Существует два основных способа сохранения температуры в тех диапазонах, которые требуются для вакцин:

1. Хранение вакцин в контейнере, способном непрерывно производить холод самостоятельно (например, электрический холодильник).
2. Хранение вакцин в контейнере вместе с холодным материалом, способным выделять холод в течение определенного периода времени (например, коробка, загруженная льдом).

Первый метод называется активной холодовой цепью, так как контейнер «активно» производит необходимый холод. Такие устройства обычно называют холодильными установками. Сюда входят: холодильники, морозильники, холодильные камеры и кондиционеры. В основном используются для хранения.

Второй метод называется пассивной холодовой цепью, так как контейнер является пассивным и сохраняет холод только от самого хранимого предмета. Такие устройства обычно называют изотермическими контейнерами или изотермическими транспортными контейнерами или пассивными контейнерами. Сюда входят: холодильные контейнеры, сумки-холодильники для транспортировки вакцин и изотермические контейнеры. В основном используется для транспортировки.

Активная холодовая цепь требует регулярного энергоснабжения, в то время как пассивная холодовая цепь требует непрерывного холодоснабжения, обычно водяного льда, углекислотного льда (также известного как «сухой лед») или охлажденных или замороженных гелевых элементов.

Активная холодовая цепь

Устройства активной холодовой цепи используют механические или электрические системы, питаемые от источника энергии, в сочетании с термостатическим управлением для поддержания желаемой температуры.

Основными технологиями, используемыми для производства холода, являются: компрессия, поглощение, питание от солнечных батарей и прямой солнечный привод.

Компрессионные холодильники

Также известные как «холодильники с питанием от сети», это наиболее часто используемые модели. Они работают исключительно на электричестве. Эти модели потребляют мало энергии, требуют небольшого объема технического обслуживания, быстро производят значительное количество холода и легко ремонтируются. Они оснащены термостатом для установки желаемой температуры.

Холодильники для хранения вакцин предназначены для работы в различных климатических условиях; для некоторых моделей требуется всего восемь часов энергии в день. Они имеют двойные стенки и внутреннюю подкладку для льда, окружающую зону хранения вакцины. Замороженные хладоэлементы поддерживают температуру ниже +8 °C при отсутствии внешнего питания или перебоях в электроснабжении. Они известны как холодильники с ледовой рубашкой (ILR — от англ. Ice-Lined Refrigerator).

Холодильники компрессионного типа заправляются охлаждающим жидким агентом, который в виде газа нагнетается компрессором в конденсатор, где он образует жидкость. Эта жидкость затем испаряется в испарителе, улавливая тепло и, следовательно, охлаждая окружающий воздух. Газ возвращается в компрессор, чтобы снова начать цикл, пока термостат держит контур замкнутым, а компрессор работает.

Существует четыре различных типа компрессионных холодильников и морозильников: (1) только холодильник, (2) только морозильник, (3) холодильник и морозильник (с различными отделениями) и (4) холодильник или морозильник (вся установка используется либо как холодильник, либо как морозильник).

Абсорбционные холодильники

Устройства таких типов получают энергию из керосина или газа (бутана или пропана), обычно в сочетании с альтернативным электрическим соединением. В качестве хладагента, используемого в этих устройствах, используется раствор воды, аммиака, водорода с небольшим количеством антикоррозийного средства. Контур охлаждения замкнут, поэтому его невозможно заполнить или отремонтировать при наличии утечки.

Они подходят для ситуаций, когда электроэнергия недоступна или ненадежна, но эксплуатационные расходы высоки из-за постоянного расхода топлива, и может быть трудно контролировать температуру в пределах рекомендуемых параметров. Кроме того, абсорбционные холодильники менее энергоэффективны, производят меньше холода, работают медленнее, вредны для окружающей среды и способствуют выделению парниковых газов.

Из-за всех вышеупомянутых причин некоторые агентства больше не рекомендуют приобретать холодильники абсорбционного типа, предпочитая системы на солнечной энергии. Однако в некоторых отдаленных регионах этот тип устройств все еще используется.

Модели на солнечных батареях

В качестве альтернативы холодильникам абсорбционного типа были внедрены солнечные холодильники с батарейным питанием. Они являются решением проблем хранения вакцин в местах, где отсутствует надежное электроснабжение или имеются проблемы с электроснабжением.

В солнечных холодильниках с батарейным питанием энергия поступает от солнечных батарей к батарее через контроллер заряда, который также высвобождает энергию от панелей или от батарей к холодильнику. При отсутствии солнечного света в пасмурные дни или ночью холодильник использует энергию, хранящуюся в свинцовых батареях. В этих устройствах мощность используется для работы компрессора постоянного тока, проталкивая хладагент через систему охлаждения, следуя тому же циклу, что и в любом другом холодильнике компрессионного типа.

Однако опыт, накопленный с течением времени, показал, что данная технология является более дорогостоящей, чем абсорбция и варианты с питанием от электросети. Кроме того, степень надежности солнечной энергии снижается, поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы требуют технического обслуживания, часто используются для других целей и должны заменяться примерно каждые три года. Кроме того, батареи содержат токсичные материалы, которые трудно утилизировать безопасным образом.

Модели с прямым приводом, питающиеся от солнечных батарей

Модели с прямым солнечным приводом, питающиеся от солнечных батарей (SDD — от англ. Solar direct-drive) устраняют зависимость от батарей, используемых для питания солнечных холодильников. Энергия поступает непосредственно от солнечных батарей: когда захватывается достаточное количество света, компрессор постоянного тока проталкивает хладагент через систему охлаждения, образуя лед в отсеке, отделенном от блока хранения вакцины. Данная секция для намораживания льда служит для хранения тепловой энергии, а не химической энергии, обеспечивая холод в холодильнике даже в отсутствие солнца.

Существует две категории холодильников SDD: полностью безбатарейные и холодильники, в которых используется вспомогательная батарея меньшего размера для поддержки вентиляторов и органов управления. Вспомогательные батареи, используемые в холодильниках SDD, требуют возможной последующей замены, и планирование проекта должно учитывать эти затраты и соображения. Тем не менее, вспомогательные батареи намного меньше и дешевле, чем те, которые используются для питания двигателей компрессоров в батарейных системах первого поколения.

Пассивная холодовая цепь

Пассивные устройства холодовой цепи не производят холод, но могут поддерживать температуру в течение ограниченного времени. Пассивные решения в основном используются для поддержания вакцин в холодном состоянии во время транспортировки. Технология довольно проста и требует низкого уровня навыков: предварительно охлажденные упаковки (обычно с замороженной водой, двуокисью углерода или гелем) помещаются в изолированную коробку, упакованную вместе с вакцинами.

Существует два основных типа устройств — многоразовые контейнеры (холодильные контейнеры и сумки-холодильники для переноски вакцин) и одноразовые контейнеры.