电冰箱内部低温部件对人体皮肤的冻伤分析

吴相彬 陈妙阳 刘瑞林

（广东产品质量监督检验研究院 佛山 528300）

前言

电冰箱是以人工方法获得低温，供食物、药品的冷藏与冷冻的器具，是家庭、商业，以及医疗卫生和科研上使用的各种类型、性能和用途的冷藏箱（柜）和冷冻箱（柜）的总称。

电冰箱的结构主要由保温箱体、门体、制冷系统和电器系统组成，电冰箱的制冷系统按制冷原理分为蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷和电子制冷等[1]，其中蒸汽压缩式制冷在冰箱上使用最为广泛，其主要由蒸发器、冷凝器、毛细管、干燥过滤器和压缩机组成回路，其结构原理图见图1。

图1 冰箱制冷系统工作原理图

电冰箱主要通过箱内的蒸发器吸收热量获得低温，所以蒸发器是冰箱内温度最低的部件。按照冰箱间室功能，蒸发器可分为冷藏蒸发器和冷冻蒸发器，冷藏室温度在0 ℃以上，不需要太大换热面积的蒸发器即能满足温度要求，所以冷藏室蒸发器以盘管形式埋设在冷藏室背部塑料内胆外壳中，一般不能直接接触到。而冷冻室要求温度达到-18 ℃以下，为获得足够的低温，冷冻蒸发器一般以裸露盘管形式分布在冷冻室各个搁架中，与食品或者容器直接接触。冷冻室常见蒸发器类型主要有铝板式蒸发器和丝管蒸发器等，如图2 和图3 所示。

图2 模拟皮肤表面接触

图2 丝管蒸发器

图3 铝板管蒸发器

如今人们生活中几乎每天都会使用电冰箱，在使用过程中人手部位皮肤暴露在冰箱内部的低温环境下，会接触到冰箱内部的一些低温部件，当人手皮肤接触到低于冰点以下温度的金属部件时候，如果不能及时脱离，皮肤组织会发生冻结造成冻伤。在医学上冻伤是低温导致人体局部的乃至全身的损伤[2]，由冰点以下的低温所造成局部冻伤称冻结性冻伤。近年来，对户外由低温环境引起的冻伤的研究有很多，如边晨露[3]等人根据冷接触条件下织物热传递机理，建立了皮肤冻伤预测模型；韩德志[4]等人调查了解驻北方高原寒区某部官兵冻伤情况，2009 年其冻伤率达9.35 %。但有关电冰箱内部低温部件接触引起的冻伤的研究很少。因此，为了研究电冰箱内部低温对人体皮肤的冻伤情况，本文采用动物皮肤来模拟人体皮肤与冰箱内部低温部件接触时，是否有冻伤风险。

1 实验设计

1.1 实验对象

本文试验使用的样品为市场购买的6 组电冰箱，样品为常见的冷藏冷冻箱、带制冰室的冷藏箱和冷冻箱；动物皮肤采用猪肉皮肤。

1.2 实验方法

冻伤是由于人皮肤接触到低温部件导致的，冰箱的低温部件主要是蒸发器金属表面以及内胆塑料表面，由于冰箱冷藏室温度在0 ℃以上，而且冷藏室蒸发器是铺埋在外壳内，皮肤接触不到，所以本次验证试验不考虑冷藏室的部件。而冷冻室中蒸发器和内胆表面温度都很低，为了获取冰箱冷冻室各部位的温度状况，进行实验1：

实验1：对6 组样品进行储藏温度试验[5]，当冰箱各间室温度达到间室特性温度时，测量冰箱冷冻室蒸发器表面以及各可触及内胆塑料表面的温度。

由于金属材料和塑料材料的导热系数不同，导致传热速率不同。为了验证皮肤与冰箱内胆塑料和蒸发器金属接触时的不同情况，进行实验2：

实验2：采用动物皮肤代替人体皮肤来进行模拟接触试验，动物皮肤分别在干燥和潮湿情况下与蒸发器金属表面和冰箱内胆塑料表面接触，观察动物皮肤与蒸发器金属表面和冰箱内胆塑料表面接触后的冻结情况以及表皮受损害情况。

2 结果与讨论

2.1 冰箱内部易触及表面的温度检测

对所选取的样品进行储藏温度试验，测量易触及蒸发器金属表面和内胆塑料和金属表面的温度。

实验在规定的环境温度下进行，当冰箱运行稳定后，各间室储藏温度达到GB/T 8059-2016[5]标准的规定时，测量冷冻室蒸发器金属表面温度和内胆表面温度。

从表1 可知，带裸露蒸发器的冷冻室中丝管蒸发器的可触及金属表面的温度在-30 ℃左右，温度最低，其塑料内胆温度与间室储藏温度接近，在-18 ℃左右；带制冰室冷藏箱中裸露的铝板式蒸发器的表面温度在-20 ℃左右，而塑料内胆的温度在3 ℃左右；无裸露蒸发器的冷冻室金属内胆表面温度在-27 ℃左右。因此，可知金属表面的温度比塑料内胆的温度低很多。

表1 表面温度测量结果

2.2 低温部件对人体皮肤的冻伤分析

仅从低温部件的低温程度还不足以判定是否会对接触皮肤造成冻伤，因为低温部件的材料不同，导热系数不相同。塑料部件的温度虽然低于医学上达到皮肤冻伤的冰点温度，但由于塑料导热系数小，且人们使用冰箱过程中一般停留时间并不长，短时间接触低温的塑料部件可能不会对皮肤形成冻结。金属材料如蒸发器表面，不仅温度低于塑料表面温度，且金属导热性好，短时间内可能会对皮肤形成冻结。本节试验通过使用动物皮肤模拟与冰箱不同材料的低温部件进行接触，结果见表2及图2 所示。

表2 模拟皮肤表面接触结果

由表2 试验结果可知，皮肤干燥时，接触低温的蒸发器金属表面以及塑料内胆表面都不会形成冻结，即不会对皮肤造成伤害。当皮肤潮湿时，接触低温的塑料内胆部件，也不会形成冻结。但当皮肤潮湿时去接触金属低温部件，在接触的5 s 内，皮肤表面即形成了冻结，与接触表面粘连在一起，需用力才能使得粘结处脱离，脱离后接触点皮肤发白，如图2 所示，表层皮肤与底层皮肤有明显分层现象，符合医学上皮肤组织冻伤的特征。

人类皮肤比此次试验选用的动物皮肤更为细嫩，更为脆弱，若人手皮肤潮湿时接触低温金属部件，皮肤表面的水分会在瞬间冻结导致皮肤粘连在蒸发器上，使皮肤与低温部件接触时间更长，导致更严重的冻伤。

3 结论

1）当皮肤干燥时，接触冰箱内部低温部件，不会发生冻伤；

2）当皮肤潮湿时，接触冰箱内部塑料低温部件，也不会发生冻伤；

3）当皮肤潮湿时，接触冰箱内部金属低温部件，会发生冻伤风险；

4）在打开冰箱取物品或在清洁冰箱时候应注意对皮肤的防护，不得在皮肤潮湿状态下接触冰箱的蒸发器、金属内胆等低温金属部件，尤其是儿童在使用冰箱时须做好防护措施。