多年來，傳統的製冷技術一直用於醫療級製冷。 這種方法使用帶有固定容量壓縮機和氫氟烴 (HFC) 製冷劑的強制空氣製冷系統。 強大的強制通風系統有助於在存儲區域內實現均勻的溫度，但是，使用固定容量壓縮機和 HFC 冷卻劑的系統往往比更新的替代方法消耗更多的能量，以達到可接受的結果。 此外，與替代冷卻劑相比，HFC 製冷劑具有更高的全球變暖潛勢和散熱能力。 現在已經開發出技術進步，可以實現最佳溫度管理，同時最大限度地減少能源消耗、熱量輸出和全球變暖潛力。
技術概述
傳統固定容量壓縮機 (FCC) 的替代方案是可變容量壓縮機 (VCC)。 固定容量壓縮機循環關閉和打開以保持機櫃內的溫度。 這意味著它們要么以最大速度運行，要么完全關閉，從而限制了它們響應不斷變化的條件的能力。 VCC 可以根據工作條件以更低或更高的速度運行，而不是受限於完全關閉或打開的循環，這是一種更有效的保持溫度的方法。 例如，當一個單元的門打開時，當產品被放置在裡面時，VCC 會以更高的速度運行，以獲得最佳的冷卻性能。 當溫度穩定且門保持關閉時，VCC 以較低速度運行，從而降低能耗（見圖 1）。
圖1。 可變容量與傳統壓縮機運行速度
VCC 以可變速度運行（取決於操作條件）以保持溫度，而不是像傳統醫療級冰箱中的固定容量壓縮機那樣簡單地循環關閉和打開。
雖然在製冷系統中使用 VCC 可以降低能耗，但使用天然製冷劑也可以提高冷卻效率，有助於降低能源使用，並有助於支持環境可持續性。 例如，製冷劑 R600a 是一種天然存在的碳氫化合物製冷劑，對臭氧消耗沒有影響，並且具有非常低的全球變暖潛勢 (GWP)。 這使得 R600a 成為傳統 HFC 冷卻劑的環保替代品，如圖 2 所示。
圖 2。 與天然碳氫化合物 (HC) 相比，HFC 製冷劑的全球升溫潛能值 (GWP)
GX Solutions 中的碳氫化合物 (HC) 製冷劑，如 R600a，可降低全球變暖潛能值。
應該注意的是，碳氫製冷劑符合美國環境保護署 (EPA) 的重要新替代品政策 (SNAP) 計劃。 EPA SNAP 計劃識別和評估對環境有負面影響的物質的替代品。 臭氧消耗潛能值 (ODP) 和全球變暖潛能值 (GWP) 是作為該計劃的一部分探索的兩個風險標準。 通過 SNAP，EPA 制定了目標，以限制與已確定的安全有效替代品相比對環境的危害明顯更大的物質。 這些 SNAP 規則將天然碳氫化合物製冷劑確定為解決環境風險的首選替代品。
能源消耗
Helmer Scientific 的 GX 解決方案利用 OptiCool™ 冷卻系統，該系統結合了 VCC 技術和天然碳氫化合物 (HC) 製冷劑，以實現更高水平的能源效率。 GX 專業醫療級冰箱比傳統型號節能 50-65%，如表 1 和圖 3 所示。
表格1。 可比較的台下式冰箱型號之間的能源使用比較
| 冰箱型號 （台下式 / 5 立方英尺） |
能源使用 （千瓦時/天） |
減少能源使用 通過切換到 GX 解決方案實現 |
|---|---|---|
| GX 解決方案 | 1.2* | 不適用 |
| 常規醫用級冰箱 | 2.38 | 50% |
| 競爭冰箱 | 3.46 | 65% |
*地平線系列能源之星®測試
圖 3。 可比較的台下式冰箱型號之間的能源使用比較
*地平線系列能源之星®測試
能源消耗數據在能源之星上公佈®認證實驗室級冰箱和冰櫃的網頁。 1所有列出的型號均由第三方利用能源之星進行評估®測試方法。 在 24 小時測試期間測量能耗。 測試方法的一些關鍵參數包括 24.0°C +/- 1°C 的環境溫度（典型實驗室環境的反射）、4°C 的設定點和一系列 15 秒的開門次數。
討論
使用 OptiCool™ 等較新的冷卻技術具有多重優勢。 主要好處是高效運行，減少能源使用，從而降低擁有成本。 其他好處包括由於極低的全球變暖潛能值 (GWP) 和對臭氧消耗沒有影響而帶來的環境可持續性。 此外，新的製冷方法有助於減少熱量輸出，從而降低供暖、通風和空調 (HVAC) 成本。
OptiCool™ 冷卻系統用於 GX Solutions 專業醫療級冰箱。 為了幫助說明降低全球變暖潛能值 (GWP) 的好處，美國環保署提供了溫室氣體當量計算器。 2它旨在幫助用戶了解減少二氧化碳 (CO2) 排放在日常生活中的意義。 如果一個設施將一台耗電量為 3.46 千瓦時/天的台下式冰箱轉換為一台耗電量為 1.2 千瓦時/天的 GX Solutions 台下式冰箱，則每年的能源節約約為 825 千瓦時/年。 這相當於保存以下內容：
乘用車行駛距離：1,426 英里或 2,295 公里
二氧化碳 (CO2) 當量：0.643 噸或 0.583 公噸
此外，每年節省 825 千瓦時可降低能源成本。 為了評估能源效率對擁有成本的影響，美國的電力成本數據來自美國能源信息署 (EIA)。 3平均能源成本的地區每年將節省超過 88 美元。 能源成本高的地區每年可節省超過 246 美元。 在產品的 10 年生命週期內，這意味著可以節省高達 2,460 美元。 當然，如果設施內不止一台冰箱被轉換，那麼節能和額外的好處也會相應成倍增加。
最重要的是，在實現這些好處的同時，在穩定性、均勻性和恢復性方面仍保持出色的溫度管理。 GX 專業醫療級冰箱除了降低能耗和可持續性優勢外，還具有卓越的性能。
參考
- 能源之星®實驗室級產品查找器，https://www.energystar.gov/productfinder/product/certified-lab-grade-refrigeration/results
- 美國 EPA 溫室氣體當量計算器，https://www.epa.gov/energy/greenhousegas-equivalencies-calculator，2019 年 1 月訪問。
- 美國能源價格，商業部門，可從美國能源信息署獲得https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.php?t=epmt_5_6_a ，於 2018 年 12 月訪問。