設(shè)計(jì)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(shí)到，我們需要更加積極地努力減少我們對(duì)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(shí)驗(yàn)室設(shè)備如冷庫(kù)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(jì)者Thermo Scientific的冷庫(kù)產(chǎn)品認(rèn)為這是一個(gè)挑戰(zhàn)，看著參與冷庫(kù)機(jī)組的操作每一個(gè)部件想方設(shè)法提高業(yè)績(jī)，同時(shí)降低能耗。

回歸本源

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多不同的方法來(lái)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?duì)柼娐罚?，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(jiǎn)單地涉及將合適的氣體壓縮到其液相中并將其泵送通過(guò)/圍繞制冷空間。當(dāng)其通過(guò)時(shí)，其吸收熱量，并且在這樣做時(shí)返回到氣相。然后當(dāng)氣體通過(guò)冷凝器時(shí)噴射熱?，F(xiàn)代家庭，商業(yè)和實(shí)驗(yàn)室制冷系統(tǒng)已經(jīng)采用了這個(gè)概念并且添加了具有新技術(shù)的新設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)對(duì)于每個(gè)*域不同的期望的冷卻性質(zhì)。家用系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)便宜的雜貨以便偶爾訪問(wèn)，而商業(yè)系統(tǒng)雖然仍然適合于雜貨存儲(chǔ)，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(chǔ)DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時(shí)任務(wù)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)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(chǔ)DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時(shí)任務(wù)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)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(chǔ)DNA; RNA; 蛋白質(zhì); 和其他珍貴，有時(shí)任務(wù)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)室樣品。

完全規(guī)范

實(shí)驗(yàn)室冷藏系統(tǒng)是專門(mén)為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境而設(shè)計(jì)和測(cè)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(bào)警系統(tǒng)，更嚴(yán)格的設(shè)置溫度，更快的溫度恢復(fù)，存儲(chǔ)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(gè)壓縮機(jī)，其中一個(gè)連續(xù)運(yùn)行，因此，當(dāng)**必須具有樣品完整性時(shí)，不容易“綠色”。

革命性的重新設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)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(jì)成功的產(chǎn)品線更加困難。在實(shí)驗(yàn)室市場(chǎng)，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(duì)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(jì)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(kù)不僅提供了**終的樣品保護(hù)，而且對(duì)環(huán)境更加親切。

制冷子系統(tǒng)

冷存儲(chǔ)系統(tǒng)的“主動(dòng)”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(gè)部件的創(chuàng)新增強(qiáng)現(xiàn)在通過(guò)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(shí)現(xiàn)更有效的性能。例如，壓縮機(jī)技術(shù)的進(jìn)步在過(guò)去五年中提高了20％的效率，因此，Thermo Scientific冷庫(kù)不會(huì)浪費(fèi)能源。

據(jù)說(shuō)“電力是無(wú)控制的”，冷藏也是如此。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了新的控制算法以提供精確點(diǎn)管理，不僅用于內(nèi)部存儲(chǔ)空間，而且用于壓縮機(jī)。這意味著，壓縮機(jī)僅在需要開(kāi)啟時(shí)才打開(kāi)，而不是運(yùn)行100％的時(shí)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(shí)驗(yàn)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(cè)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?yàn)榇蠖鄶?shù)配有在設(shè)定的時(shí)間間隔上操作的自動(dòng)循環(huán)。此外，標(biāo)準(zhǔn)除霜循環(huán)引起大的溫度波動(dòng)，其足夠大以使樣品完整性受到關(guān)注。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室，在那里冷藏系統(tǒng)被密切監(jiān)測(cè)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(chǔ)容量，以便單元在空時(shí)可以解凍。如果由于人員，時(shí)間或空間限制，手動(dòng)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(guò)做這個(gè)，除霜循環(huán)僅在**必要時(shí)運(yùn)行，并且僅引起儲(chǔ)存室溫度的**小增加。這也對(duì)能量消耗具有積極影響，因?yàn)檎舭l(fā)器保持在初始狀態(tài)。

 

柜體設(shè)計(jì)

冷庫(kù)的門(mén)周圍的冷凝一直是個(gè)問(wèn)題，不管系統(tǒng)是什么尺寸，因?yàn)樗赡芙档兔芊獾挠行?。?dāng)密封損壞時(shí)，將導(dǎo)致能量消耗的增加和珍貴樣品的變暖，并且門(mén)可能凍結(jié)。**常見(jiàn)的解決方案是輕輕加熱密封閾值，這產(chǎn)生兩個(gè)另外的問(wèn)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(guò)量熱。新設(shè)計(jì)消除了對(duì)門(mén)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(gè)安全內(nèi)門(mén)，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(chǔ)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(shí)，**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(jì)和布局非常重要。**個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)特征是區(qū)室化，使得每個(gè)隔室具有單獨(dú)的內(nèi)部門(mén)以保持冷藏。更大的ULT可以具有多達(dá)十個(gè)隔室，這確保很少的樣品受到庫(kù)存訪問(wèn)的影響。作為集中于樣品保護(hù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在將隔室返回到其所需的操作溫度時(shí)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(chǔ)系統(tǒng)能效的重要因素。

知道樣品在哪里對(duì)于加速檢索是重要的，因此能夠看到冷存儲(chǔ)單元內(nèi)的內(nèi)容是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。Revco高性能+4ºC**-30ºC范圍提供玻璃門(mén)作為選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)樣品存儲(chǔ)空間的全長(zhǎng)視圖。

冷藏的無(wú)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(duì)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(shí)現(xiàn)更多的存儲(chǔ)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(wèn)題。

 

教育

有一個(gè)主要制造商正在解決的**后一個(gè)*域，可能對(duì)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(jì)為提供優(yōu)點(diǎn)的許多特征還需要指令級(jí)別。例如：

 

• 1.只需要買(mǎi)什么。**好購(gòu)買(mǎi)符合使用要求的冷庫(kù)單元。購(gòu)買(mǎi)一個(gè)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(cuò)誤的經(jīng)濟(jì)。
• 2.準(zhǔn)確的名單。雖然可能是顯而易見(jiàn)的，但保持清晰的清單列表并維護(hù)合理的存儲(chǔ)系統(tǒng)是**關(guān)重要的。如果不采取這些措施，用戶可能會(huì)因?yàn)闃悠返牟东@時(shí)間長(zhǎng)于所需的時(shí)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(kù)存系統(tǒng)和需要哪些樣品的精確列表，用戶可以計(jì)劃樣品回收。這使不需要的樣品暴露**小化。
• 4.維護(hù)簡(jiǎn)單。保持密封件清潔和免受損壞，確保門(mén)正確關(guān)閉。此外，制冷系統(tǒng)具有隨時(shí)間阻塞的空氣過(guò)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(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品目前不能被能源之星評(píng)級(jí)系統(tǒng)覆蓋。Thermo Scientific冷庫(kù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)室部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論

在評(píng)價(jià)正確的實(shí)驗(yàn)室冷藏溶液時(shí)，需要考慮幾個(gè)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(guò)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(shí)驗(yàn)室中變得不容易成為綠色，但**少現(xiàn)在是可能的。