設(shè)計改進(jìn)平衡樣本完整性與更高的能源效率

現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，我們需要更加積極地努力減少我們對地球的影響，減少其有限的資源：關(guān)閉燈光和電子設(shè)備，走更多等。但是實驗室設(shè)備如冷庫不能一夜之間關(guān)閉。此外，這種單元還必須提供一致的準(zhǔn)確和穩(wěn)定的溫度以確保樣品保護(hù)：傳統(tǒng)上需要較高功率消耗的要求。的設(shè)計者Thermo Scientific的冷庫產(chǎn)品認(rèn)為這是一個挑戰(zhàn)，看著參與冷庫機(jī)組的操作每一個部件想方設(shè)法提高業(yè)績，同時降低能耗。

回歸本源

已經(jīng)開發(fā)了許多不同的方法來從空間（任何制冷系統(tǒng)的**終目標(biāo)）去除熱量。這些包括但不限于化學(xué)反應(yīng)（例如，基于氨的），電子（例如，珀爾帖電路），基于激光的冷卻，甚**聲學(xué)系統(tǒng)。其中許多已經(jīng)找到了利基應(yīng)用，但與冷藏（冰箱和超低溫冰箱）相關(guān)的主要技術(shù)是基于法拉第的原始機(jī)械蒸汽壓縮冷卻概念。這簡單地涉及將合適的氣體壓縮到其液相中并將其泵送通過/圍繞制冷空間。當(dāng)其通過時，其吸收熱量，并且在這樣做時返回到氣相。然后當(dāng)氣體通過冷凝器時噴射熱。現(xiàn)代家庭，商業(yè)和實驗室制冷系統(tǒng)已經(jīng)采用了這個概念并且添加了具有新技術(shù)的新設(shè)計以實現(xiàn)對于每個*域不同的期望的冷卻性質(zhì)。家用系統(tǒng)被設(shè)計為存儲便宜的雜貨以便偶爾訪問，而商業(yè)系統(tǒng)雖然仍然適合于雜貨存儲，但可以承受在當(dāng)?shù)厣痰昊虿宛^中發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)苛的。然而，這兩種系統(tǒng)都不需要存儲DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時任務(wù)關(guān)鍵的實驗室樣品?？梢猿惺茉诋?dāng)?shù)厣痰昊虿宛^發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)酷。然而，這兩種系統(tǒng)都不需要存儲DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時任務(wù)關(guān)鍵的實驗室樣品?？梢猿惺茉诋?dāng)?shù)厣痰昊虿宛^發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)酷。然而，這兩種系統(tǒng)都不需要存儲DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時任務(wù)關(guān)鍵的實驗室樣品。

完全規(guī)范

實驗室冷藏系統(tǒng)是專門為實驗室環(huán)境而設(shè)計和測試的 - 具有樣品保存和完整性所需的精確溫度控制。這意味著它們通常具有先進(jìn)的報警系統(tǒng)，更嚴(yán)格的設(shè)置溫度，更快的溫度恢復(fù)，存儲靈活性和一系列可選的安全功能。提供這些特征，并因此提供高水平的樣本完整性，通常需要比家庭或商業(yè)系統(tǒng)更大的功率消耗。例如，一些超低溫冰箱有兩個壓縮機(jī)，其中一個連續(xù)運(yùn)行，因此，當(dāng)**必須具有樣品完整性時，不容易“綠色”。

革命性的重新設(shè)計

設(shè)計任何產(chǎn)品都很困難，需要全面了解所有要求。因此，重新設(shè)計成功的產(chǎn)品線更加困難。在實驗室市場，由于**終用戶的不同需求，還存在其他復(fù)雜性，例如：

 

• 需要大量的尺寸
• 不同的溫度范圍
• 各種全球電氣要求，以及是否需要遵守廣泛的，針對具體G家的能源和安全立法

 

在冷藏單元中有許多必要的“能量匯”，以及一些可以消除的。為了提高樣品完整性的總體目標(biāo)，設(shè)計人員已經(jīng)查看了所有這樣的能量阱以及相關(guān)的組件和子系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)效率。因此，新品種的冷庫不僅提供了**終的樣品保護(hù)，而且對環(huán)境更加親切。

制冷子系統(tǒng)

冷存儲系統(tǒng)的“主動”部分包括壓縮機(jī)，蒸發(fā)器，冷凝器，制冷劑和管道網(wǎng)絡(luò)。該子系統(tǒng)中的每個部件的創(chuàng)新增強(qiáng)現(xiàn)在通過提供優(yōu)異的散熱，減少排出到局部環(huán)境中的熱量和減少能量使用而實現(xiàn)更有效的性能。例如，壓縮機(jī)技術(shù)的進(jìn)步在過去五年中提高了20％的效率，因此，Thermo Scientific冷庫不會浪費(fèi)能源。

據(jù)說“電力是無控制的”，冷藏也是如此。已經(jīng)開發(fā)了新的控制算法以提供精確點管理，不僅用于內(nèi)部存儲空間，而且用于壓縮機(jī)。這意味著，壓縮機(jī)僅在需要開啟時才打開，而不是運(yùn)行100％的時間，從而進(jìn)一步降低了所使用的能量以及噪音和熱量輸出。

“Forma高性能實驗室冰箱和冰柜具有方便的微處理器控制和溫度記錄儀，因此用戶可以監(jiān)測內(nèi)部和外部條件。

除霜通常在家用和商業(yè)系統(tǒng)中被認(rèn)為是理所當(dāng)然的，因為大多數(shù)配有在設(shè)定的時間間隔上操作的自動循環(huán)。此外，標(biāo)準(zhǔn)除霜循環(huán)引起大的溫度波動，其足夠大以使樣品完整性受到關(guān)注。對于實驗室，在那里冷藏系統(tǒng)被密切監(jiān)測和管理，不一定需要有除霜循環(huán)。在這種情況下，需要有額外的存儲容量，以便單元在空時可以解凍。如果由于人員，時間或空間限制，手動除霜程序不合適，許多冷藏產(chǎn)品配有智能除霜程序，可監(jiān)控蒸發(fā)器上的溫差。通過做這個，除霜循環(huán)僅在**必要時運(yùn)行，并且僅引起儲存室溫度的**小增加。這也對能量消耗具有積極影響，因為蒸發(fā)器保持在初始狀態(tài)。

 

柜體設(shè)計

冷庫的門周圍的冷凝一直是個問題，不管系統(tǒng)是什么尺寸，因為它可能降低密封的有效性。當(dāng)密封損壞時，將導(dǎo)致能量消耗的增加和珍貴樣品的變暖，并且門可能凍結(jié)。**常見的解決方案是輕輕加熱密封閾值，這產(chǎn)生兩個另外的問題：將熱引入冷空間并增加功率消耗以加熱閾值，然后去除加到樣品室的過量熱。新設(shè)計消除了對門周圍的熱量的需要，因此既節(jié)省能量又保護(hù)樣品。

<< Revco PLUS超低溫冷柜配有多達(dá)十個安全內(nèi)門，可加強(qiáng)隔間，**大限度地減少樣品接觸溫暖的環(huán)境空氣。

超低溫冰箱將樣品儲存在-80ºC或接近-80ºC，生化反應(yīng)**小化的溫度。因此，重要的是，當(dāng)從超低溫冰箱取回樣品時，**小量的冷逸出和盡可能少的樣品暴露于環(huán)境條件。這使得單元的室內(nèi)設(shè)計和布局非常重要。**個關(guān)鍵設(shè)計特征是區(qū)室化，使得每個隔室具有單獨的內(nèi)部門以保持冷藏。更大的ULT可以具有多達(dá)十個隔室，這確保很少的樣品受到庫存訪問的影響。作為集中于樣品保護(hù)的一個優(yōu)點，在將隔室返回到其所需的操作溫度時消耗更少的能量。

“機(jī)架和消耗品是**大限度地提高樣品保護(hù)和存儲系統(tǒng)能效的重要因素。

知道樣品在哪里對于加速檢索是重要的，因此能夠看到冷存儲單元內(nèi)的內(nèi)容是一個很大的優(yōu)點。Revco高性能+4ºC**-30ºC范圍提供玻璃門作為選項，實現(xiàn)樣品存儲空間的全長視圖。

冷藏的無源元件的進(jìn)一步改進(jìn)是新的和創(chuàng)新的jue緣的形式，使用非HFC發(fā)泡劑以及提供優(yōu)良的jue緣性能并因此降低功率消耗。對jue緣的改進(jìn)還意味著需要更少的并且壁可以更薄，從而在限定的覆蓋區(qū)內(nèi)實現(xiàn)更多的存儲空間。新的jue緣材料還提供了更好的環(huán)境特性，因此存在較少的生產(chǎn)，使用或處置問題。

 

教育

有一個主要制造商正在解決的**后一個*域，可能對樣品完整性以及環(huán)境友好型終端用戶教育產(chǎn)生巨大影響。以上被設(shè)計為提供優(yōu)點的許多特征還需要指令級別。例如：

 

• 1.只需要買什么。**好購買符合使用要求的冷庫單元。購買一個在其大部分生活中將保持部分填充的單位是適得其反的和錯誤的經(jīng)濟(jì)。
• 2.準(zhǔn)確的名單。雖然可能是顯而易見的，但保持清晰的清單列表并維護(hù)合理的存儲系統(tǒng)是**關(guān)重要的。如果不采取這些措施，用戶可能會因為樣品的捕獲時間長于所需的時間，從而使更多的樣品受到環(huán)境室溫的嚴(yán)重影響。
• 3.提前規(guī)劃。利用清晰的庫存系統(tǒng)和需要哪些樣品的精確列表，用戶可以計劃樣品回收。這使不需要的樣品暴露**小化。
• 4.維護(hù)簡單。保持密封件清潔和免受損壞，確保門正確關(guān)閉。此外，制冷系統(tǒng)具有隨時間阻塞的空氣過濾器，但是可以容易地清潔，這樣做有規(guī)律地確保系統(tǒng)能夠保持**大效率。

 

建立標(biāo)準(zhǔn)

由于其復(fù)雜性，實驗室產(chǎn)品目前不能被能源之星評級系統(tǒng)覆蓋。Thermo Scientific冷庫產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊正在與美G聯(lián)邦集團(tuán)（包括環(huán)境保護(hù)局（EPA）和環(huán)境部（DOE））合作，以確定將能源之星系統(tǒng)延伸到實驗室部門的標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論

在評價正確的實驗室冷藏溶液時，需要考慮幾個選擇標(biāo)準(zhǔn)：1）溫度穩(wěn)定性和回收率; 2）樣品完整性保護(hù); 和3）安全和保安。通過引入更高的效率，旨在改善1和2，制造商也提供了極好的環(huán)境紅利。將這些進(jìn)展與終端用戶教育相結(jié)合，確保盡管在實驗室中變得不容易成為綠色，但**少現(xiàn)在是可能的。