如何做好疫苗冷藏庫中的空氣除濕

文/ Arthur J?ger

空氣除濕應(yīng)該在極低的溫度下也能正常進行——在疫苗冷藏庫中，儲存溫度低至-70℃，如果不采取適當(dāng)措施，極易發(fā)生結(jié)冰、結(jié)霜并形成霧氣的情況。因此，Condair公司開發(fā)了一種智能空氣除濕系統(tǒng)，它能夠有效應(yīng)對極寒條件。

就當(dāng)前來看，新冠疫苗將伴隨我們很長一段時間，制藥行業(yè)面臨著復(fù)雜的物流、儲存以及運輸方面所帶來的特殊挑戰(zhàn)。特別是基于mRNA的疫苗更是有著特殊的儲存要求：來自Biontech或Pfizer的Comirnaty疫苗可在-90℃～-60℃下保存6個月；Moderna的Covid-19疫苗則可以在-25℃～-15℃下儲存7個月。這些遠低于0℃的儲存溫度對空氣溫濕調(diào)節(jié)技術(shù)提出了很高的要求。在冷藏過程中，除了需要將敏感型冷藏貨物的溫度保持在規(guī)定水平外，還需要做更多的工作。空氣濕度的調(diào)節(jié)在這之中也起著決定性的作用。

每次在貨物出入時打開冷藏庫的門，便會有濕熱的空氣流入。如果不去除，就會發(fā)生以下情況:

高效節(jié)能的外部全絕緣裝置

（1）水蒸氣在空氣中凝結(jié)后，以液體形式落到地板、墻壁和物品上;

（2）形成霧氣。

在深度冷藏儲存時，冷凝水凍結(jié)后會在產(chǎn)品上形成冰層或白霜，容易引發(fā)問題并危及操作安全。在這種情況下致使人們滑倒、受傷，叉車也可能會在光滑的冰面上打滑。如果儲藏室本身沒有安裝空氣除濕機，任何現(xiàn)有的溫度閘閥(一般安裝在儲藏室前面)都無法防止這個問題發(fā)生。

高效和低溫的挑戰(zhàn)

正如上文所述的那樣，想要在低溫范圍內(nèi)對空氣進行高效除濕，對技術(shù)的要求非常嚴苛。在德國，Condair公司正使用吸附干燥技術(shù)以確保疫苗冷藏庫的安全高效運行。

Condair公司專注于衛(wèi)生和節(jié)能產(chǎn)品，被公認為是商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域空氣加濕系統(tǒng)的市場領(lǐng)導(dǎo)者。從項目規(guī)劃和設(shè)計的開始階段，該公司就把濕度問題考慮在內(nèi)了。目的是使儲存溫度為-70℃的冷藏庫前面的閘閥，保持在溫度為-20℃、相對濕度為30%的狀態(tài)下。然而，問題在于循環(huán)空氣冷卻器的性能不足以滿足該項目的需求，并且其能源和設(shè)備技術(shù)的成本太過高昂。

循環(huán)空氣冷卻器需要將空氣從冷藏庫，即從閘閥中吸出，在熱交換器中冷卻空氣并排出，然后再使其回到冷藏庫區(qū)域；因此溫度越低，循環(huán)空氣冷卻器的工作效率就越低。在溫度低于結(jié)冰點時，循環(huán)空氣冷卻器里的水蒸氣會迅速凍結(jié)，因此需要進行除冰步驟。此外，蒸發(fā)溫度需要低于平常的室溫，才能確保在非常冷的室溫下也能夠進行除濕。這樣一來，較弱的氣流能力和冷卻能力、循環(huán)交替的除濕和除霜以及較低的COP（制冷系數(shù)）會導(dǎo)致運營成本更高。

吸附式干燥機：利用硅膠作為干燥劑

由于在儲存疫苗時，使用調(diào)節(jié)空氣濕度的傳統(tǒng)方法已不能再滿足實際的需求，因此現(xiàn)在Condair公司使用了吸附式干燥機。這樣即使在極端的溫度條件下也能持續(xù)對空氣進行除濕，因為吸附式干燥機能夠利用硅膠的特性有效地干燥空氣。硅膠的內(nèi)部面積非常大，每克硅膠的面積可達800 m2，吸濕性很強。它可以從表面的工藝空氣中吸收大量水分，并將其儲存在內(nèi)部結(jié) 構(gòu)中。

吸附式干燥機的具體工作原理如下：工藝空氣風(fēng)機將要干燥的空氣輸送到設(shè)備中，在設(shè)備中，干燥的空氣會先經(jīng)過空氣過濾器，再抵達緩慢旋轉(zhuǎn)的吸附轉(zhuǎn)子處；該轉(zhuǎn)子由82%以上的硅膠組成，位于透氣的玻璃纖維蜂窩結(jié)構(gòu)上。當(dāng)空氣流過吸附轉(zhuǎn)子時，會同時進行吸附和干燥兩個過程，工藝空氣因此被高度 除濕。

根據(jù)熱力學(xué)原理，當(dāng)除濕的強度過大時，空氣溫度可能會急劇上升。在這種情況下，除濕后的熱空氣將被送入閘閥，然后由冷卻盒進行冷卻。相反，也可以采用蒸汽、天然氣燃燒器或電能對空氣加熱，以發(fā)生解吸。這時相對濕度被降低到水可以從硅膠中排出，并在空氣中以蒸汽的形式結(jié)合的程度。如有需要，潮濕的再生空氣還可用于熱回收，然后排放到外部。

吸附式干燥機在尺寸和安裝方面也有優(yōu)勢，它比傳統(tǒng)的對循環(huán)空氣冷卻器更加緊湊，F(xiàn)reezer版的吸附式干燥機甚至可以放置在存儲區(qū)域之外，這在后期補裝空氣除濕系統(tǒng)或安裝位置有限時，優(yōu)勢尤其明顯——寶貴的存儲空間將不會受到影響。Freezer版的吸附式干燥機還配備了由AISI 304不銹鋼制成的100 mm厚的絕緣外殼，從而可以消除熱橋。在吸附式干燥機運行的所有過程中，對送入空氣的指標(biāo)的調(diào)節(jié)都取決于操作條件。該過程可通過現(xiàn)場MSR或選擇通過集成在設(shè)備中的PLC來完成。

康迪的DA系列干燥機除了擁有除濕能力為0.6～182 kg/h、工藝空氣流量為160～27 000 m3/h的30種標(biāo)準(zhǔn)型號外，還能夠提供特殊型號。生產(chǎn)廠家可以為這些設(shè)備增配預(yù)冷器、后冷器、熱交換器和冷凝模塊。想要為每種應(yīng)用都制定出更有效、更經(jīng)濟的解決方案，需要使風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子和加熱元件等各個組件相互配合。也正是因為如此精密的工藝，吸附式干燥機才能為在更佳條件下儲存敏感的疫苗做出重要的貢獻。 ●