L’Institut de biologie moléculaire (IMB) est un centre d’excellence en sciences de la vie situé à Mayence, en Allemagne. Il mène des recherches universitaires sur la biologie du développement, l’épigénétique et la réparation de l’ADN en vue de mieux comprendre comment nous nous développons, nous nous adaptons à notre environnement, nous vieillissons et nous développons des maladies, comme le cancer. Son travail est reconnu mondialement.
L’IMB emploie 160 personnes, dont certains des plus grands experts scientifiques au monde en bioinformatique, cytométrie, histologie, microscopie haut de gamme, analyse puces et séquençage d’ADN de nouvelle génération. Il est installé dans un complexe de laboratoires ultra-moderne, équipé de technologies de pointe. Ayant pour priorités, entre autres, une performance supérieure, la durabilité et la réduction des coûts d’exploitation, l’IMB a choisi d’équiper ses installations principales de congélateurs ultra-basse température -86 °C et -150 °C de PHCbi, tous deux dotés de condensateurs refroidis par eau.
Les travaux de recherche de l’IMB portent sur une grande variété de types de matériel biologique, notamment des lignées cellulaires humaines, des échantillons de tissus et des clones de protéines humaines. Tout ce matériel doit être stocké à des températures ultra-basses, avant que les acides nucléiques et les protéines ne soient extraits pour des recherches ultérieures. Avec des applications médicales et de recherche aussi importantes, l’IMB avait besoin de congélateurs offrant les plus hauts niveaux de performance et de fiabilité pour stocker en toute sécurité ces échantillons précieux, souvent irremplaçables. Les
installations de l’IMB ont été spécialement conçues pour minimiser la consommation d’énergie et économiser les ressources. C’est pourquoi, dans la mesure du possible, les équipements tels que les congélateurs, les centrifugeuses, les systèmes laser et les tables de travail stériles sont refroidis par eau plutôt que par air, ce qui réduit les coûts et améliore l’efficacité. L’utilisation des équipements est optimisée par le partage des ressources entre plusieurs utilisateurs issus de différents groupes de recherche.
L’IMB a choisi 25 congélateurs -86 °C ultra-basse température MDF-U74V de PHCbi et quatre congélateurs cryogéniques -150 °C MDF-C2156VAN de PHCbi. Tous les congélateurs ont été équipés d’un condensateur refroidi par eau en option et utilisent le système de refroidissement par eau centralisé d’IMB. Les congélateurs -86 °C ultra-basse température de 728 litres, peu encombrants, et à meilleure efficacité énergétique, sont utilisés pour stocker une collection de plus de 25 000 différents clones codeurs de protéines humaine, tandis que les congélateurs cryogéniques -150 °C de grande capacité (231 litres) contiennent un grand nombre de lignées cellulaires humaines, lignées cellulaires tumorales et échantillons de tissu.
« Ce que nous aimons le plus des congélateurs PHCbi, c’est qu’ils offrent un environnement très stable et constant sans fluctuation de la température », a déclaré M. Korn, ancien directeur des installations principales et de la technologie chez IMB1. « Les portes intérieures isolées réduisent les changements de température lorsque le congélateur est ouvert et il y a suffisamment d’espace pour de grandes boîtes. Un vaste choix d’agencements d’étagères offre la flexibilité nécessaire pour répondre aux besoins de stockage de nos différents groupes de recherche. Les congélateurs sont très faciles à utiliser et nous apprécions le fait que l’interrupteur principal soit placé sur le côté.
Cela signifie qu’il n’y a aucun risque d’arrêt accidentel de l’appareil — un danger reconnu lorsque cet interrupteur est placé sur le panneau avant. »
Performances et fiabilité avancées
L’isolation VIP de PHCbi réduit considérablement l’encombrement global et optimise l’efficacité énergétique des congélateurs par rapport aux congélateurs à isolation traditionnelle, tout en offrant une excellente uniformité de la température.
Les congélateurs -150 °C MDF-C2156VAN de PHCbi sont dotés d’un système de réfrigération en cascade spécialement conçu avec des compresseurs Cool Safe®. Ces compresseurs spécifiques à l’application utilisent des procédés novateurs de rétroaction du réfrigérant pour réduire rapidement la température du compresseur, minimiser la sortie de chaleur et allonger la durée de vie du compresseur, augmentant ainsi la durabilité des congélateurs. Les températures à l’intérieur des congélateurs sont extrêmement uniformes.
Intégration parfaite dans un système économe en énergie
Un grand nombre des congélateurs ultra-basse température de PHCbi sont dotés d’un nouvel échangeur thermique à tube capillaire perfectionné, qui augmente considérablement leur efficacité générale. L’optimisation des surfaces d’échange thermique disponibles permet d’augmenter la fiabilité du système et de réduire la consommation d’énergie. De plus, certains modèles peuvent être fournis avec un condensateur refroidi par eau en option qui permet aux laboratoires dotés d’un système de recirculation d’eau froide, comme l’IMB, de réduire leurs besoins en climatisation dans le local des congélateurs, de réutiliser l’énergie thermique ailleurs et de réaliser encore plus d’économies.
Pour obtenir des températures ultra-basses, il faut un échange thermique important à différents stades de la réfrigération. Le condensateur, qui est l’endroit où le gaz réfrigérant chaud à haute pression est refroidi au point de devenir un liquide, est le composant le plus intensif de l’équation d’échange thermique. Dans un congélateur ultra-basse température refroidi par air, toute la chaleur est ensuite libérée dans l’air ambiant. Cette énergie thermique est perdue dans l’environnement et, dans la plupart des cas, doit être évacuée du bâtiment à l’aide de la climatisation, ce qui nécessite beaucoup d’énergie supplémentaire. Si le système de climatisation tombe en panne pour quelque raison que ce soit, la pièce risque de se réchauffer relativement rapidement.
Les congélateurs ultra-basse température refroidis par eau de PHCbi intègrent un échangeur thermique à double plaque qui optimise le transfert d’énergie thermique du réfrigérant vers un circuit d’eau fermé. Étant donné que l’eau est plus efficace que l’air pour évacuer la chaleur, l’efficacité du compresseur est améliorée, ce qui signifie que la consommation d’énergie d’un congélateur ultra-basse température refroidi par eau peut être réduite de 15 à 20 % par rapport à un modèle équivalent refroidi par air. Étant donné que la chaleur est évacuée par l’eau, le système de climatisation est beaucoup moins sollicité, ce qui se traduit par des économies supplémentaires. L’énergie extraite par le système de refroidissement par eau peut être utilisée à d’autres fins à l’intérieur de l’installation (chauffage de l’eau pour se laver les mains ou chauffage du bâtiment), réduisant ainsi les coûts énergétiques à l’échelle du site. Outre les avantages environnementaux et financiers, un système refroidi par eau peut également améliorer les performances du congélateur et la protection des échantillons.
La plus grande capacité de refroidissement par eau entraîne une réduction du temps de descente de la température jusqu’à 40 %, ce qui signifie un retour plus rapide de la température après l’ouverture de la porte et une meilleure sécurité des échantillons. Si le système de climatisation du local des congélateurs tombe en panne, la pièce se réchauffe moins rapidement, car moins de chaleur est libérée dans la pièce, ce qui aide à maintenir le fonctionnement du congélateur et à protéger les échantillons.
« Avec moins de chaleur dissipée dans le local des congélateurs, seule une ventilation est nécessaire, plutôt qu’une climatisation, qui non seulement nécessite de l’énergie mais gaspille de la chaleur. L’eau circule à 18 °C et quitte les congélateurs à 23–24 °C. Cependant, cette énergie thermique n’est pas gaspillée, car l’eau chauffée est utilisée pour le chauffage central de l’ensemble du bâtiment », explique M. Korn. « Avec plus de 100 instruments dans l’IMB connectés au système de refroidissement par eau, seuls quelques laboratoires et salles de mesure nécessitent un refroidissement actif. Par conséquent, l’IMB peut réduire les coûts énergétiques et respecter l’environnement. » L’IMB utilise également des instruments et des équipements, tels que des congélateurs, à la limite de leur capacité pour optimiser l’efficacité. Les congélateurs de PHcbi sont regroupés dans une zone dédiée afin d’utiliser un système centralisé de surveillance et d’alarme, qui vérifie en permanence la température, l’alimentation électrique et l’eau de refroidissement de tous les appareils.
« Bien qu’initialement plus coûteux que les congélateurs équivalents refroidis par air, l’IMB a choisi les condensateurs refroidis par eau pour consommer moins d’énergie et réaliser des économies importantes à moyen et long terme. Nous sommes convaincus que c’est la voie à suivre pour l’avenir », a fait remarquer le Dr Korn. « L’installation des congélateurs a vraiment été très simple pour nous — Les congélateurs sont arrivés, ils ont été branchés à l’eau de refroidissement puis allumés et ils ont fonctionné !
Depuis, PHCbi a introduit une option hybride de refroidissement par eau pour ses congélateurs de la gamme Eco (MDF-DU300H, MDF-DU500VH et MDF-DU700VH). Ce système hybride offre une sécurité des échantillons encore meilleure car il permet au congélateur de fonctionner par l’intermédiaire d’un condensateur refroidi par air. Ainsi, si pour une raison quelconque, le système de refroidissement par eau tombe en panne, les échantillons sont toujours protégés dans ces circonstances exceptionnelles.
Le refroidissement par eau est une solution idéale pour toute installation équipée d’un système de recirculation d’eau froide, car il permet non seulement de réaliser de grandes économies d’énergie et de réduire l’impact environnemental, mais aussi d’améliorer encore davantage les performances et la sécurité des échantillons.