Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια συγκριτική ανάλυση της ομοιομορφίας θερμοκρασίας και της απόδοσης σε συστήματα ψύξης χαμηλής θερμοκρασίας, εξετάζοντας συγκεκριμένα ερμητικούς συμπιεστές, κινητήρες ελεύθερων εμβόλων και μηχανές πολυσυμπιεστών. Μέσω ενός συνδυασμού πειραματικών δοκιμών – συμπεριλαμβανομένης της 24ωρης παρακολούθησης θερμοκρασίας, προσομοιώσεων ανοίγματος θυρών, εκτιμήσεων διακοπής ρεύματος και δοκιμών πήξης – και οικονομετρικής μοντελοποίησης χρησιμοποιώντας παλινδρόμηση δεδομένων πίνακα, αυτή η έρευνα διερευνά τους κρίσιμους παράγοντες απόδοσης κάθε συστήματος. Τα βασικά ζητήματα περιλαμβάνουν τη σταθερότητα της θερμοκρασίας, την απόδοση και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, στο πλαίσιο των σχετικών κανονιστικών πλαισίων και των βιομηχανικών προτύπων. Η μελέτη αποκαλύπτει σημαντικές διαφοροποιήσεις στην απόδοση και τη θερμοκρασία μεταξύ των διαφορετικών τύπων καταψυκτών. Ο ερμητικός συμπιεστής παρουσίασε τη μεγαλύτερη σταθερότητα και την καλύτερη ικανότητα να διατηρεί χαμηλές θερμοκρασίες σε συνθήκες διακοπής ρεύματος και κατά τη διάρκεια της πήξης, ενώ οι πολυσυμπιεστές, παρά την ανωτερότητά τους σε κάποιες παραμέτρους, εμφάνισαν μεγαλύτερους χρόνους διακοπής εκτός προδιαγραφών. Η μηχανή ελεύθερου εμβόλου είχε ταχεία απόδοση σε διαδικασίες πήξης αλλά και πρόσβαση σε θερμοκρασίες που απαιτούν προσοχή. Αυτή η έρευνα ενημερώνει τη λήψη στρατηγικών αποφάσεων για την επιλογή των κατάλληλων τεχνολογιών ψύξης σε βιοϊατρικές, φαρμακευτικές και άλλες ευαίσθητες εφαρμογές αποθήκευσης, τονίζοντας την ανάγκη εξισορρόπησης των χαρακτηριστικών απόδοσης με τους στόχους βιωσιμότητας και τους περιορισμούς κόστους. Τα αποτελέσματα συμβάλλουν στη βαθύτερη κατανόηση του σχεδιασμού και της λειτουργίας του συστήματος ψύξης, υποστηρίζοντας τελικά βελτιωμένες πρακτικές για τη διατήρηση πολύτιμων υλικών.

This thesis presents a comparative analysis of temperature uniformity and performance in low-temperature refrigeration systems, specifically examining hermetic compressors, free-piston motors, and multi-compressor machines. Through a combination of experimental testing – including 24-hour temperature monitoring, door opening simulations, power failure assessments, and freeze tests – and econometric modeling using panel data regression, this research investigates the critical performance factors of each system. Key issues include temperature stability, performance, and environmental impacts, within the context of relevant regulatory frameworks and industry standards. The study reveals significant variations in performance and temperature between different types of freezers. The hermetic compressor exhibited the greatest stability and ability to maintain low temperatures under power outage conditions and during freezing, while the multicompressors, despite their superiority in some parameters, exhibited longer out-of-specification outage times. The free-piston machine had rapid performance in freezing processes but also access to temperatures requiring attention. This research informs strategic decision-making for the selection of appropriate refrigeration technologies in biomedical, pharmaceutical, and other sensitive storage applications, highlighting the need to balance performance characteristics with sustainability goals and cost constraints. The results contribute to a deeper understanding of refrigeration system design and operation, ultimately supporting improved practices for preserving valuable materials.