做好低温冰箱的节能工作

设计改进平衡样本完整性与更高的能源效率

现在已经认识到，我们需要更加积极地努力减少我们对地球的影响，减少其有限的资源：关闭灯光和电子设备，走更多等。但是实验室设备如冷库不能一夜之间关闭。此外，这种单元还必须提供一致的准确和稳定的温度以确保样品保护：传统上需要较高功率消耗的要求。的设计者Thermo Scientific的冷库产品认为这是一个挑战，看着参与冷库机组的操作每一个部件想方设法提高业绩，同时降低能耗。

回归本源

已经开发了许多不同的方法来从空间（任何制冷系统的**终目标）去除热量。这些包括但不限于化学反应（例如，基于氨的），电子（例如，珀尔帖电路），基于激光的冷却，甚**声学系统。其中许多已经找到了利基应用，但与冷藏（冰箱和超低温冰箱）相关的主要技术是基于法拉第的原始机械蒸汽压缩冷却概念。这简单地涉及将合适的气体压缩到其液相中并将其泵送通过/围绕制冷空间。当其通过时，其吸收热量，并且在这样做时返回到气相。然后当气体通过冷凝器时喷射热。现代家庭，商业和实验室制冷系统已经采用了这个概念并且添加了具有新技术的新设计以实现对于每个*域不同的期望的冷却性质。家用系统被设计为存储便宜的杂货以便偶尔访问，而商业系统虽然仍然适合于杂货存储，但可以承受在当地商店或餐馆中发现的严苛的。然而，这两种系统都不需要存储DNA; RNA; 蛋白质; 和其他珍贵，有时任务关键的实验室样品。可以承受在当地商店或餐馆发现的严酷。然而，这两种系统都不需要存储DNA; RNA; 蛋白质; 和其他珍贵，有时任务关键的实验室样品。可以承受在当地商店或餐馆发现的严酷。然而，这两种系统都不需要存储DNA; RNA; 蛋白质; 和其他珍贵，有时任务关键的实验室样品。

完全规范

实验室冷藏系统是专门为实验室环境而设计和测试的 - 具有样品保存和完整性所需的精确温度控制。这意味着它们通常具有先进的报警系统，更严格的设置温度，更快的温度恢复，存储灵活性和一系列可选的安全功能。提供这些特征，并因此提供高水平的样本完整性，通常需要比家庭或商业系统更大的功率消耗。例如，一些超低温冰箱有两个压缩机，其中一个连续运行，因此，当**必须具有样品完整性时，不容易“绿色”。

革命性的重新设计

设计任何产品都很困难，需要全面了解所有要求。因此，重新设计成功的产品线更加困难。在实验室市场，由于**终用户的不同需求，还存在其他复杂性，例如：

 

• 需要大量的尺寸
• 不同的温度范围
• 各种全球电气要求，以及是否需要遵守广泛的，针对具体G家的能源和安全立法

 

在冷藏单元中有许多必要的“能量汇”，以及一些可以消除的。为了提高样品完整性的总体目标，设计人员已经查看了所有这样的能量阱以及相关的组件和子系统，以提高系统效率。因此，新品种的冷库不仅提供了**终的样品保护，而且对环境更加亲切。

制冷子系统

冷存储系统的“主动”部分包括压缩机，蒸发器，冷凝器，制冷剂和管道网络。该子系统中的每个部件的创新增强现在通过提供优异的散热，减少排出到局部环境中的热量和减少能量使用而实现更有效的性能。例如，压缩机技术的进步在过去五年中提高了20％的效率，因此，Thermo Scientific冷库不会浪费能源。

据说“电力是无控制的”，冷藏也是如此。已经开发了新的控制算法以提供精确点管理，不仅用于内部存储空间，而且用于压缩机。这意味着，压缩机仅在需要开启时才打开，而不是运行100％的时间，从而进一步降低了所使用的能量以及噪音和热量输出。

“Forma高性能实验室冰箱和冰柜具有方便的微处理器控制和温度记录仪，因此用户可以监测内部和外部条件。

除霜通常在家用和商业系统中被认为是理所当然的，因为大多数配有在设定的时间间隔上操作的自动循环。此外，标准除霜循环引起大的温度波动，其足够大以使样品完整性受到关注。对于实验室，在那里冷藏系统被密切监测和管理，不一定需要有除霜循环。在这种情况下，需要有额外的存储容量，以便单元在空时可以解冻。如果由于人员，时间或空间限制，手动除霜程序不合适，许多冷藏产品配有智能除霜程序，可监控蒸发器上的温差。通过做这个，除霜循环仅在**必要时运行，并且仅引起储存室温度的**小增加。这也对能量消耗具有积极影响，因为蒸发器保持在初始状态。

 

柜体设计

冷库的门周围的冷凝一直是个问题，不管系统是什么尺寸，因为它可能降低密封的有效性。当密封损坏时，将导致能量消耗的增加和珍贵样品的变暖，并且门可能冻结。**常见的解决方案是轻轻加热密封阈值，这产生两个另外的问题：将热引入冷空间并增加功率消耗以加热阈值，然后去除加到样品室的过量热。新设计消除了对门周围的热量的需要，因此既节省能量又保护样品。

<< Revco PLUS超低温冷柜配有多达十个安全内门，可加强隔间，**大限度地减少样品接触温暖的环境空气。

超低温冰箱将样品储存在-80ºC或接近-80ºC，生化反应**小化的温度。因此，重要的是，当从超低温冰箱取回样品时，**小量的冷逸出和尽可能少的样品暴露于环境条件。这使得单元的室内设计和布局非常重要。**个关键设计特征是区室化，使得每个隔室具有单独的内部门以保持冷藏。更大的ULT可以具有多达十个隔室，这确保很少的样品受到库存访问的影响。作为集中于样品保护的一个优点，在将隔室返回到其所需的操作温度时消耗更少的能量。

“机架和消耗品是**大限度地提高样品保护和存储系统能效的重要因素。

知道样品在哪里对于加速检索是重要的，因此能够看到冷存储单元内的内容是一个很大的优点。Revco高性能+4ºC**-30ºC范围提供玻璃门作为选项，实现样品存储空间的全长视图。

冷藏的无源元件的进一步改进是新的和创新的jue缘的形式，使用非HFC发泡剂以及提供优良的jue缘性能并因此降低功率消耗。对jue缘的改进还意味着需要更少的并且壁可以更薄，从而在限定的覆盖区内实现更多的存储空间。新的jue缘材料还提供了更好的环境特性，因此存在较少的生产，使用或处置问题。

 

教育

有一个主要制造商正在解决的**后一个*域，可能对样品完整性以及环境友好型终端用户教育产生巨大影响。以上被设计为提供优点的许多特征还需要指令级别。例如：

 

• 1.只需要买什么。**好购买符合使用要求的冷库单元。购买一个在其大部分生活中将保持部分填充的单位是适得其反的和错误的经济。
• 2.准确的名单。虽然可能是显而易见的，但保持清晰的清单列表并维护合理的存储系统是**关重要的。如果不采取这些措施，用户可能会因为样品的捕获时间长于所需的时间，从而使更多的样品受到环境室温的严重影响。
• 3.提前规划。利用清晰的库存系统和需要哪些样品的精确列表，用户可以计划样品回收。这使不需要的样品暴露**小化。
• 4.维护简单。保持密封件清洁和免受损坏，确保门正确关闭。此外，制冷系统具有随时间阻塞的空气过滤器，但是可以容易地清洁，这样做有规律地确保系统能够保持**大效率。

 

建立标准

由于其复杂性，实验室产品目前不能被能源之星评级系统覆盖。Thermo Scientific冷库产品开发团队正在与美G联邦集团（包括环境保护局（EPA）和环境部（DOE））合作，以确定将能源之星系统延伸到实验室部门的标准。

结论

在评价正确的实验室冷藏溶液时，需要考虑几个选择标准：1）温度稳定性和回收率; 2）样品完整性保护; 和3）安全和保安。通过引入更高的效率，旨在改善1和2，制造商也提供了极好的环境红利。将这些进展与终端用户教育相结合，确保尽管在实验室中变得不容易成为绿色，但**少现在是可能的。