和设计，并于2021年1月6日进场施工。

一、项目概况

北京行有恒总部大楼建筑面积28000平方米，仓库改造主要为地上一至六层，改造面积为12600余平方米，容量合计70000余立方米。改造完成后可存储新冠疫苗1亿剂，是北京市最大的医用疫苗冷库。

按照规划，大楼一层改造为具有疫苗收货、发货、打包和暂存等一体化功能区，二层到六层改造为2℃～8℃储存仓。具体布置分区，见图1和图2。

图1 一层布置图

图2 二至六层布置图

改造为新冠疫苗仓库，除了需要满足冷库设计安装规范，还需严格遵循国家规定的GSP/GMP认证规范，规范中要求疫苗储存仓库温度为2℃～8℃，湿度35%～75%；全程冷链无缝对接；制冷系统需一用一备；电源采用双电源供电；24小时温湿度监测和报警等。

二、设计要点

针对疫苗冷库的特殊性，嘉德实创组织全部技术骨干人员经过反复论证，最终确定了改造设计方案。项目的设计内容主要体现在：

1.收发货缓冲区采用无断链冷链物流装卸口（含充气门封、伸缩升降平台、保温提升门）与冷藏车无缝对接（如图3）。

图3 收发货缓冲区

2.项目采用四套螺杆制冷机组系统，北侧和南侧仓库分别两套。每套制冷机组系统均能满足仓库对冷负荷的需求。每两套系统根据PLC设定时间轮巡工作，制冷工作系统出现故障时，备用系统自动启动，双系统无缝对接，保证仓库温度处于2℃～8℃，确保新冠疫苗的安全性。

3.为利于节能减排、提高制冷效率，项目采用蒸发式冷凝器，为减少室外冷凝器占地面积，每两套蒸发式冷凝器合并壳体，系统保持独立性。

4.室内蒸发器采用吊顶式冷风机，利用直接膨胀方式制冷，系统简单，降温速度快。每间仓库蒸发器多用多备设计，布局上采用交叉布置（如图5、图6），保证了气流的均匀性，各区域温度差异控制在1℃以内。

图5 一层室内蒸发器布置图

图6 二至六层室内蒸发器布置图

5.为保持仓库内湿度处于35%～75%，仓库内采用制冷除湿机，除湿机无需人工操作，在设定好的参数内自动运行。

6.采用西门子PLC控制系统，并采用本地和控制室集中两级控制。本地控制箱位于各仓库人员出入口，控制箱采用全自动电脑控制柜，实现智能化控制，无需人操作管理。集中控制室采用控制电脑，集中显示各个仓间的温湿度状态，显示制冷机组各部件运转情况，真正做到“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”。

三、项目难点

本项目在实施过程中，主要有两大难点：

螺杆制冷机组

螺杆制冷机组PLC系统

图4 制冷双系统原理图

仓内蒸发器实时监控图

螺杆制冷机组实时监控图

温湿度实时监测图

难点一：提升电梯井道内需要安装保温结构和制冷系统，保证疫苗在垂直运输的过程中也处于2℃～8℃环境中，真正达到全冷链储存和运输。

难点二：制冷螺杆机组与六层仓间蒸发器垂直距离为40多米，在直接膨胀式制冷系统属于超高系统；在每套螺杆机组上增配过冷经济器，有效地防止了制冷剂的闪发、制冷量的减少。

四、应用效果

在收发货环节中，无断链物流装卸口有效减少了外界热空气对缓冲间的温湿度影响。仓内蒸发器翅片结霜霜层均匀，在化霜的模式下，仓间温湿度未有明显波动，没有出现过温湿度超限报警现象。并且，制冷系统各部件运行均处于稳定正常状态，各冷间温湿度均满足GSP、GMP认证要求。

目前该项目已顺利通过温湿度验证，并通过药监局验收。项目的顺利投入使用，有效地保证了中生新冠疫苗的生产和存储需求，为疫苗冷库改造类项目提供了有益探索与尝试。