Ultra-Gefrierschränke: Wie funktionieren sie?

Was ist ein Ultra-Gefrierschrank?

Der Ultra Freezer ist eines der wichtigsten Werkzeuge, die in Forschungslabors verwendet werden. Der ULT-Gefrierschrank schützt biologische Proben, indem er sie bei sehr niedrigen Temperaturen aufbewahrt.

Die Betriebstemperatur kann von -45 °C bis -89 °C reichen. Mehrere Merkmale machen einen Ultratiefkühlschrank zu einer äußerst zuverlässigen Lösung für die Laborforschung.

Lassen Sie uns sie unten zusammenfassen, dank unserer 50-jährigen Erfahrung auf diesem Gebiet und unserer Zusammenarbeit mit einigen von die wichtigsten Laborforscher der Welt.

Orientierungen

Grundsätzlich sind zwei Versionen erhältlich: Gefrierschrank oder Gefriertruhe mit Zugang vom Oberteil. Am gebräuchlichsten ist die stehende Version, da Labore immer mehr darauf achten, Platz zu sparen, um sich leichter bewegen zu können.

Volumen

Das interne Lagervolumen des Tiefkühlschranks kann von einem internen Fassungsvermögen von 200 Litern bis zu einem maximalen Fassungsvermögen von 800 Litern reichen. Einige Hersteller, einschließlich FDM, können auf Anfrage kundenspezifische Volumina bereitstellen.

Struktur

Der Ultra-Gefrierschrank hat im Inneren Regale, auf denen Forschungsproben platziert werden. Jedes Regal ist durch eine Innentür verschlossen, um die Temperatur so gleichmäßig wie möglich auf den Regalen zu halten, wo keine Probe entnommen oder platziert wird.

Isolierung

Die Isolierung ist ein wesentlicher Bestandteil des Ultra-Gefrierschranks. Diese Polyurethan-Isolierung ist frei von Schadstoffen und wurde entwickelt, um die gespeicherte Kälte im Inneren des Schranks zwischen Außen- und Innenwänden zu halten. Der hohe Isolationskoeffizient hält die Temperatur im Schrank über Stunden stabil.

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Siegel

Die Dichtung ist entlang des gesamten Umfangs des Gefrierschranks positioniert. Es dichtet den Gefrierschrank ab, wenn die Zugangstür geschlossen ist. Am effizientesten sind Vier-Stufen-Dichtungen aus Silikon, die eine noch höhere Temperaturstabilität garantieren.

Zugangstür

Die Hauptzugangstür ist ebenfalls mit Polyurethan isoliert und garantiert, dass die Kälte, die durch einen externen Verschluss blockiert wird, der im Allgemeinen mit einem Sicherheitsschlüssel ausgestattet ist.

Rollen

Praktischere Gefrierschränke sind an der Unterseite mit Lenkrollen ausgestattet, um die Bewegung im Labor zu erleichtern.

Controller

Die besten Gefrierschränke sind mit einer elektronischen SPS-Steuerung und einem Display ausgestattet, das die Gefrierparameter anzeigt. Die gesamte Steuerung ist generell mit einer Pufferbatterie ausgestattet, die sicherstellt, dass die digitale Temperaturanzeige auch bei Stromausfall funktioniert.

Wie funktioniert der Kühlkreislauf eines Ultra-Gefrierschranks?

Kälteanlagen können aus einem hermetisch abgeschlossenen Hochleistungskompressor oder zwei Kaskadenkompressoren bestehen. Die Zwei-Kaskaden-Lösung besteht aus zwei miteinander verbundenen Kühlkreisläufen, sodass der Verdampfer des einen den Kondensator des anderen kühlt, wodurch die Kondensation des komprimierten Gases im ersten Kreislauf erleichtert wird.

Luftgekühlte Kondensatoren werden in der Regel in Laborkälteanlagen eingesetzt. Sie bestehen aus röhrenförmigen Batterien (Kupfer oder Kupfer-Aluminium), die so angeordnet sind, dass sie so viel Oberflächenwärmeübertragung wie möglich bieten. In Ultra-Gefrierschränken wird die Zirkulation der Kühlluft durch einen motorbetriebenen Lüfter erzwungen und die Expansion der Kältemittelflüssigkeit wird durch Kapillarrohre erreicht.

Die Verdampfung erfolgt über Stahlplattenwärmetauscher, die sich in der Kammer befinden, oder über eine Schlange. Bei Truhen ist der Kupfer- oder Kupfer-Aluminium-Spiralverdampfer an den Wänden und am Boden angeordnet, während er bei den Gefrierschränken an den Wänden und oben verläuft. Die Spule im Schrank beseitigt das Effizienzproblem beim Wärmeaustausch von Gefrierschränken mit der Spule im Isolierhohlraum.

Kältemittel, die in Ultratiefkühlgeräten verwendet werden

Kältemittelflüssigkeiten werden aus gasförmigen chemischen Verbindungen ausgewählt, die sich leicht verflüssigen lassen und durch bestimmte Eigenschaften wie hohe kritische Temperatur und niedrigen kritischen Druck, begrenzte Gefahren und Toxizität gekennzeichnet sind. 

Sie werden durch den Buchstaben R gefolgt von einer Zahl angezeigt, die sich auf die Atome des Moleküls beziehen.

Ogni impianto refrigerante deve essere ermeticamente sigillato e contenere gas refrigeranti ecologici di tipo HFC esenti da CFC e HCFC, atossici non esplosivi e non infiammabili. 

Die effizientesten und umweltfreundlichsten Kältemittel, die in Ultratiefkühlschränken verwendet werden, sind typischerweise R170, R23 und R290.

Mit der Europäischen Verordnung UE 517/2014 müssen sich die Hersteller von Ultratiefkühlschränken an die Richtlinie halten, um deren Verwendung überhaupt zuzulassen nach 2030. Sie müssen also grüne Kältemittel verwenden:

R717 (Ammoniak)

R744 (Kohlendioxid)

R170 (Ethan)

R290 (CARE 40) Propangas

R600a (CARE 10) Isobutan

R1150 (Ethylen)

R1270 (CARE 45) Propylen

R449A (zeotropes HFO)

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Welches Zubehör kann ein Ultra Freezer haben?

Das im Allgemeinen gelieferte Zubehör umfasst: 

ein CO2- und/oder LN2-Notfallsystem (beide mit unabhängiger Stromversorgung, Sonde und Batterie).

Um die Raumtemperatur zu verfolgen, sind Gefrierschränke optional mit einem Temperatur-Wochenschreiber mit Diagramm ausgestattet, der fast vollständig durch digitale ersetzt wurde.

Gemäß den aktuellen internationalen Standards ist der Rekorder für Gefrierschränke bei -45 °C und -86 °C für die Lagerung von Blutplasma obligatorisch.

Weiteres Zubehör umfasst: verschiedene Arten von Stahlbehältern, Schubladen und Gestelle zur Lagerung von Kryoboxen, Mikroplatten, Blutplasma und Reagenzgläsern, die für die Lagerung bei niedrigen und sehr niedrigen Temperaturen ausgelegt sind.

Beim Umgang mit Waren in den Ultratiefkühlschränken müssen Sie eine geeignete Kopfbedeckung, Lederhandschuhe zum Schutz Ihrer Hände, Overalls und Kittel tragen.