Kluczowe aspekty do uwzględnienia przy zakupie zamrażarki o ultraniskiej temperaturze

Home » Artykuły » Kluczowe aspekty do uwzględnienia przy zakupie zamrażarki o ultraniskiej temperaturze
Artykuły Brak komentarzy

Kluczowe aspekty do uwzględnienia przy zakupie zamrażarki o ultraniskiej temperaturze

Przegląd
Zamrażarki o ultra niskiej temperaturze (ULT) zostały zaprojektowane do pracy w zakresie temperatury od -86°C do -45°C, jednak zwykle pracują w temperaturze -70°C lub -80°C. Zamrażarki ULT charakteryzują się typową żywotnością od dwunastu do piętnastu lat. W przypadku rozważania wymiany dziesięcioletniej zamrażarki ULT lub starszej, istnieje wiele możliwości. Obecna technologia rozwiązuje niektóre z problemów występujących w starszych zamrażarkach i podąża za nowymi trendami konstrukcji zamrażarek o ultra niskiej temperaturze (ULR).

Typy zamrażarek ULT oraz popularne opcje
• Zamrażarki ULT dostępne są w dwóch podstawowych typach – skrzyniowym i stojącym. Zamrażarki skrzyniowe są bardziej wydajne niż stojące, jednak z uwagi na częste ograniczenia dostępnej powierzchni zamrażarki skrzyniowe są kupowane rzadziej. Mniej niż 5% sprzedaży zamrażarek ULT stanowią zamrażarki skrzyniowe. Zamrażarki skrzyniowe wytrzymują dłużej ze względu na wydajność ich konstrukcji, która wymaga mniejszego wykorzystania kompresora. Ta sama wydajność pozwala również na szybsze osiągnięcie zadanej wartości temperatury oraz jej utrzymanie.

• Jedną z popularnych opcji jest podwójna zamrażarka ULT z oddzielnymi kompresorami. Producenci oferują również kompresor zapasowy, który utrzymuje temperaturę w przypadku awarii kompresora głównego.

• Zamrażarki ULT z izolacją VIP mają większą pojemność pomimo mniejszych rozmiarów; dlatego są doskonałą opcją dla ograniczonej przestrzeni. Panel VIP jest cieńszy dzięki niższej przewodności cieplnej częściowej próżni w porównaniu do konwencjonalnej izolacji piankowej niezbędnej do uzyskania tych samych właściwości izolacji termicznej. Ochrona integralności paneli VIP jest niezbędna. Pęknięcia na skutek różnic temperatury mogą pogorszyć warunki częściowej próżni i obniżyć właściwości izolacyjne. Zbyt częste otwieranie i zamykanie drzwi zamrażarki VIP może prowadzić do pęknięć w obrębie izolacji, a w efekcie do wadliwego działania.

• Inna opcja zamrażarki ULT to dwa kompresory. W większości zamrażarek podwójne kompresory nie działają jako kompresory zapasowe. Są to kompresory niezależne. Jeden działa jako kompresor wysokiego stopnia, który chłodzi kondensator niskiego stopnia. Nie jest to opcja standardowa w przemyśle, ponieważ nie jest ona tania; niektórzy producenci uzasadniają taką cenę poprawą właściwości użytkowych.

Czynniki chłodnicze
• Po wprowadzeniu zakazu dla CFC, zamrażarki ULT pracują na czynnikach chłodniczych HCFC. Obecnie, najbardziej energooszczędne zamrażarki działają na węglowodorowych czynnikach chłodniczych (HFC).

• Przemysł zamrażarek ULT podąża w kierunku stosowania niezwykle wydajnych, lecz łatwopalnych, czynników chłodniczych, takich jak R170 etan oraz R270 propan. Niemniej jednak Stany Zjednoczone oraz Francja nie zezwalają na stosowanie łatwopalnych czynników chłodniczych, pomimo ich wieloletniego stosowania w innych obszarach. Zamrażarki ULT wykorzystujące łatwopalne czynniki chłodnicze są popularne w europejskim przemyśle farmaceutycznym, jednak nie są one dostępne w Stanach Zjednoczonych z uwagi na restrykcje prawne. Zamrażarki ULT wykorzystujące palne czynniki chłodnicze charakteryzują się 50% wyższą energooszczędnością niż modele pracujące na konwencjonalnych czynnikach chłodniczych przy schłodzeniu do wymaganej temperatury oraz obniżonym potencjale tworzenia złogów oleju.

Jak długo zamrażarki ULT schładzają się?
• Czas schładzania to czas do uzyskania temperatury -80°C po ustawieniu lub instalacji. Poprzerwie w dostawie prądu, czas potrzebny na osiągnięcie temperatury -60°C nazywany jest czasem zatrzymania.

• Po otwarciu zamrażarki ULT jej konstrukcja zapewnia szybkie przywrócenie temperatury. Za każdym razem, gdy drzwiczki zamrażarki ULT są otwierane, przywrócenie ustawionej temperatury zajmuje 10 minut.

• Palny gaz chłodniczy przyspiesza proces schładzania i przyczynia się do zaoszczędzenia ok. 15% elektryczności.

• Proces utraty temperatury może zostać spowolniony poprzez efektywną izolację, uszczelki w drzwiczkach oraz drzwiczki szczękowe. Wszystkie te trzy czynniki mają znaczenie.

• Producenci dostarczają wykresy obrazujące działanie ich systemów w porównaniu do innych danych dotyczących schładzania, podgrzewania i zużycia energii. Dane liczbowe dotyczące schładzania i podgrzewania różnią się znacząco, gdzie niektóre układy potrzebują 3 razy więcej czasu na te czynności niż inne. Należy dowiedzieć się, w jakiej lokalizacji zamrażarki temperatura była mierzona, ponieważ czas schładzania mierzony wewnątrz komory może różnić się znacząco od pomiaru na wierzchu czy na spodzie.

Jakiej różnicy temperatur wewnątrz zamrażarki możemy się spodziewać?
• Należy wybierać zamrażarkę ULT z najlepszą jednolitością temperatury. Typowa różnica temperatury to zaledwie kilka stopni od ustawionej wartości; zaleca się zapoznanie z danymi testowymi producenta. Dane powinny również informować o lokalizacji sond; czy jest to wierzch, środek czy spód komory wewnętrznej oraz podawać stopień załadunku zamrażarki w trakcie badania. Jednolitość temperatury jest lepsza przy pełnym załadunku zamrażarki.

Rozmiar ma znaczenie – pojemność i powierzchnia
• Aby określić rozmiar potrzebnej zamrażarki, użytkownicy zwracają uwagę na pojemność oraz na półki i skrzynki.

• Obecnie zamrażarki mają wyciągane szuflady, zwłaszcza te o dużej pojemności. Jednak szuflady i ciężkie półki mogą utrudniać technikom dostęp do komory górnej. Niektórzy producenci znaleźli na to rozwiązanie i oferują dostęp do szuflad z boku, ułatwiając ich otwieranie, wkładanie i wyciąganie próbek.

• Rozmiar zewnętrzny zamrażarki ULT ma znaczenie dla jej pojemności i wydajności. Zużycie energii na stopę sześcienną jest wyższe dla mniejszych zamrażarek w porównaniu do większych, jednak nie musi to być kluczowy czynnik przy wyborze zamrażarki.

• Laboratoria o ograniczonej powierzchni zazwyczaj stosują zamrażarki mniejsze. Koszty energii mają znaczenie dla użytkowników na uniwersytecie lub obszarze badawczym, którzy decydują się na zakup dużych zamrażarek i dzielą przestrzeń z innymi grupami w celu zminimalizowania kosztów zużycia energii, szukając największej pojemności za najniższą cenę za fiolkę, aby określić najbardziej skuteczny sposób produkcji zamrożonych fiolek.

• Użytkownicy powinni rozważyć, czy połączenie strategii całkowitej wydajności i lokalnych potrzeb będzie im odpowiadać.

• Istotnym czynnikiem jest również czas przechowywania próbek w zamrażarce. Większość zamrażarek ULT uzyskuje jednolitą wartość nastawy i zachowują tę funkcję przez okres dłuższy niż dekada.

Lokalizacja zamrażarki
• Lokalizacja zamrażarki wpływa na wybór jej rozmiaru i modelu.

• Istotny jest również fakt, czy zamrażarka będzie stała samodzielnie czy będzie częścią grupy zamrażarek.

• Należy również uwzględnić średnią temperaturę powietrza w przypadku lokalizacji bez klimatyzacji.

• Zamrażarki ULT nie są zamrażarkami szybkiego chłodzenia. Ich celem jest przechowy wanie i konserwacja produktu już zamrożonego. Wkładanie ciepłych próbek do zamrażarek ULT skutkowałoby ich stopniową awarią. Zaleca się załadowanie komory maks. w jednej czwartej produktem bezszronowym oraz unikanie wkładania ciepłych produktów. Zakład typu bank krwi, który posiada wiele ciepłych produktów wymagających szybkiego schładzania, powinien zdecydować się na zakup zamrażarki szybkiego schładzania, a nie typu ULT. Używanie zamrażarki ULT do szybkiego schładzania produktu może spowodować jej szybsze uszkodzenie mechaniczne.

• Zamrażarki wymagają odpowiedniej wentylacji odprowadzającej wytwarzane ciepłe powietrze. Od góry należy zachować min. odstęp 8” (203 mm), a na bokach i od spodu 5” (127 mm).

Nie należy umieszczać zamrażarek ULT jedna obok drugiej, jeśli nie zostały specjalnie zaprojektowane do tego użytku. Zabrania się przechowywania czegokolwiek na wierzchu zamrażarki ULT.

• Kolejnym aspektem do rozważenia jest możliwość przeniesienia zamrażarki przez istniejące drzwi. Większość zamrażarek zostało zbudowanych w wymiarach standardowych o szerokości 90 cm (35 1/2”), wysokości 2 m (78 3/4”), jest to standardowy europejski rozmiar drzwi. Zaleca się zakup możliwie największej zamrażarki w najlepszej cenie za pojemność na stopęsześcienną, która zmieści się w drzwiach. Większe zamrażarki powinny mieć części, które można zdemontować na czas przenoszenia przez drzwi.

• Poziom głośności pracy zamrażarki ULT staje się ważny w przypadku jej lokalizacji w pobliżu biura lub innego miejsca pracy. Zamrażarki dobrej jakości nie są głośne; Zamrażarki ULT NuAire to zaledwie 47dba, podczas gdy zamrażarki konkurencyjne to 73dba.

Unikanie szronu
• Szron może się gromadzić w zamrażarkach ULT po kontakcie pary wodnej z zimnymi powierzchniami wewnętrznymi. Nagromadzony szron może przeszkadzać w zamykaniu
drzwi wewnętrznych lub nawet drzwi zewnętrznych, gdy nadmierna ilość szronu przekształci się w lód. W każdej zamrażarce ULT będzie gromadził się szron – jest to nieuniknione w przypadku powierzchni o bardzo niskiej temperaturze i obecności wilgoci.

• Najlepsze zamrażarki posiadają funkcję minimalizacji gromadzenia szronu. Na przykład zasuwki szczękowe zabezpieczają drzwi wewnętrzne, dociskając zawias do uszczelki.
Halogenowe nagrzewnice obejściowe o niskim zużyciu mocy ułatwiają utrzymanie czystości uszczelek wokół drzwi zewnętrznych. Izolacja drzwi wewnętrznych i zewnętrznych pomaga w utrzymaniu temperatury.

• Większość zamrażarek ULT jest zaprojektowanych do środowisk o maks. wilgotności 80% oraz maks. temp. otoczenia 32°C. Zamrażarki ULT wykorzystują kondensatory schładzane powietrzem; gdy temperatura otoczenia jest zbyt wysoka, wydajność chłodnicza zostaje ograniczona. Należy unikać umieszczania zamrażarek ULT w bezpośrednim świetle słonecznym czy na zamkniętej powierzchni bez odpowiedniej wentylacji. W przypadku konieczności umieszczenia zamrażarek w odległości mniejszej niż 10 cm na zamkniętej powierzchni, kondensatory schładzane wodą mogą okazać się niezbędne.

• Złogi oleju lub lodu występujące w czynniku chłodniczym to możliwy problem każdej zamrażarki ULT. W połowie lat 80-tych XX w. niemal każda zamrażarka ULT borykała się z tym problemem z powodu oleju na bazie wosku. Taki typ oleju był podatny na przechodzenie w stan stały w przewodach kapilarnych. Jednak olej syntetyczny bez zawartości wosku wyeliminował ten problem. Niemniej jednak lód może formować się w przewodach kapilarnych z innych przyczyn.

• W takich przypadkach producenci stosują nagrzewnice wewnątrz przewodów kapilarnych, aby zapobiec nadmiernemu schłodzeniu oleju. Olej może również przechodzić przez separatory na zewnątrz układu w celu usuwania lodu i zredukowania czasu przestoju na skutek nagromadzenia oleju.

Charakterystyka lokalizacji zamrażarek
• Zamrażarki ULT potrzebują schłodzonej wody procesowej, niezawodnego źródła zasilania oraz próżni.

• Zamrażarki wysokiej jakości zapewniają manualny sposób zwolnienia drzwi w przypadku zablokowania pary za pomocą zaworu zwalniającego próżnię.

• Zamrażarki wysokiej klasy wymagają portów danych do przekazywania danych lub zdalnego czujnika temperatury, a niektóre z nich potrzebują zapasowego akumulatora.

• Zamrażarki zlokalizowane na powierzchniach o aktywności sejsmicznej zostały wyposażone w klamry mocujące urządzenie do ścian.

• Istotne jest odpowiednie źródło zasilania oraz właściwe gniazda zasilania w lokalizacji zamrażarki ULT. W większości są to jednofazowe obwody 208V-2230V 60 Hz, 15 Amp, jednak niektórzy klienci potrzebują obwodów jednofazowych 115V 20 Amp. Niewiele zamrażarek jest w stanie utrzymać temperaturę na poziomie -57°C przy 115V oraz 15 Amp, wyjątkiem są tutaj małe i niepojemne zamrażarki.

• Niektóre zamrażarki ULT posiadają stabilizatory napięcia w przypadku budynków o mocyniższej niż moc znamionowa na poziomie 220V w Stanach i 230V w Europie. Większe zapotrzebowanie na stabilizatory napięcia występuje w USA, gdzie napięcie zazwyczaj ma wartość 208V zamiast 220V. Kompresor zamrażarki zepsuje się szybciej, jeśli działa na napięciu niższym niż wymagane. Stabilizator napięcia może wydłużyć żywotność kompresora.

• Zestawy zapasowe mają także znaczenie w przypadku umieszczenia zamrażarki na obszarach z częstymi awariami zasilania. Zestawy zapasowe CO2 alarmują personel o
problemie z zasilaniem, jednocześnie utrzymując nastawioną wartość temperatury przez krótki okres, aby umożliwić personelowi eliminację problemu. Jeżeli zamrażarka ULT
ma być umieszczona w lokalizacji z częstymi awariami zasilania (bez generatorów zapasowych) lub gdzie występują huragany i/lub inne klęski żywiołowe, należy rozważyć
opcje zapasowe.

Kwestie energii
• Kierownik zakładu powinien zdawać sobie sprawę z dodatkowego obciążenia cieplnego jakim jest zamrażarka ULT. Strategie zarządzania energią łagodzące dodatkowe obciążenia cieplne mogą obejmować przeniesienie wszystkich zamrażarek do jednego pomieszczenia z odpowiednim układem chłodzenia lub rozdzielenie obciążenia termicznego poprzez umieszczenie zamrażarek ULT w osobnych lokalizacjach.

• „Zaawansowanie budowy kompresora zamrażarki ULT, izolacja oraz obudowa zapewniają wyższą wydajność przechowywania próbek. Niemniej jednak wydajność zamrażarek ULT spada z czasem na skutek utraty uszczelnienia, czynnika chłodniczego, gorszych substancji smarnych, zużycia układów mechanicznych czy niedostatecznej konserwacji. Każdy rok użytkowania zamrażarki ULT to ok. 3% wzrost w zużyciu energii. Niektóre zamrażarki ULT trzymają się zadziwiająco dobrze, dlatego zaleca się sprawdzenie konieczności ich wymiany w każdym przypadku.”

• U niektórych klientów funkcjonuje komisja ds. kontroli zużycia energii oraz właściwości użytkowych.

• Regularna kontrola zamrażarek dostarczy danych na temat ich osiągów. 4-6-godzinny test z miernikiem energii zapewnia porównanie napięcia, mocy i natężenia.

Utrzymanie często zależy od czystości laboratorium
• Według EERE, zamrażarki bezpyłowe zużywają mniej energii przy tej samej temperaturze w porównaniu do zamrażarek pyłowych. Zamrażarki ULT wymagają sprawnej wentylacji. Kurz czy brud na filtrach blokuje przepływ powietrza i ogranicza zdolność do rozprowadzania ciepła. Brud nagromadzony na kondensatorze zwiększa ilość energii potrzebnej przez kompresor. Ograniczenie kurzu do minimum i unikanie jego przedostawania się do zamrażarki przedłuża jej cykl życia.

• Filtry kondensatora należy sprawdzać, czyścić, myć i w razie konieczności wymienić. Cewki należy czyścić za pomocą próżni, czyścić lub wycierać mokrą ściereczką. Filtry kondensatora to filtry wielokrotnego użytku, nie ma konieczności ich wymiany. Urządzenia z dostępem od przodu są łatwiejsze i szybsze w utrzymaniu, ponieważ nie wymagają żadnych narzędzi. W przypadku braku dostępu z przodu, praktycznie każda zamrażarka ma kółka, które należy odblokować i przesunąć ją, aby przeprowadzić czyszczenie.

• Jeżeli zamrażarka znajduje się w pustym pomieszczeniu z kontrolą temperatury, potrzeby konserwacyjne będą minimalne. Jednak wiele zamrażarek stawianych jest blisko okien, otwartych drzwi lub w pobliżu nasilonego ruchu. Niektóre laboratoria nie przeprowadzają konserwacji w wymaganych odstępach czasu. Obejmuje to czyszczenie filtrów i wentylatora kondensatora, a także usuwania szronu co najmniej raz na trzy miesiące.

Cena ma zawsze znaczenie
• Względnie tanie zamrażarki produkowane są kosztem eliminacji niektórych komponentów. Takie tanie zamrażarki stanowią ryzyko dla użytkowników wymagających stabilnych i niezawodnych właściwości użytkowych oraz innych opcji wskazujących na jakość produktu.

• Zamrażarki w cenach średnich zapewniają stałą temperaturę -85°C i ochronę przed odkładaniem się oleju. Takie zamrażarki mogą nawet zawierać porty USB do manualnego wczytania danych operacyjnych. Opcje VIP mają również zastosowanie w tej kategorii, przez co cena zamrażarki może być dwukrotnie wyższa.

• Użytkownicy potrzebujący kontroli jakości do zatwierdzenia produktu lub historii utrzymania, np. w przemyśle farmaceutycznym, stosują zamrażarki najlepszej jakości. Takie zamrażarki gwarantują lepsze właściwości zamrażania, automatyczne opcje wprowadzania danych, śledzenia operacji, incydentów, wartości temperatury oraz alarmów.

Aby dowiedzieć się więcej lub skonsultować z NuAire prosimy wejść na stronę nuaire.com lub zadzwonić pod numer 763-553-1270. NuAire produkuje ergonomiczny sprzęt laboratoryjny, zapewniający bezpieczeństwopersonelu, produktu i/lub środowiska w krytycznych środowiskach badawczych. NuAire oferuje szeroki zakres wyposażenia laboratoryjnego.

Cytowane opracowania
Doyle, Allen, oraz Leo Angelo Gumapas,. „Wszystko, co chcielibyście wiedzieć o wydajnej pracy zamrażarek ULT, ale obawiacie się o to zapytać”. Store Smart (2013): n. pag.
Przewodnik Zarządzania Zamrażarką ULT. Store Smart, 8 Marzec 2013. Web. Buie, John. „Niezależny przewodnik zakupu zamrażarki laboratoryjnej”. Lab Manager
Magazine. Lab Manager Magazine, 7 grudzień 2009. Web. Roberts, Josh P. „Zamrażarki z ultra niską temperaturą: Antarktyka w skrzyni”. Labcompare, 25 luty 2015. Web.

Pobierz

Zostaw komentarz