Стирлинг хөлдөөгчийг өдөр тутмын үйл ажиллагаандаа юу илүү хэмнэлттэй болгодог вэ?

Лабораторийн байгууламжийн менежерүүд болон худалдан авалтын багуудын хувьд үйл ажиллагааны зардлыг удирдах нь байнгын тэмцэл юм. Хэт бага температурт (ULT) хадгалах нь орчин үеийн судалгааны байгууламжид хамгийн их эрчим хүч шаардсан үйл ажиллагааны нэг хэвээр байна. Зарим хуучин хөлдөөгчид өдөр бүр бүхэл бүтэн айлын эрчим хүч зарцуулдаг.

Тогтвортой шийдлүүдийг олохын тулд компрессорын үндсэн шинэчлэлтээс цааш илүү сайн загвар гаргахыг шаарддаг. Олон лабораториуд уламжлалт хөргөлтийн системээс үүссэн цахилгааны өндөр эрэлт, эрчимтэй HVAC ачааллыг тэнцвэржүүлэхийн төлөө тэмцэж байна.

Энэ нийтлэл нь механик, дулааны болон дэд бүтцийн шалтгааныг задалсан болно stirling хөлдөөгч нь хуучин системээс хамаагүй бага эрчим хүч зарцуулдаг. Термодинамик бодит байдал болон практик хэрэгжилтийн хүчин зүйлсийг судлахын тулд бид өнгөрсөн маркетингийн мэдэгдлүүдийг шилжүүлэх болно. Та шинэчлэлт хийхэд шаардагдах байгууламжийг анхаарч үзэхийн зэрэгцээ урт хугацааны үйл ажиллагааны үр ашгийг хэрхэн үнэлэх талаар сурах болно.

Гол арга хэмжээ

• Механик энгийн байдал: Стирлинг технологи нь компрессорын стандарт циклийг арилгаж, олон арван хөдөлгөөнт хэсгүүдийг тасралтгүй, үрэлт багатай поршений системээр сольдог.

• 'Мөсөн уул' зардлын загвар: Шууд эрчим хүчний хэрэглээ нь тэгшитгэлийн зөвхөн тал хувь нь юм; HVAC-ийн дулаанаас татгалзах нь эрчим хүчний шууд бус ашиг тусыг өгдөг.

• Дулааны бүрэн бүтэн байдал: Таталцлын хүчээр ажилладаг термосифонууд нь нэг талын дулааны хавхлагын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд нэгэн зэрэг эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, цахилгаан тасрах үед халалтыг удаашруулдаг.

• Хөрөнгө оруулалтын бодит байдал: Анхны худалдан авалтын өртөг өндөр байдаг тул худалдан авагчид худалдан авалт хийхээс өмнө урт хугацааны үйл ажиллагааны өгөгдөл болон бэлэн хэрэглээний хөнгөлөлтийн хөтөлбөрүүдийг харьцуулах хэрэгтэй.

Механик бодит байдал: Чөлөөт поршений технологи, каскадын компрессор

Уламжлалт ULT хөлдөөгч нь стандарт хоёр үе шаттай каскадын компрессорын загварт тулгуурладаг. Тэд хэт өндөр температурыг хадгалахын тулд тасралтгүй 'зогсоох, явах' циклийг ашиглан ажилладаг. Компрессорыг асаах тоолонд асар их цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Энэхүү байнгын унадаг дугуй нь дотоод эд ангиудад хүнд механик ачаалал өгдөг. Энэ нь мөн үр ашиггүй ±5°C 'хөрөөний шүд' температурын хэлбэлзэлд хүргэдэг. Эдгээр хурдацтай температурын хэлбэлзэл нь цаг хугацааны явцад мэдрэмтгий биологийн дээжийг алдагдуулж болзошгүй юм.

Үүний эсрэгээр, чөлөөт поршений хөлдөөгч нь огт өөр механик аргыг ашигладаг. Энэ нь хуучин каскадын гогцоонд олдсон 20 ба түүнээс дээш хөдөлгөөнт хэсгүүдээс холддог. Үүний оронд энэ нь үндсэндээ хоёр хөдөлгөөнт хэсэгт тулгуурладаг: поршений болон нүүлгэн шилжүүлэгч. Эдгээр хэсгүүд нь үрэлтгүй хийн холхивч дээр жигд явдаг. Энэхүү энгийн байдал нь тосолгооны материалын хэрэгцээг арилгадаг. Тосоор бөглөрсөн шугамууд нь ердийн каскадын хөлдөөгчид ихэвчлэн эвдэрсэн цэг юм.

Стандарт компрессор байхгүй тул систем нь тасралтгүй модуляцийг олж авдаг. Энэ нь хөргөлтийн хүчин чадлыг бодит цаг хугацаанд зохицуулдаг. Хөдөлгүүр нь гэнэт асаах, унтраахын оронд поршений цохилтыг яг дулааны ачаалалд тохируулан тохируулдаг. Энэхүү тогтворжсон горим нь ихэвчлэн кабинетийн температурыг ±1 ° C-д яг нарийн барьдаг. Та дээжийг илүү сайн хамгаалж, механик элэгдлийг эрс багасгадаг.

Лабораторийн эрчим хүчний 'Мөсөн уулын загвар': Шууд эрчим хүч ба дулаанаас татгалзах

Шууд цахилгаан зарцуулалт нь лабораторийн тоног төхөөрөмжийг шинэчлэх үед үнэлдэг хамгийн тодорхой үзүүлэлт юм. Хуучин нэгжүүдийн үйл ажиллагааны сугалааны хэмжээ цочирдмоор өндөр байна. 2015 оноос өмнө үйлдвэрлэсэн хуучин компрессорын нэгжүүд ихэвчлэн өдөрт 16-30 кВт.ц зарцуулдаг. Орчин үеийн каскадын системүүд сайжирч, ихэвчлэн өдөрт 9-12 кВт.ц ашигладаг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн Стирлинг хөлдөөгч нь ихэвчлэн өдөрт 6-8 кВт.цаг өндөр үр ашигтай ажилладаг.

Өдөр тутмын болон жилийн шууд эрчим хүчний хэрэглээний хурдан харьцуулсан задаргааг харцгаая. Доорх графикт цахилгаан эрчим хүчний дундаж үнэ кВт.цаг тутамд $0.12 байна.

Технологийн төрөл	Өдөр тутмын дундаж сугалаа (кВт цаг)	Тооцоолсон жилийн сугалаа (кВт.ц)	Тооцоолсон жилийн цахилгаан эрчим хүчний зардал
Хуучин каскад (2015 оноос өмнөх)	22.0	8030	963.60 доллар
Орчин үеийн каскадын систем	10.5	3,832	459.84 доллар
Чөлөөт поршений стирлинг систем	7.0	2,555	306.60 доллар

Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний шууд хэрэглээ нь мөсөн уулын зөвхөн оройг төлөөлдөг. Та HVAC далд ачааллыг тооцох ёстой. Аливаа ULT хөлдөөгчийг үйлдвэрийн халаагуур гэж төсөөлөөд үз дээ. Термодинамикийн 1-р хуульд үндэслэн тухайн нэгжийн зарцуулсан энерги бүр ватт нь эцэстээ өрөөнд дулаан болж дуусдаг.

Хэрэв та эрчим хүчний өлсгөлөн хөлдөөгчийг байрлуулбал танай байгууламжийн агааржуулалтын системийг илүү цагаар ажиллуулахыг албаддаг. Энэхүү эрчимтэй дулааны гаралтыг арилгах нь байгууламжийн нийт хөргөлтийн ачааллыг идэвхтэй бууруулдаг. Үүнийг бид дэд бүтцийн үржүүлэгч нөлөө гэж нэрлэдэг. Архитекторууд болон инженерүүд энэ дулааны өгөгдлийг ихэвчлэн ашигладаг. Тэд шинэ лаборатори барих эсвэл шинэчлэхэд HVAC-ийн тонн ба цахилгаан хавтангийн шаардлагыг багасгах боломжтой. Орчны дулааныг багасгах нь шууд бус эрчим хүчийг их хэмжээгээр хэмнэдэг.

Термодинамикийн үр ашиг ба гамшгийн нөхөн сэргээлт

Үр ашиг нь хөдөлгүүрээс давж гардаг. А Стирлинг хөлдөөгч нь термосифон хэмээх өвөрмөц хөргөлтийн дамжуулах механизм дээр суурилдаг. Таталцлын хүчээр ажилладаг энэхүү хоолой нь байгаль орчинд ээлтэй байгалийн хөргөлтийн бодис агуулдаг. Энэ нь хүйтнийг эргэлдүүлэхийн тулд тэг механик шахах энерги шаарддаг. Хүйтэн, хүнд хий нь таталцлын хүчээр унаж, шүүгээг хөргөнө, харин дулаан хий нь хөдөлгүүр рүү буцаж ирдэг.

Энэхүү загвар нь цахилгаан тасарсан үед гайхалтай давхар ашиг тусыг өгдөг. Термосифон нь угаасаа нэг талын дулааны хавхлагын үүргийг гүйцэтгэдэг. Уламжлалт компрессорын системүүд нь кабинетийн хананд нарийн төвөгтэй хоолойн гогцоог ашигладаг. Цахилгаан тасарсан үед эдгээр зэс гогцоонууд нь өрөөний дулааныг хүйтэн шүүгээ рүү буцааж өгч чаддаг. Термосифоны физик бүтэц нь энэ урвуу дулаан дамжуулахаас сэргийлдэг. Дулаан нь таталцлын эсрэг хоолойгоор амархан дамждаггүй.

Энэхүү нэг талын хавхлагын нөлөө нь дээжийн аюулгүй байдлыг эрс сайжруулдаг. Энэ нь байгууламжийн цахилгаан тасрах үед кабинетийг халаах хурдыг эрс хязгаарладаг. Таны биологийн дээж нь уламжлалт компрессорт суурилсан төхөөрөмжтэй харьцуулахад илүү удаан хугацаанд аюулгүй хөлддөг. Энэхүү дулааны буфер нь байгууламжийн менежерүүдэд яаралтай нөөц эрчим хүчний төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэхэд чухал нэмэлт цагийг өгдөг.

Худалдааг үнэлэх: Стирлинг хөлдөөгч таны лабораторид тохирох уу?

Термодинамикийн давуу тал нь тодорхой боловч лабораторийн бүх хувилбарт тохирох ганц технологи байдаггүй. Та флотыг бүхэлд нь шинэчлэхээс өмнө практик давуу талыг үнэлэх ёстой.

Хэрэглэхэд тохиромжтой тохиолдол

• Өндөр мэдрэмжтэй биологийн хувьд хэт нягт температурын жигд байдлыг шаарддаг байгууламжууд.

• Хаалга нь удаан хугацаагаар хаалттай байдаг биологийн дээжийг урт хугацааны архивлах.

• Хамгийн бага механик засвар үйлчилгээний тасалдал шаарддаг алслагдсан лабораторийн байршил.

• Сансрын хязгаарлагдмал эсвэл дуу чимээ ихтэй орчинд ажилладаг судалгааны далавчнууд.

Хүүхэд үрчлэн авах эрсдэл ба хязгаарлалт

• Урьдчилсан зардал ба өдөр тутмын хэмнэлт: Хамгийн нийтлэг саад бол худалдан авалтын анхны зардал юм. Худалдан авах үнэ нь стандарт каскадын загвараас ихэвчлэн өндөр байдаг. Нэмж дурдахад энэхүү шинэ технологийн хоёрдогч эсвэл ашигласан тоног төхөөрөмжийн зах зээл харьцангуй төлөвшөөгүй хэвээр байна.

• Дулааны ачаалалд хариу үйлдэл үзүүлэх чадвар: Стирлингийн хөдөлгүүрүүд нь тогтворжсон төлөвийн үр ашгийн хувьд өндөр байдаг. Гэсэн хэдий ч тэд гэнэтийн, их хэмжээний дулааны ачааллын үед температурыг бага зэрэг удаашруулж чаддаг. Хэрэв та хаалга нь байнга онгойдог өндөр ачаалалтай биобанк ажиллуулдаг бол оронд нь хүнд даацын, илүүдэлтэй олон компрессорын системийг үнэлэх шаардлагатай байж магадгүй юм.

Хөлийн ул мөрийг анхаарах зүйлс

Урьдчилсан зардал өндөр байгаа хэдий ч ул мөрийн үр ашиг нь ихэвчлэн масштабыг заадаг. А stirling хөлдөөгчид ихэвчлэн стандарт нэгжийн доод хэсэгт байдаг том хос компрессортой орон сууц байдаггүй. Энэхүү дутуу механик бөөнөөр нь шүүгээний үнэ цэнэтэй дотоод зайг чөлөөлдөг. Та ихэвчлэн ижил квадрат метр талбайд 2 мл-ийн дээжийн шилийг илүү их хэмжээгээр хадгалах боломжтой. Шалны орон зайн нягтралыг нэмэгдүүлэх нь хөл хөдөлгөөн ихтэй судалгааны байгууламжуудын хувьд чухал ялалт юм.

Бизнесийн жишээг бий болгох: Дагаж мөрдөх байдал ба дараагийн алхамууд

Анхны урамшууллыг зөвтгөхийн тулд худалдан авалтын багууд наалтны үнийг харах ёстой. Та сонирхогч талуудад зориулсан иж бүрэн, өгөгдөлд тулгуурласан хэргийг бий болгох хэрэгтэй.

Нэгдүгээрт, худалдан авагчдад тоног төхөөрөмжийн урьдчилсан үнийг орон нутгийн өдөр тутмын кВт.ц цахилгааны тарифтай харьцуулахыг зааж өгнө үү. Та мөн HVAC хөргөлтийн боломжит бууралт болон засвар үйлчилгээний боломжит зөрүүг шалгах хэрэгтэй. Газрын тосгүй, үрэлт багатай загвар нь ерөнхийдөө цаг хугацааны явцад цөөн тооны уламжлалт үйлчилгээний оролцоо шаарддаг.

Дараа нь, хэрэглээний хөнгөлөлтийг түрэмгийлээрэй. Орон нутгийн үйлчилгээ үзүүлэгчид эдгээр нэгжүүдийг Energy Star үр ашгийн хөтөлбөрийн хүрээнд ангилдаг. Олон эрчим хүчний компаниуд хуучин каскадын нэгжийг солихын тулд ихээхэн хэмжээний бэлэн мөнгөний хөнгөлөлт санал болгодог. Эдгээр хөнгөлөлтүүд нь анхны худалдан авалтын зардлын тодорхой хэсгийг шууд нөхөх боломжтой.

Зохицуулалтын зохицуулалт нь бас нэг чухал хүчин зүйл юм. Орчин үеийн өндөр үр ашигтай төхөөрөмжүүд нь тоон температурын бүртгэл болон хазайлтын дохиололыг бүрэн дэмждэг. Эдгээр өгөгдөл хянах боломжууд нь FDA 21 CFR Part 11 болон ЕХ-ны GMP-ийг дагаж мөрдөхөд зайлшгүй шаардлагатай.

Та шинэчлэхэд бэлэн болсон үедээ богино жагсаалт гаргах энгийн логикийг дагана уу:

1. Өөрийн хуучин ULT флотын өдөр тутмын эрчим хүчний зарцуулалт болон дулааны гаралтыг аудит хийж суурь үзүүлэлтийг тогтооно.

2. Төсвөө эцэслэхээсээ өмнө орон нутгийн нийтийн аж ахуйн үйлчилгээ үзүүлэгчийнхээ хөнгөлөлтөд хамрагдах тусгай шаардлагыг үнэл.

3. Товч жагсаалтад орсон тоног төхөөрөмж нийлүүлэгчдээсээ урт хугацааны үйл ажиллагааны харьцуулалтыг хүсэх.

Дүгнэлт

Энэхүү хөргөлтийн технологийн гайхалтай эрчим хүчний хэмнэлт нь ажил дээрээ термодинамикийг ашиглах явдал юм. Бид механик харгис хүчнээс татгалзаж, ухаалаг, модуляцлагдсан дулаан солилцоо руу шилжиж байна. Шинэчлэх нь шууд цахилгааны төлбөрийг бууруулж, таны байгууламжийн агааржуулалтын ачааллыг эрс багасгана.

Техник хангамжийн анхны зардал нь төсвийг нарийн тооцоолохыг шаарддаг ч үр дүнд нь үйл ажиллагааны давуу тал нь мэдэгдэхүйц юм. Цаашилбал, термосифоны физик дизайн нь гэнэтийн цахилгаан тасрах үед дээжийн онцгой хамгаалалтыг өгдөг.

Дараагийн практик алхам бол одоо байгаа хөлдөөгчийн паркаа өнөөдөр тоол. Долоон жилээс дээш настай каскадын нэгжүүдийг тодорхойлж, тогтвортой солих стратегиа баталгаажуулахын тулд орон нутгийн үйл ажиллагааны шинжилгээг явуулна уу.

Түгээмэл асуултууд

А: Stirling хөлдөөгчид стандарт хөргөгч хэрэглэдэг үү?

Х: Үгүй. Тэд хуучин CFC эсвэл HFC-ээс бүрэн зайлсхийдэг. Үүний оронд байгаль орчинд ээлтэй, дэлхийн дулаарлын хэт бага потенциал (GWP) байгалийн хийг ашигладаг. Дотоод хөдөлгүүр нь бүрэн битүүмжилсэн гелий дээр суурилдаг бол хөргөх хоолой нь маш бага хэмжээний байгалийн этан ашигладаг.

А: Лабораторийн нөхцөлд Stirling хөлдөөгчид мэдэгдэхүйц чимээгүй байна уу?

Х: Тийм ээ. Хүнд каскадын компрессоруудыг устгаж, гэнэт зогсох, явах циклийг багасгах нь децибелийн гаралтыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг. Энэхүү тогтвортой, чимээгүй ажиллагаа нь өдөр тутмын эргономикийг, ялангуяа жижиг эсвэл хөл хөдөлгөөн ихтэй судалгааны лабораторид ихээхэн сайжруулдаг.

А: Засвар үйлчилгээ нь стандарт ULT хөлдөөгчөөс юугаараа ялгаатай вэ?

Х: Засвар үйлчилгээ нь илүү энгийн. Тосгүй, хоёр хөдөлгөөнт загвар нь газрын тосны бүртгэл, элэгдсэн компрессорын хавхлагууд зэрэг нийтлэг эвдрэлийн цэгүүдийг бүрэн арилгадаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв битүүмжилсэн хөдөлгүүр өөрөө ховор гэмтэлтэй тулгарвал энэ нь ердийн HVAC техникч биш харин үйлдвэрийн тусгай үйлчилгээ шаарддаг.