谷 鑫李雪柏王曉雪 崔琮琪 郭曉敏王欣儒譚吉賓*

衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫溫度波動(dòng)較大的原因分析與對策探討

谷 鑫①李雪柏①王曉雪①崔琮琪①郭曉敏①王欣儒①譚吉賓①*

目的：分析衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫溫度波動(dòng)較大的原因，提出解決對策。方法：對冷庫結(jié)構(gòu)、制冷設(shè)備、自動(dòng)控制以及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施的基本情況進(jìn)行分析，針對冷庫內(nèi)外的溫差、自動(dòng)融霜方式、庫外機(jī)組散熱以及設(shè)備參數(shù)設(shè)置等開展深入分析。結(jié)果：受冷庫內(nèi)外溫差過大、自動(dòng)融霜控制不當(dāng)、庫外機(jī)組散熱不良以及設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)挠绊懀瑢?dǎo)致衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫溫度波動(dòng)較大，通過設(shè)置緩沖間、融霜后排水處理，室內(nèi)外機(jī)組分別啟動(dòng)，自控控制設(shè)置不同溫差、室外機(jī)組保持良好環(huán)境，科學(xué)有效地解決衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫溫度波動(dòng)較大的問題。結(jié)論：采取有效可行的對策，解決衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫溫度波動(dòng)較大的問題，提高衛(wèi)生應(yīng)急保障水平，并為今后衛(wèi)生應(yīng)急冷庫的設(shè)計(jì)和管理提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

衛(wèi)生應(yīng)急保障；冷庫；溫度波動(dòng)；原因分析

谷鑫,男,(1984- ),本科學(xué)歷，助理研究員。中國疾病預(yù)防控制中心后勤運(yùn)營管理中心，從事實(shí)驗(yàn)室自控控制管理工作。

中國疾病預(yù)防控制中心在抗擊非典、埃博拉等重大公共衛(wèi)生應(yīng)急事件中發(fā)揮了巨大作用[1-3]。衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫是用以儲(chǔ)備相關(guān)試劑和應(yīng)急物資。在冷庫的日常運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)存在庫內(nèi)溫度波動(dòng)較大的問題。為此，本研究通過分析可能造成冷庫溫度波動(dòng)較大的原因，提出解決對策，為今后冷庫的設(shè)計(jì)和管理提供借鑒和參考。

1 衛(wèi)生應(yīng)急保障冷庫概況

1.1 冷庫結(jié)構(gòu)部分

冷庫結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，立柱為200 mm×200 mm方鋼，過梁為50 mm×50 mm角鋼，檁條100 mm×50 mm焊接。冷庫長17 m，寬12 m，脊高5 m，庫內(nèi)凈高3.2 m。冷庫內(nèi)設(shè)有3間存儲(chǔ)庫，1間緩沖間。存儲(chǔ)間和緩沖間均單獨(dú)設(shè)有冷庫門。

冷庫墻體保溫采用聚氨酯復(fù)合板，其中外圍采用的厚度為150 mm，庫內(nèi)采用的厚度為100 mm。地面保溫采用XPS板,厚度為100 mm。庫內(nèi)地面采用鋼筋混凝土地面，厚度為100 mm，地面表面采用環(huán)氧樹脂地坪漆處理。

1.2 制冷設(shè)備

庫外機(jī)組采用風(fēng)冷式冷凝方式，使用半封閉活塞式壓縮機(jī)，一體頂置式冷凝風(fēng)扇。

庫內(nèi)冷風(fēng)機(jī)采用吊頂式配套冷風(fēng)機(jī)，不銹鋼噴塑外殼。盤管采用高效內(nèi)螺紋銅管，使管路內(nèi)冷媒分布均勻，有效增加制冷面積。翅片采用正弦波紋鋁材，提高制冷效果[4-5]。

融霜采用304不銹鋼電加熱管，可經(jīng)過防干燒處理來確保除霜的效果和使用壽命，定時(shí)自動(dòng)融霜[6]。每間存儲(chǔ)庫均設(shè)2套制冷設(shè)備，為一用一備和互為備用。

1.3 自動(dòng)控制

自動(dòng)控制系統(tǒng)由主控制器、控制箱、輸入和(或)輸出模塊、專用控制模塊及傳感器組成?？刂葡鋬?nèi)有3組接觸器，分別控制制冷機(jī)組、冷風(fēng)機(jī)及融霜管的運(yùn)行。

冷庫運(yùn)行的溫度區(qū)間通過主控制器進(jìn)行設(shè)置。主控制器根據(jù)冷庫內(nèi)溫度傳感器采集的溫度，傳送信號給控制箱內(nèi)的接觸器來控制制冷機(jī)組、冷風(fēng)機(jī)及融霜管加熱的運(yùn)行或停止。

1.4 報(bào)警系統(tǒng)

報(bào)警系統(tǒng)是由記錄儀、聲光報(bào)警器、專用控制模塊及溫度傳感器組成。報(bào)警溫度區(qū)間通過記錄儀設(shè)置上限和下限。記錄儀根據(jù)冷庫內(nèi)溫度傳感器采集的溫度，傳送信號給專用模塊來控制聲光報(bào)警器啟動(dòng)或停止。

2 冷庫溫度波動(dòng)的原因分析

2.1 冷庫內(nèi)外溫差大

冷庫內(nèi)溫度基本低于-18℃，而冷庫外溫度大多在0～35℃之間，溫差可達(dá)20～50℃。當(dāng)日常出入庫開啟冷庫門時(shí)，庫外空氣溫度相對較高、濕度較大，而庫內(nèi)空氣溫度相對較低、濕度較小，庫外空氣會(huì)向庫內(nèi)流動(dòng)，產(chǎn)生熱負(fù)荷，造成冷庫內(nèi)溫度的升高[7]。

2.2 自動(dòng)融霜控制不當(dāng)

冷庫使用的是自動(dòng)融霜控制，制冷設(shè)備每運(yùn)行4 h (運(yùn)行間隔時(shí)間可設(shè)定)，主控制器會(huì)自動(dòng)停止制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)啟動(dòng)融霜加熱管用以融化冷風(fēng)機(jī)翅片上的結(jié)霜。融霜通常時(shí)間為40 min，在融霜電加熱的過程中會(huì)產(chǎn)生熱負(fù)荷，造成冷庫內(nèi)溫度的升高[8]。

當(dāng)融霜傳感器采集到回氣管路溫度達(dá)到設(shè)定的退出溫度時(shí)，則表明制融霜工作完成。主控制器會(huì)自動(dòng)停止融霜加熱管，同時(shí)開啟制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。在冷風(fēng)機(jī)風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)，會(huì)將融霜時(shí)在機(jī)組里產(chǎn)生的熱負(fù)荷瞬間排入冷庫中，造成冷庫內(nèi)溫度的升高。

2.3 室外機(jī)組散熱不良

冷庫使用的是風(fēng)冷式制冷機(jī)組，該機(jī)組由于是風(fēng)機(jī)散熱，所以對于環(huán)境有一定的要求[9-10]。設(shè)計(jì)要求放置機(jī)組場所通風(fēng)條件良好，最高環(huán)境溫度為43℃，機(jī)組冷凝溫度為50℃。但隨著近年來霧霾、熱浪天氣不斷出現(xiàn)，造成通風(fēng)不暢、高溫暴曬等導(dǎo)致機(jī)組散熱不良，制冷效率低下的情況也偶爾出現(xiàn)。

2.4 設(shè)備參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

由于冷庫的制冷機(jī)組、自動(dòng)控制及容霜等設(shè)備為間斷運(yùn)行，需根據(jù)設(shè)定好的溫度區(qū)間進(jìn)行開啟與停機(jī)，要求管理者定期觀察冷庫設(shè)備的運(yùn)行狀況，參考室外溫度、濕度及時(shí)調(diào)整冷庫控制器的運(yùn)行參數(shù)[11-12]。然而，目前中小型冷庫很少有專業(yè)的管理人員，多都是由出入庫管理人員負(fù)責(zé)管理冷庫的日常運(yùn)轉(zhuǎn)，由于缺乏專業(yè)知識，經(jīng)常出現(xiàn)當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)才發(fā)現(xiàn)冷庫溫度過高，但此時(shí)已造成相應(yīng)設(shè)備故障，制冷機(jī)組停止正常運(yùn)行。

3 對策探討

3.1 設(shè)置緩沖間

冷庫設(shè)置緩沖間，庫內(nèi)地面采用混凝土基礎(chǔ)。冷庫增加緩沖間，減少因冷庫門開啟時(shí)間過長，空氣交換產(chǎn)生的熱負(fù)荷。庫內(nèi)地面采用混凝土設(shè)計(jì)，當(dāng)制冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)，地面保溫上層的混凝土本身具有蓄冷的作用[13-14]。一般每10 m2的鋼筋混凝土重量約為3 t，以低溫-30 ℃、面積60 m2的冷庫為例，混凝土的重量約18 t，相當(dāng)于冷庫內(nèi)儲(chǔ)存了溫度為-30℃、18 t的貨物，減小庫內(nèi)外溫差，提高冷庫容積率。

3.2 快速消除融霜加熱管產(chǎn)生的熱負(fù)荷

3.2.1 融霜后進(jìn)行排水處理

采用有融霜后可以設(shè)置排水功能的溫度控制器，在冷風(fēng)機(jī)融霜后，制冷設(shè)備不立即啟動(dòng)，而是進(jìn)行排水處理，將融霜時(shí)產(chǎn)生的熱負(fù)荷通過自然對流的方式均勻擴(kuò)散到冷庫中[6-15]。此舉既可避免冷風(fēng)機(jī)風(fēng)扇啟動(dòng)后將熱負(fù)荷瞬間排入冷庫，也可減小壓縮機(jī)瞬間啟動(dòng)的負(fù)荷，延長壓縮機(jī)的使用壽命。

3.2.2 室內(nèi)外機(jī)組分別啟動(dòng)

采用有室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)可單獨(dú)運(yùn)行功能的控制箱和溫度控制器，在電加熱融霜完畢后，先啟動(dòng)室外機(jī)組，將融霜時(shí)產(chǎn)生的熱負(fù)荷通過室外機(jī)制冷消除，再啟動(dòng)室內(nèi)冷風(fēng)機(jī)組時(shí)，就不會(huì)造成冷庫內(nèi)溫度升高。

3.2.3 自控控制設(shè)置不同溫差

冷庫每間存儲(chǔ)庫均安裝一備一用兩套機(jī)組，通過運(yùn)行時(shí)的溫差設(shè)置可消除在融霜過程中產(chǎn)生的熱負(fù)荷。即當(dāng)一套制冷冷風(fēng)機(jī)開始融霜時(shí)，另外一套設(shè)備在制冷，制冷的過程中把融霜管產(chǎn)生的熱量全部抵消掉。

3.3 提高制冷率

將室外機(jī)組放置在通風(fēng)、潔凈條件良好的環(huán)境下，以增加風(fēng)量，遠(yuǎn)離各類灰塵，提高制冷率。采用大容量的殼管式蒸發(fā)器,以適用于溫度較高的環(huán)境。使用光翅片式冷凝器，增加散熱量，提高制冷效果。此外，每間存儲(chǔ)庫兩套機(jī)組交替使用，有效的降低壓縮機(jī)散熱溫度。

3.4 科學(xué)有效管理

冷庫為全年運(yùn)行，正常環(huán)境溫度下通過兩套機(jī)組運(yùn)行時(shí)不同的溫差設(shè)置可以解決機(jī)械故障問題。在室外氣溫>43℃或相對濕度＞80﹪的情況下，將兩套機(jī)組設(shè)置相同溫差，交替運(yùn)行。室外機(jī)組每月進(jìn)行一次除塵清洗，制冷設(shè)備、冷庫門及自控控制每季度進(jìn)行一次保養(yǎng)檢修。

4 結(jié)論

通過分析可以看出，冷庫溫度大幅波動(dòng)的原因有庫內(nèi)外溫差過大，融霜自動(dòng)控制設(shè)置問題，室外機(jī)組散熱不良以及設(shè)備參數(shù)設(shè)置因素影響，需要采用不同方法逐步解決。根據(jù)長期運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)，僅靠自動(dòng)控制系統(tǒng)來確保冷庫設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行是不現(xiàn)實(shí)的，因此管理人員需加強(qiáng)對冷庫設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，按月按季度進(jìn)行檢修[16]。針對不同環(huán)境因素，及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如溫差設(shè)置、融霜時(shí)間以及機(jī)組交替啟動(dòng)等，以保證衛(wèi)生應(yīng)急冷庫的正常運(yùn)行。

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Discussion on cause analysis and Countermeasure for temperature fluctuation of cold storage in health emergency support

GU Xin, LI Xue-bo, WANG Xiao-xue, et al//
China Medical Equipment,2017,14(4):140-142.

Objective: To discuss the reasons of temperature fluctuation of hygienic emergency supply refrigerator and provide countermeasures for solving them. Methods: To analyze a series of basic situation of the refrigerator, such as refrigerator structure, refrigeration equipment, automatic control and alarm system; and then develop deep analysis for temperature variation between the inside and outside of refrigerator, automatic defrosting mode, heat dissipation of external equipment units and parameter settings of equipment. Results: Larger temperature fluctuation of hygienic emergency refrigerator came from overlarge temperature variations between the inside and outside, inadequate control of automatic defrosting, poor heat dissipation of external equipment units and the improper parameter setting. By building the buffering room and drainage system after defrosting, respectively starting inside and outside equipment units, setting different temperature for automatic control, maintaining ventilation clean and good environment for outside equipment units, the temperature fluctuation of emergency medical supply refrigerator has been scientifically and effectively resolved. Conclusion: Effective and feasible measurements are adopted to resolve the problems on temperature fluctuations of refrigerator and it improve the level of hygienic emergency supply, at the same time, these measures provide referential experiences for design and management of emergency medical supply refrigerator in future.

Hygienic emergency supply; Refrigerator; Temperature fluctuation; Cause analysis

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.04.038

1672-8270(2017)04-0140-03

R197.39

A

2016-10-18

①中國疾病預(yù)防控制中心后勤運(yùn)營管理中心 北京 100050

*通訊作者：tanjb@chinacdc.cn

[First-author’s address] Center of Logistics Operation and Management, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100050, China.