ULT морозильная камера - ULT freezer

Стандартная морозильная камера с отрицательной температурой на 80 градусов

An морозильная камера со сверхнизкой температурой (ULT) это холодильник в котором хранится содержимое при температуре от -40 до -86 ° C (от -40 до -123 ° F).[1] Морозильник со сверхнизкой температурой обычно упоминается как «морозильная камера с минус 80» или «морозильная камера с отрицательной температурой 80», в соответствии с наиболее распространенным стандартом температуры.[2] Морозильные камеры ULT бывают вертикального формата и морозильного ларя.

Заявление

Ученый помещает образцы в морозильную камеру с отрицательной температурой 80 градусов

В отличие от краткосрочного хранения образцов при температуре от +4 до −20 ° C (от 39 до −4 ° F) при использовании стандартных холодильники или морозильники, многие молекулярная биология или же наука о жизни лабораториям может потребоваться долгосрочное хранение (включая "холодная цепь "и / или"более холодная цепь «инфраструктуры) для биологических образцов, таких как ДНК, РНК, белки, клеточные экстракты или реагенты. Чтобы снизить риск повреждения образцов, этим типам образцов требуются чрезвычайно низкие температуры от –80 до –86 ° C (от –112 до –123 ° F). Клетки хранятся в емкостях жидкий азот при -196 ° C (-320,8 ° F).[нужна цитата ] Криогенные морозильные лари могут достигать температуры до -150 ° C (-238 ° F) и могут включать резервный жидкий азот.

Образцы в морозильных камерах ULT часто хранятся в полимер пробирки или микропробирки. Обычно 64, 81 или 100 таких микропробирок помещают в сетку в картонную или полимерную коробку. Стандартные морозильные камеры ULT вмещают от 350 до 450 коробок с микропробирками.

Ящики, обычно используемые для хранения образцов в лабораторных морозильных камерах

Морозильные камеры ULT обычно оснащены системами сигнализации, которые удаленно предупреждают назначенные стороны в случае отказа морозильной камеры.

Время понижения

Время охлаждения определяется как время, необходимое для охлаждения морозильника ULT с температуры окружающей среды до выбранной температуры от –80 до –86 ° C (от –112 до –123 ° F). Время сильно зависит от типа изоляции, эффективности компрессорной системы, а также от установленных металлических полок внутри морозильной камеры. В начале двадцать первого века морозильники ULT могли охлаждаться в течение 3-5 часов. Время разогрева обычно составляет 1/8 ° C в минуту.[нужна цитата ]

Потребление энергии

Из-за низкой температуры морозильные камеры ULT потребляют большое количество электроэнергия[3] и, следовательно, дороги в эксплуатации. В 2010, Стэндфордский Университет имел более 2000 морозильных камер ULT, которые потребляли около 40 миллиардов БТЕ энергии и обходились университету в 5,6 миллиона долларов в год. Новые морозильники ULT потребляют меньше энергии.[4]

В последние годы некоторые ученые начали предлагать лабораториям устанавливать морозильники на –70 ° C вместо –80 ° C для экономии энергии и уменьшения износа компрессора морозильника.[5][6]

В зависимости от объема морозильной камеры, частоты открытий пользователей, а также количества образцов потребление энергии начинается с ок. 11 кВтч / сутки и выше. Чтобы снизить потребление энергии, изоляция должен быть максимально эффективным. Дополнительные внутренние двери уменьшают потерю температуры при открытии основной двери. Обледенение в морозильной камере ULT должно быть сведено к минимуму. В современных морозильных камерах ULT используются приводы с регулируемой скоростью как для компрессоров, так и для вентиляторов. Это снизило потребление энергии еще на 30% до 8,5 кВтч / день.[нужна цитата ]

Холодильный цикл

Морозильники ULT, в которых используется каскадное охлаждение (CR) потребляет в 20 раз больше энергии, чем бытовые холодильники, и используется для охлаждения с парниковый газ жидкости (обычно гидрофторуглерод R-508B ).[3] В современных морозильниках ULT используется HC[требуется разъяснение ] газовые смеси: обычно, этан и пропан. Это также повысило их эффективность до 30% по сравнению с обычными морозильными камерами с CFC или HFC.[нужна цитата ]

Принципиальная схема двухтактного каскадного процесса охлаждения

Рекомендации

  1. ^ Gumapas, Leo Angelo M .; Саймонс, Гленн (2013). «Факторы, влияющие на производительность, потребление энергии и углеродный след морозильников со сверхнизкими температурами: пример из Национального института здравоохранения». Всемирный обзор науки, технологий и устойчивого развития. 10: 129. Дои:10.1504 / WRSTSD.2013.050786.
  2. ^ «Программа морозильников при сверхнизких температурах | Устойчивое развитие Пенсильвании». www.sustainability.upenn.edu. Получено 11 ноября 2020.
  3. ^ а б Берховиц, Дэвид; Квон, Йонграк (2012). «Экологические характеристики морозильных камер со сверхнизкими температурами с охлаждением по Стирлингу и каскадным охлаждением». Устойчивость. 4 (11): 2838–2851. Дои:10.3390 / su4112838.
  4. ^ Дики, Гвинет (2 июня 2010 г.). «Программа выхода на пенсию в морозильной камере: прочь с холода, с новым». Стэндфордский Университет. Получено 11 ноября 2020.
  5. ^ "Чтобы найти способы сделать вашу лабораторию экологичной, начните с морозильной камеры". Новости химии и машиностроения. Получено 11 ноября 2020.
  6. ^ "Хранение в холодильнике". Зеленые лаборатории: MIT. Получено 11 ноября 2020.