In un'epoca in cui la sostenibilità e l'efficienza energetica non sono solo parole d'ordine ma requisiti essenziali, i laboratori di tutto il mondo devono affrontare la sfida di ridurre al minimo la loro impronta ambientale. In particolare, i congelatori a bassissima temperatura (ULT), che operano continuamente a -80 °C, sono noti per il loro elevato consumo energetico. Tuttavia, le innovazioni tecnologiche e la crescente consapevolezza ambientale stanno portando a una nuova generazione di apparecchi che non solo conservano i campioni in modo sicuro, ma riducono anche drasticamente il consumo energetico. Questo articolo esamina gli ultimi sviluppi dei congelatori ULT ad alta efficienza energetica e confronta i modelli principali in termini di risparmio energetico e sostenibilità.
Categorizzazione tecnologica degli attuali sistemi ULT
Sono molti i fornitori moderni di sistemi di surgelazione che si contendono un posto fisso nei laboratori del mondo delle scienze biologiche. Il mercato è caratterizzato da un mix variopinto di produttori affermati con decenni di esperienza e giovani sfidanti con concetti nuovi. Questi dispositivi sono strumenti fondamentali per la ricerca, la logistica delle biobanche e lo sviluppo farmaceutico, eppure raramente si osserva da vicino cosa succede sotto il cofano.
Una cosa è chiara: i requisiti per i congelatori ULT stanno aumentando, non solo in termini di capacità di stoccaggio o stabilità della temperatura, ma sempre più anche per quanto riguarda l'efficienza energetica e la compatibilità ecologica. La questione del consumo energetico non è più un "nice to have", ma un criterio decisionale misurabile, soprattutto alla luce del regolamento sui gas fluorurati, che nel 2025 scatenerà una nuova ondata di pressione normativa. (Notizie sul regolamento sui gas fluorurati)
In questa analisi ci concentriamo volutamente sul modello tecnico più diffuso sul mercato: il sistema a cascata. Esso costituisce la spina dorsale del mondo ULT. Abbiamo tralasciato altri approcci, come il sistema DualCool con due circuiti di raffreddamento separati. Non perché siano irrilevanti, ma perché ci concentriamo sul sistema a cascata per una migliore comparabilità. Altri concetti di raffreddamento, come il principio del pistone, sono stati deliberatamente esclusi perché semplicemente non hanno raggiunto una presenza significativa sul mercato.
Uno sguardo al mercato rivela i nomi più noti: Eppendorf, Thermo Fisher e PHCbi hanno caratterizzato per anni l'immagine dei fornitori affermati. Tuttavia, nuovi concorrenti stanno crescendo all'ombra di questi ultimi, soprattutto in Asia. Haier, ad esempio, non è più un concorrente di puro prezzo. L'azienda sta effettuando investimenti mirati in tecnologia, sta ampliando le proprie reti di assistenza e sta quindi acquisendo un profilo più elevato nel mercato europeo, entrando così a far parte del nostro confronto.
Per la nostra valutazione, prendiamo come esempio i congelatori ULT con un volume di lavoro di circa 700 litri e ci concentriamo sull'uso di refrigeranti ecologici, perché questo è l'unico modo per confrontare veramente prestazioni e sostenibilità. Iniziamo con un'occhiata alla tecnologia alla base dell'efficienza energetica.
Efficienza energetica messa alla prova
In un settore in cui il consumo energetico e la sostenibilità non sono solo fattori di costo ma anche di immagine, non è più sufficiente affidarsi alle schede tecniche. Oggi l'efficienza energetica non si limita a un basso valore di consumo indicato nella brochure, ma è il risultato di diversi parametri interconnessi. Per consentire una valutazione realistica e pratica, in questo capitolo esaminiamo quattro criteri tecnici chiave, ipotizzando un tipico piccolo parco macchine di cinque congelatori ULT. La scalabilità verso l'alto deve essere esplicitamente presa in considerazione: Con ogni apparecchiatura aggiuntiva, gli effetti sul consumo energetico, sul clima interno e sulla sicurezza operativa aumentano in modo significativo.
Consumo di energia dei congelatori ULT
Il consumo energetico puro in kWh/giorno è ancora un ovvio punto di partenza per valutare l'efficienza. In pratica, infatti, apparecchi dal design simile possono avere valori drasticamente diversi, a seconda del tipo di compressore, del concetto di isolamento, della guarnizione della porta e della tecnologia di controllo.
Con un parco macchine di cinque apparecchi, la differenza tra un modello efficiente e uno obsoleto può rapidamente ammontare a diverse migliaia di kilowattora all'anno. Il consumo di energia non è quindi solo un parametro tecnico, ma una leva economica tangibile, soprattutto con l'aumento dei prezzi dell'energia.
La dissipazione del calore dei congelatori ULT nell'ambiente
Gran parte dell'energia che entra in un elettrodomestico viene inevitabilmente rilasciata sotto forma di calore, che finisce in laboratorio. Il risultato è un carico aggiuntivo per il condizionamento dell'ambiente, che a volte può raggiungere il 30% del consumo originale del congelatore.
Questo punto diventa più importante con il numero di apparecchi. Con cinque apparecchi, l'effetto è chiaramente percepibile, mentre con dieci apparecchi la dissipazione del calore diventa rapidamente un problema infrastrutturale importante. Più efficiente è non solo l'apparecchio, ma anche la sua integrazione nel concetto di ambiente, più sostenibile è l'intera soluzione.
Manutenibilità e affidabilità
L'efficienza energetica non deve essere un incubo per la manutenzione. Con i refrigeranti verdi in particolare, l'accesso ai componenti e la disponibilità di partner di assistenza sono fondamentali. Un apparecchio che è "efficiente solo in laboratorio" perde rapidamente il suo vantaggio se i pezzi di ricambio impiegano settimane ad arrivare o se il tecnico è in difficoltà.
Alcuni fornitori si affidano a componenti modulari e a opzioni diagnostiche chiaramente strutturate. Ciò riduce i tempi di inattività e aumenta la facilità di manutenzione. Allo stesso tempo, si riducono i requisiti di formazione per i tecnici, un aspetto che diventa molto più importante con l'aumentare del numero di dispositivi.
Un apparecchio che funziona in modo efficiente ma che si rompe spesso è un pessimo affare. L'affidabilità effettiva nel funzionamento continuo - al di sotto dei -80 °C - è quindi forse il fattore più importante di tutti. Dopo tutto, un guasto imprevisto può mettere a rischio non solo i costi operativi, ma anche interi progetti di ricerca.
Una buona valutazione dell'efficienza deve quindi includere anche il tempo medio tra i guasti (MTBF) e la disponibilità di parti di ricambio. Vale la pena di considerare le strategie di sostituzione e gli accordi sul livello di servizio come parte del concetto generale quando ci sono cinque o più dispositivi.
Diamo quindi un'occhiata alle cifre e addentriamoci subito nel primo capitolo: il consumo energetico dei dispositivi attuali.
Il consumo energetico dei congelatori ULT
Nello specifico: abbiamo consultato i siti web dei principali produttori (al maggio 2025) e abbiamo selezionato l'attuale modello di punta con tecnologia a cascata, un volume utile di circa 700 litri e un refrigerante ecologico - l'obiettivo: un confronto il più possibile oggettivo e trasparente, senza differenze gonfiate artificialmente.
È importante capire che il consumo energetico dichiarato è sempre misurato in condizioni di prova definite. I produttori specificano sia la temperatura ambiente (RT) sia la temperatura target all'interno dell'abitazione, di solito -80 °C, ma occasionalmente anche -70 °C. Questi due parametri hanno un'influenza significativa sul consumo energetico: temperature ambiente più basse riducono il carico sulle unità di raffreddamento, mentre condizioni più calde aumentano significativamente il fabbisogno energetico.
Per questo motivo, oltre al consumo energetico, la nostra panoramica elenca anche le temperature ambiente e le temperature target definite dal produttore:
I candidati
| Modello | Produttore | Volume utile (L) | Consumo di energia (kWh/giorno) | RT definita / temp. impostata. | Refrigerante | Certificazione |
| CryoCube F740Hi | Eppendorf | 740 | 10.5 | 20°C / -80°C | R290/R170 | ENERGY STAR |
| TSX50086FA | Thermo Fisher | 682 | 7.8 | 20°C / -80°C | R290/R170 | ACT, ENERGY STAR® |
| DW-86L729BP | Haier | 729 | 8 | n.d. / n.d. | R290/R170 | ENERGY STAR |
| MDF-DU703VH-PE | PHCbi | 729 | 5.4 | 23°C / -80°C | R290/R170 | RoHS, ENERGY STAR |
(Fonte del consumo energetico: ENERGY STAR)
Questo crea trasparenza sulle condizioni di prova senza "correggere" matematicamente i valori. Sarebbe troppo dispendioso in termini di tempo e non vogliamo modificare i dati dei produttori, anche se gli ambienti di prova più freddi portano a valori di consumo inferiori; si tratta di condizioni di laboratorio, non di scenari di utilizzo realistici. Tuttavia, i dati possono servire da guida per classificare meglio i valori.
Purtroppo non disponiamo di informazioni specifiche da parte di Haier sulle condizioni di misurazione. Ciò rende ancora più preziosi i dati di consumo dettagliati di PHCbi, che è un importante modello di riferimento con il massimo RT.
Classificazione dell'etichetta ENERGY STAR
Aprire i dettagli
ENERGY STAR è un marchio internazionale di efficienza energetica creato originariamente dall'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente (EPA) degli Stati Uniti. Riconosce gli apparecchi che funzionano con un'efficienza energetica superiore alla media, ossia che consumano meno elettricità della media del mercato a parità di prestazioni.
Il marchio è riconosciuto in tutto il mondo come un sigillo di approvazione affidabile e indipendente per le apparecchiature di laboratorio, i frigoriferi, i computer, l'illuminazione e le apparecchiature per ufficio, tra le altre cose.
Perché ENERGY STAR è particolarmente importante per i congelatori ULT?
- La partecipazione è volontaria, ma testata: questo crea fiducia.
- I congelatori ULT funzionano 24 ore al giorno, 365 giorni all'anno, quindi il consumo energetico è fondamentale.
- I congelatori certificati ENERGY STAR soddisfano requisiti rigorosi in termini di efficienza energetica, comportamento di raffreddamento e consumo in standby.
Il bilancio energetico risultante per 5 apparecchi/anno:
| Modello | Consumo annuo di energia (kWh) | Costi annuali dell'elettricità (0,29 / kWh) |
| CryoCube F740Hi | 19'162.5 | 5'557.10 CHF |
| TSX50086FA | 14'235.0 | 4'128.15 CHF |
| DW-86L729BP | 14'600.0 | 4'234.00 CHF |
| MDF-DU703VH-PE | 9855.0 | 2'857.95 CHF |
Conclusione: l'energia è (solo) metà della verità
Se si considera il funzionamento realistico di una piccola flotta di 5 dispositivi e si ipotizza un prezzo medio dell'elettricità di 29 centesimi di franchi svizzeri/kWh (a partire da maggio 2025), si notano differenze significative nei costi operativi annuali.
→ Il potenziale di risparmio del consumatore più piccolo rispetto a quello più grande è di circa 2.699 franchi svizzeri all'anno e del parco veicoli, solo grazie all'elettricità.
Ma l'energia è solo uno dei tanti fattori che la influenzano. Nel prossimo capitolo mostreremo come la dissipazione del calore, la facilità di manutenzione, l'affidabilità e l'idoneità per i campioni termosensibili abbiano un'influenza decisiva sul quadro generale, e come prendere una decisione sostenibile a lungo termine che non sia solo economica ma anche ecologica.
La potenza termica dei congelatori ULT
Ovunque circoli elettricità, si genera calore, soprattutto nei dispositivi che operano a -86 °C giorno e notte. I congelatori a bassissima temperatura (ULT) sono tra i più grandi "radiatori" interni dei laboratori, anche quando si congelano. Il calore disperso emesso non solo inquina l'aria ambiente, ma costringe anche i condizionatori delle strutture di ricerca a lavorare costantemente di più. E questo costa, non solo in termini di elettricità, ma anche di tecnologia e benessere a lungo termine.
Lo scopo di questo capitolo è quello di quantificare il carico termico dei quattro modelli a confronto, calcolare lo sforzo di raffreddamento aggiuntivo (con un COP tipico di 3,3*) e mostrare i costi operativi nascosti causati da congelatori ad alto consumo energetico.
Che cos'è il COP (Coefficiente di prestazione)?
Aprire i dettagli
Il coefficiente di prestazione, o COP, descrive l'efficienza di un sistema di raffreddamento. Indica la quantità di energia termica (in kWh) che un sistema di raffreddamento può dissipare con un chilowattora di energia elettrica.
* Un COP di 3,3 significa:
- Per 1 kWh di elettricità, il sistema può rimuovere 3,3 kWh di calore da una stanza.
Oppure il contrario:
- Per dissipare 1 kWh di calore, occorrono circa 0,3 kWh di elettricità (perché 1 ÷ 3,3 ≈ 0,303).
Perché è importante:
Il calore residuo di un congelatore ULT diventa un carico supplementare per il raffreddamento della stanza. Più alto è il COP, più efficiente è la rimozione di questo calore, con un impatto diretto sul consumo di elettricità e sui costi di raffreddamento. Un COP tipico dei moderni sistemi di raffreddamento a split o di precisione nei laboratori è compreso tra 3 e 4 - noi calcoliamo prudentemente 3,3 come ipotesi realistica).
Bilancio termico e costi di climatizzazione a confronto
| Modello | Calore di scarto all'anno (kWh) | Fabbisogno aggiuntivo di raffreddamento (kWh / anno) | Costi di raffreddamento a 0,29 CHF / kWh |
| CryoCube F740Hi | 19'162.5 | 5'748 | 1'666.90 |
| TSX50086FA | 14'235.0 | 4'270 | 1'238.40 |
| DW-86L729BP | 14'600.0 | 4'380 | 1'270.20 |
| MDF-DU-703VH-PE | 9'855.0 | 2'957 | 857.60 |
Conclusione: il carico termico non è un problema secondario
La scelta di un congelatore più efficiente non solo riduce i costi diretti dell'elettricità, ma anche quelli indiretti grazie al minor carico termico. Con 5 apparecchi, la differenza in termini di costi di raffreddamento aggiuntivi si fa sentire:
- 809,30 franchi all'anno tra Eppendorf e PHCbi
- 380,80 franchi all'anno tra Thermo Fisher e PHCbi
- 412,60 franchi all'anno tra Haier e PHCbi
Un congelatore economico non solo riduce il carico sul fornitore di energia, ma anche sul sistema HVAC. Meno compressori in funzione, picchi di temperatura più bassi e un clima più costante sono vantaggi concreti nella vita di tutti i giorni, soprattutto in spazi di laboratorio ristretti o dove c'è un carico termico combinato di parchi macchine.
Sicurezza e affidabilità della manutenzione
Poiché ci occupiamo solo di sistemi PHC in servizio attivo, non possiamo fare dichiarazioni dettagliate sulle pratiche di manutenzione di altri produttori, ma possiamo affermare con certezza quanto segue: PHC convince per la sua coerenza, qualità e assistenza a lungo termine.
Quando si tratta di sicurezza e affidabilità della manutenzione, ci concentriamo deliberatamente su PHCbi, poiché lavoriamo con questo marchio da molti anni come partner di supporto e conosciamo la sua qualità in prima persona. Nessun altro produttore del nostro portafoglio è sottoposto a manutenzione e assistenza con la stessa costanza di PHC, il che crea un giudizio affidabile basato sull'esperienza pratica.
PHCbi (ex Panasonic Biomedical) è attiva nel campo della tecnologia a bassissima temperatura da diversi decenni e si è affermata come uno dei principali attori a livello mondiale, in particolare in Svizzera. Questa lunga presenza sul mercato è una forte indicazione della sicurezza del prodotto e dell'affidabilità del servizio.
In quanto produttore giapponese, PHCbi è sinonimo di accuratezza tecnica, stabilità a lungo termine e precisione. La nostra esperienza di manutenzione lo conferma: I dispositivi hanno una bassissima suscettibilità ai guasti, gli intervalli di manutenzione sono lunghi e la fornitura di ricambi è eccellente, anche per i modelli più vecchi. In combinazione con una manutenzione lungimirante del prodotto e con generazioni compatibili, questo rende il PHC una scelta strategicamente sicura per i laboratori che si affidano alla stabilità operativa a lungo termine.
"Lavoro con gli elettrodomestici PHC da oltre 20 anni e sono sempre impressionato dalla loro qualità e durata. La precisione con cui i giapponesi progettano e testano i loro congelatori è davvero notevole".
Armando Paradiso, ingegnere frigorista VITARIS
Chi è il PHCbi
Origine e sviluppo
PHC Holdings Corporation (PHCHD) è un fornitore giapponese di dispositivi medici e soluzioni sanitarie con sede a Tokyo. L'azienda è stata fondata nel 1966 come SANYO Electric Biomedical Division. Nel 2012, SANYO è stata acquisita da Panasonic e i noti congelatori a bassissima temperatura sono stati temporaneamente commercializzati con il nome di Panasonic Biomedical. Dal 2018, l'azienda opera con il nome indipendente di PHC Holdings Corporation.
Da allora PHC si è sviluppata strategicamente e oggi opera come gruppo tecnologico globale specializzato in soluzioni di laboratorio, diagnostica e sanità digitale. L'azienda è attiva in oltre 125 Paesi e impiega circa 9.200 persone in tutto il mondo.
Ricerca e strategia
PHC investe costantemente in ricerca e sviluppo: Nel 2023, circa 6,3 miliardi di yen (~ 38 milioni di franchi svizzeri) saranno destinati a progetti di innovazione, in particolare nei settori delle scienze biologiche, della diagnostica e della gestione del diabete. L'azienda è quotata alla Borsa di Tokyo ed è sostenuta, tra gli altri, da KKR, Mitsui, Panasonic e L Catterton: una chiara indicazione del suo orientamento strategico a lungo termine e della sua sostanza tecnologica.
Questa cultura dell'innovazione si riflette anche nel continuo sviluppo di congelatori a bassissima temperatura (congelatori ULT). Da decenni, PHCbi si concentra sui progressi tecnologici con particolare attenzione all'efficienza energetica, all'affidabilità e alla sostenibilità:
- Nel 1993, PHC (allora ancora nota come SANYO) è stato il primo produttore a introdurre refrigeranti ecologici nei suoi congelatori ULT.
- Nel 1995, l'azienda è stata insignita del premio EPA per la protezione dell'ozono stratosferico per il suo lavoro pionieristico.
- La serie di modelli è iniziata con l'MDF-U71V con un consumo energetico di 21,4 kWh/giorno, seguito da una graduale ottimizzazione nei modelli successivi.
- Si può notare una chiara tendenza nelle generazioni U74V (18,3 kWh), U76V (13,5 kWh) e nella serie VIP ECO (DU702VH: 7,7 kWh, DU703VH: 5,4 kWh): ogni nuova generazione ha migliorato significativamente l'efficienza energetica.
Questa linea tecnologica è il risultato di un costante lavoro di ricerca e sviluppo: dai compressori a cascata più efficienti, all'isolamento sottovuoto VIP brevettato, ai precisi controlli a microprocessore con algoritmi di controllo adattivi. I modelli più recenti, come l'MDF-DU703VH, stabiliscono standard di prestazioni riducendo al minimo il consumo energetico.
PHC non si concentra solo su miglioramenti incrementali, ma anche su un'innovazione strategicamente controllata, con risultati misurabili nel corso di decenni. Chiunque investa in un modello PHC beneficia di un produttore che combina l'eccellenza tecnologica con una prospettiva a lungo termine.
Impegno in Svizzera: partnership con VITARIS
In Svizzera, VITARIS è partner di vendita delle apparecchiature di laboratorio PHCbi, in particolare dei congelatori a bassissima temperatura, dal 2015. Oltre alla vendita, alla formazione e alla messa in funzione, VITARIS fornisce anche assistenza tecnica e manutenzione a lungo termine.
Grazie a questa stretta partnership, PHCbi è in grado di garantire un'elevata qualità del supporto, tempi di risposta brevi e un'eccellente disponibilità di ricambi sul mercato svizzero. La continuità di questa collaborazione rafforza la fiducia dei clienti dei laboratori di ricerca, dell'industria e delle cliniche.
PHC è sinonimo di competenza ingegneristica giapponese, affidabilità a lungo termine ed espansione strategica nel settore sanitario. In combinazione con il supporto fornito da VITARIS, la PHCbi in Svizzera è oggi un fornitore premium non solo tecnico ma anche orientato al servizio nel campo della tecnologia a bassissima temperatura.
Conclusione
L'efficienza energetica, la sicurezza della manutenzione, il carico termico e la qualità dell'assistenza non sono elementi banali, ma sono determinanti per determinare l'affidabilità, l'economicità e la sostenibilità del funzionamento di un'apparecchiatura da laboratorio per molti anni. Le differenze sono misurabili, a volte anche gravi, e hanno un effetto notevole sui costi operativi, sul comfort della stanza e sulla sicurezza dei campioni sensibili.
Soprattutto nel campo della tecnologia a bassissima temperatura, non sono solo i valori tecnici a contare, ma anche l'esperienza a lungo termine, la disponibilità di ricambi e la competenza dell'assistenza. In questo caso, i marchi affermati sono chiaramente superiori: non solo offrono una tecnologia sofisticata, ma anche strutture di supporto consolidate, standard trasparenti e una solida rete di assistenza - fondamentale per i laboratori che non possono rischiare tempi di inattività.
I nuovi arrivati dall'Asia stanno visibilmente recuperando terreno in termini di efficienza energetica e attrezzature. Tuttavia, rimangono irrisolte questioni come l'assistenza locale, la fornitura di ricambi e l'affidabilità per 10-15 anni. Allo stato attuale, l'affidabilità operativa a lungo termine può essere stimata solo in misura limitata. Pertanto, chi investe in infrastrutture critiche dovrebbe pensare al di là del prezzo di acquisto. Sono più importanti i costi operativi calcolabili, i bassi rischi di guasto, l'efficiente manutenibilità e un produttore che possa essere contattato anche tra dieci anni. La soluzione più economica raramente è la migliore, soprattutto a lungo termine.
In qualità di partner di lunga data di PHCbi in Svizzera, siamo convinti che questi prodotti offrano attualmente la combinazione più equilibrata di efficienza energetica, affidabilità e facilità di manutenzione. PHC si concentra sull'autentico sviluppo tecnologico e sulla disponibilità a lungo termine, e questo si nota nel funzionamento quotidiano.
E l'effetto economico? Anche con un parco di cinque apparecchi, l'uso dei moderni congelatori può far risparmiare tra i 1.680 e i 3.508 franchi all'anno in termini di costi energetici, a seconda della situazione iniziale, della temperatura ambiente e del comportamento operativo. In tempi di aumento dei prezzi dell'energia e di crescenti requisiti di sostenibilità, questo è un chiaro vantaggio competitivo.
I congelatori ULT non sono beni di consumo a breve termine, ma investimenti per la sicurezza e il futuro.
Per questo vi consigliamo: Lasciatevi consigliare individualmente. Insieme troveremo la soluzione più adatta al vostro laboratorio: tecnicamente sofisticata, economicamente valida e sostenibile a lungo termine.
Avete domande su questo articolo?
Saremo lieti di aiutarvi.
