赛默飞TSX系列变频超低温冰箱白皮书

Thermo Scientific ^TM TSX 系列变频超低温冰箱白皮书

--最佳样品保护，最低能量消耗

关键词： 冷藏，稳定，样品安全，样品保护，环境友好，快速回温，超低温冰箱

实验室的样品无比珍贵的，它不仅代表您已经取得的丰硕结果，而且是您开展未来工作的基础。因此，实验室高度依赖可达-80℃超低温的冷冻设备来储存样品，以减少样品内的生化活动和维持其结构完整，使样品在化冻后保持活性。

日常的样品保护仅仅只是故事的一部分，不仅超低温冰箱要能够从取放样品造成的温度波动中快速恢复稳定，而且冰箱的性能和冰箱的制造也必须要保持一个良好的可持续发展状态。冰箱制冷系统的发展史是有趣的，早期作为制冷剂使用的传统化合物能耗非常高，因此节能环保，降低运行成本就成了冰箱升级发展的一大驱动力。

 稳定运行，快速回温

常用的超低温冰箱在一天的工作中将会被多次开门，使用者可以便捷的存取样品。任何 开门事件都会导致冰箱的热负荷。冰箱随后要启动工作尽快回温，以维持箱体内部稳定 的温度，避免任何潜在的样品损害。这个恢复期能耗较大，压缩机将全功率运行以补偿 温度上升。

冰箱在热负荷的情况下，箱体内达到均一稳定设定温度的能力是由平均英热单位（BTU） 的储备能力决定的。具有低 BTU 储备能力的冰箱比高 BTU 储备能力的冰箱耗能低，然 而它需要更长的时间消除热负荷回温。Thermo Scientific TSX 系列超低温冰箱专为克服 该挑战而设计，其具有独特的 V-drive 技术。

V-drive 技术让 TSX 冰箱的压缩机根据实际情况进行变速运行，而传统的压缩机则被迫不断循环 启停。V-drive 技术让冰箱可以根据目前的热负荷自动调节 BTU 储备能力，即当门开启时压缩机 无需被迫快速全功率启动。

稳定情况下，如周末、夜晚，V-drive 压缩机维持低速运行而非完全停止，在节能的同时也可在需 要的情况下快速回温。（如图 1）。因此，TSX 变频超低温冰箱回温快速（例如开门 60 秒仅需 24 分钟即可快速回温，而传统制冷剂的冰箱需要 50 分钟之久），高效节能 ¹。 压缩机变频驱动 与自动调控相结合，可有效优化压缩机运行速率和节约能耗。

图 1 与传统压缩机周期 性的启停不同，V-drive 的压缩机则根据当前情 况调节压缩机速率，例 如新机启动、门开启时 压缩机速率加快。在门 关闭的正常情况下，压 缩机以低速运行维持设 定的温度值。

除了在热负荷时能够快速回温，TSX 系列超低温冰箱还可以为您提供极高水平的温度均一性，维 持稳定的内部温度并减少冰箱能耗。在高性能模式下，整个箱体内部的温度偏差差值小于 6℃， 与外部显示之间的差值小于 2℃。在对温度热控有严格要求的应用中这个精度的差值是非常重要的。

神奇的制冷剂

除了超低温冰箱机械方面的影响，化学制冷剂的选择也有着直接的影响，尤其是在效率和潜在的环境影响方面。90 年代中期，氯氟烃（CFC）制冷剂被广泛应用在商业领域中。CFCs，俗称氟利昂， 最初以低毒性、低反应性和低可燃性作为非常有效的制冷剂。然而它也被发现对臭氧层有严重的破坏作用，1990 年的蒙特利尔议定书中呼吁减少并不再使用 CFCs 作为制冷剂，2000 年时完全停止使用。逐渐改用氢氟碳化物作为替代制冷剂，然而最初被认为比 CFCs 有优势的 HFCs 也对臭氧层有破坏作用，依然表现出显著的全球变暖趋势（GWP）。

近年来，超低温冰箱的制造商纷纷把目光投向自然的碳氢制冷剂。烃具有非常良好的热力学性能， 已被证明是非常有效的制冷剂，低 GWP 且对臭氧层无破坏。虽然很多碳氢化合物是易燃的，但 许多国际、区域以及国家标准已经到位，用于规范和最小化这种风险，并且告知销售者，使用的 产品已经经过充分的测试 ⁴。Thermo Scientific TSX 系列冰箱使用这种自然制冷剂，以产品安全最 高标准为设计原则，帮助客户使用最安全的产品，并告知客户详情。

热交换

超低温冰箱的热交换机制对整个箱体的效率都至关重 要。多数超低温冰 箱，包括 Thermo Scientific TSX 系列冰箱，都使用直接热交换的机制，膨胀的低温制冷剂流经缠绕在冰箱外部的铜 管蒸发器，和冰箱内部发生热交换，带走热量，冷却样品。

另一种是间接热交换的机制，额外需要热传导的中间液体，作为第二种制冷剂在蒸发器冷却然后 被推进热交换器（类似于一栋大楼的空调系统，冷水在空气冷却器中分布）。

Thermo Scientific TSX 系列超低温冰箱采用直冷机制，使得制冷系统高效运行，在开门和新存放 样品增加热负荷时可以快速回温。

高度合规

超低温冰箱不仅部件众多，制冷技术复杂；而且储存于其中的样品具有更高的内在价值，所以让 使用者明确他们所使用的设备是否符合各项规范和标准至关重要。现在大部分的冰箱都有一个直 观的标志可供查看。其中最著名的是 CE 和 UL 标准，Thermo Scientific TSX 系列冰箱都符合这两 种标准。

字母 CE 出现在一系列在欧洲经济区销售使用的产品上，CE 标志是一个自我宣告。

• 表示制造商已经确认这些产品符合欧盟安全、卫生和环保要求

• 表示该产品符合欧盟法规要求

• 该产品允许在欧洲市场上自由交易 制造商需要有纸质文件用以支持产品符合标准要求。一旦发现产品不合规，CE 标志可能会被撤销。

字母 UL 表示保险商实验室已测试过产品，并成功确定满足 UL's 的要求。UL 是美国全球咨询公司， 美国联邦职业安全与健康管理局（OSHA）授权其进行安全测试。UL 标志出现在产品和其完整零 部件上表明其符合工厂和现场安装的要求。此外，保险商实验室进行定期审查，以确保其继续遵守标准。

环境友好，经济高效

值得庆幸的是，可持续的、环保的解决方案日益成为很多科学制造业关注的焦点。它正迅速成为 一个公认的标准，设备制造业应该尽可能减小对环境的影响，最终的设备应该是低能耗的、经济 高效的。

TSX 超低温冰箱创新的设计结合独特的技术 V-drive，使得它比现在使用的传统冰箱更加节能。 TSX 冰箱经测试每个冻存盒每天少使用 0.015kWh 的电，比传统制冷剂冰箱少 50% 的能耗（图 2）。 在一年的过程中，TSX 冰箱预计耗费 3175.5kWh ，而传统制冷剂冰箱则平均需要 6570kWh⁵。

节省能量也意味着节省开支（图 3），因此 TSX600V 在 10 年的时间里可以节省高达 4412.85 美金 ⁶。

图 2 市面上流行的几款冰 箱每个冻存盒节能情况

图 3 一个冻存盒储存一年 的成本计算。根据各个制 造商 2015 年 2 月 26 日发 布的能耗数据以及每度电 0.12 欧元计算

Thermo Fisher Scientific 深知采用可持续技术的必要性，并在生产超低温冰箱的工厂中采用绿色环 保方法。例如我们改用水发泡沫绝热层，避免了其他常见泡沫容易出现的制冷剂气体释放。我们 的 TSX 超低温冰箱屡获殊荣，零废物填埋排放，支持 93% 的回收和 7% 废物的转化为能源。

样品储存的更多信息

Thermo Scientific TSX 超低温冰箱采用 V-drive 技术，可在开门取放样品后快速回温，减小温度波动， 确保您储存的样品安全可靠。它超越了简单的可靠性，提供给客户环境友好的、现代化的、可持 续发展的低能耗设备，是样品安全储存的最佳选择。

欲了解更多关于 Thermo Fisher Scientific 和 TSX 系列超低温冰箱的信息，请登录：www.thermoscientific.com/tsx

参考文献

1. Data on file. Thermo Scientific TSX600V tested compared to TSU600V data with highperformance mode.

2. UNEP, 1990. Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer - Article 2A: CFCs, Availableat: http://ozone.unep.org/en/Treaties/hb_treaties_decisions-fbb.php?sec_id=5.

3. Velders, G.J.M. et al., 2012. Preserving Montreal Protocol Climate Benefits by Limiting HFCs. Science, 335(6071), pp.922–923.

4. BRA, 2012. Preserving Montreal Protocol Climate Benefits by Limiting HFCs, Available at: https:// www.feta.co.uk/uploaded_images/files/BRA Guide to Flammable Refrigerants - Issue 1 - Oct 12.pdf.

5. Calculated based on manufacturer published energy consumption data as of 2/26/2015 and energy cost assumption of 0.12 euros / kWh. Energy consumption is based on manufacturer published energy consumption data as of 2/26/2015. Data on fi le. Thermo Scientific TSU600V data with high-performance mode.

6. Calculated using data from the European Commission’s published electricity and natural gas price statistics. http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Electricity_and_natural_gas_price_statistics . AccessedMarch, 2015.