江苏某小型疫苗冷库热性能实测分析

方蕾，赵娟，丁小磊，张忠斌

（1.江苏省疾病预防控制中心，江苏 南京 210009；2.南京师范大学，江苏 南京 210046）

接种疫苗能够减少许多疾病的流行和影响，是预防和控制传染病最经济、有效的公共卫生干预措施。此次新冠肺炎疫情期间，免疫规划疫苗和非免疫规划疫苗供应保障经历了有史以来最严峻的考验。要成功开展免疫全球规划，确保疫苗存储环境的稳定性至关重要。疫苗作为一种温度敏感药物，其在运输和储存过程中需要处于2～8℃的恒温环境中，以保证疫苗的安全性。

我国作为一个人口大国，疫苗从国家卫健委、食药监、各省市卫健委再到各地区疾病预防控制中心，每个冷链环节都要定点疫苗冷库来存储疫苗，冷库能够在低温下储存产品，保证产品质量。目前，冷库技术发展的一个重要方向就是温度的精准控制。冷库储存生物制品时，对温度有着严格的要求，既不能过低，也不能过高，必须维持在疫苗允许的温度范围内。

目前，疫苗冷库在全国各地的设计、建造、制冷、监控技术已经比较成熟，疫苗冷库的设计均能达到其设计温度，但是，经过实测发现疫苗冷库内温度分布不够均匀。由于疫苗冷库内允许温度范围小，一旦温度波动较大，都有可能使库内温度超出其允许范围，而现在疫苗变质检测技术尚不成熟。本文对江苏省某小型疫苗冷库进行调研与实测，通过对疫苗冷库在70%常规负载情况下，改变冷风机的布置位置研究其对于冷库内气流组织的影响，探究库内温度分布，探求疫苗安全性与库内能耗的平衡点。

1 疫苗冷库及测试装置

1.1 疫苗冷库模型

本文中实测对象为江苏省某小型疫苗冷库，其尺寸为4000mm（X）×2500mm（Y）×2000mm（Z），由于实际使用时冷库均有一定负载，本文中实测冷库的负载率为70%（常规负载率）。冷库内配备有2套压缩冷凝机组和冷风机组成的制冷设备，2台冷风机分别布置在冷库的长度方向（a）和宽度方向（b），冷风机底部距离地面1500mm，A种情况下，冷风机侧面距墙面1150mm，B种情况下，风机侧面距墙面800mm，实测冷库示意图如图1所示。

图1 冷风机不同摆放方式下的冷库示意图

1.2 疫苗冷库测点布置

疫苗库内空气温度场检测点按下列方式布置：顶部测点距离库内装载线100mm，底部测点距库内地面100mm，水平及垂直方向测点距墙面100mm，水平（X）方向布置7个测点，水平（Y）方向布置5个测点，垂直（Z）方向布置4个测点，冷库内共布置7（X）×5（Y）×4（Z）=140个测点，测点布置图及坐标如图2所示。

图2 测点布置示意图

2 分析与讨论

按照上述测点布置使用Agilent数据采集仪对冷库进行实测，得到各测点的温度分布。在Z=100mm、700mm、1300mm、1900mm的测试结果如图3～6所示。

图3 Z=100mm温度分布情况

注：其中A为冷风机布置在冷库长度（X）方向，B为冷风机布置在冷库宽度（Y）方向。

由小型疫苗冷库温度测试结果可知，在疫苗冷库为70%负载的情况下，A种布置方式库内最低温度为4.23℃，最高温度为5.52℃；B种布置方式库内最低温度为4.21℃，最高温度为6.81℃。即使用2台冷风机能够满足该小型疫苗冷库内温度维持在2～8℃的要求。

图4 Z=700mm温度分布情况

图5 Z=1300mm温度分布情况

图6 Z=1900mm温度分布情况

虽在两种布置方式下，疫苗冷库内的温度能够满足要求，但是，两者的温度均匀性有较大的差异。按长度布置的A情况，不同时刻冷库内温度波动Δtmax=1.29℃，温度分布均匀；按宽度布置的B情况，不同时刻冷库内温度波动Δtmax=2.6℃，在冷库的允许波动范围温度内占比较大，因此，该温度分布波动较大，温度分布均匀性较差。

在2台冷风机布置在长度方向时，由于其射程为宽度方向的2500mm，射程较短，冷风机对面墙侧的空气能及时冷却降温，两台冷风机也能满足冷库长度方向4000mm的距离，因此，库内气流组织均匀，温度场良好；当2台冷风机布置在宽度方向时，由于其射程为长度方向的4000mm，射程较长，冷风机对面墙侧的空气不能及时降温冷却，冷风机的远端处测点温度明显较高。两台冷风机在宽度方向，对于冷风机周围的测点来说，温度气流循环较快，因此温度较低，总体来说，2台冷风机布置在宽度方向库内温度分布不均匀。

3 结语

对江苏省某小型疫苗冷库进行实测，分析库内冷风机不同布置方式对库内温度场的影响，可以得到以下结论：冷库内冷风机布置在长度方向可以使库内温度场更均匀，此种情况下，可以降低冷风机的出风温度及速度。冷风机布置在长度方向上不仅能提高疫苗安全性，还能降低冷库能耗，符合碳达峰和碳中和的要求，因此，本试验的研究结构对疫苗冷库的设计有一定指导意义。