Różnica w zużyciu energii między pustą lodówką a lodówką wypełnioną butelkami wody

Mam około 12 butelek wody. Jeśli chcę zminimalizować zużycie energii przez moją lodówkę, czy powinienem umieścić te butelki w lodówce, czy je zostawić?

Lodówka działa poprzez pompowanie ciepła z wnętrza na zewnątrz. Ilość pracy, jaką musi wykonać, jest proporcjonalna do ilości ciepła wchodzącego do wnętrza (a także różnicy temperatur między wnętrzem a zewnętrzem).

Istnieją dwa sposoby, w jakie ciepło dostaje się do wnętrza:

• Wkładanie ciepłych przedmiotów do lodówki.
• Ciepło wycieka przez ściany lodówki.

Po włożeniu do lodówki ciepłej butelki wody powstaje przejściowe obciążenie związane z jej schładzaniem. Jednak gdy woda ostygnie, nie ma to dalszego wpływu na pracę, którą musi wykonać lodówka.

Ciepło wycieka do lodówki z szybkością proporcjonalną do różnicy temperatur między wnętrzem a zewnętrzem. Ten wyciek jest stały i nie ma na niego żadnego wpływu żadne przedmioty, które mogą znajdować się w lodówce.

Dlatego jeśli lodówka jest pusta, należy ją po prostu wyłączyć. Jeśli chcesz, aby woda była chłodna, włóż ją do lodówki i pozostaw. Nie należy jednak często włączać i wyłączać lodówki - istnieje duże przejściowe obciążenie związane z chłodzeniem wewnętrznych ścian itp. Samej lodówki.

Ponadto za każdym razem, gdy otwierasz drzwi, część chłodnego powietrza w środku jest zastępowana ciepłym powietrzem z zewnątrz. To także reprezentuje niewielkie obciążenie przejściowe, ale jeśli często otwierasz drzwi, może się sumować.

Jeśli masz nieużywane miejsce w lodówce, lepiej jest napełnić go czymś, niż pozostawić powietrze. Dzieje się tak, ponieważ za każdym razem, gdy otwierasz drzwi, mniej powietrza będzie wymieniane z pokojem, a więc mniej do ponownego ochłodzenia.

Jeśli nie zamierzasz otwierać lodówki, nie ma to znaczenia. Jak już zauważyli inni, włożenie butelek z wodą do lodówki oznacza jednorazowy koszt energii. Gdy są zimne, nie kosztują więcej energii i zmniejszają objętość zimnego powietrza traconego po otwarciu drzwi.

Jeśli jednak naprawdę zużywasz mniej energii i masz nadmiar miejsca w lodówce, najlepszą długoterminową odpowiedzią jest zakup mniejszej lodówki. Zdobądź taki, który jest wystarczająco duży, aby pomieścić to, czego potrzebujesz, aby utrzymać zimno. W mniejszych lodówkach chłodnia ma mniejszą powierzchnię, w której dochodzi ciepło, gdy wszystko ma stałą temperaturę, a drzwi nie są otwarte. Wszystkie pozostałe elementy są równe, lodówka o najmniejszej powierzchni chłodzącej będzie wymagać najmniejszej mocy.

Oczywiście wszystko inne nie jest równe. Istnieją pewne kompromisy koszt / wydajność / długowieczność w układzie chłodzenia, ale przede wszystkim chodzi o izolację. Jest to również kompromis kosztowy, więc różne modele mają różne wymagania dotyczące mocy dla tej samej komory chłodniczej. Przynajmniej tutaj, w USA, sprzedawcy muszą podać dane dotyczące zużycia energii przez lodówki. Poszukaj tego, który wymaga najmniejszej mocy spośród tych, które mają minimalny rozmiar chłodni, którego potrzebujesz.

Inne rzeczy, które możesz zrobić, aby zminimalizować zużycie energii:

1. Upewnij się, że chłodnica ma dobrą wentylację. Układ chłodzenia to pompa ciepła, która przenosi ciepło z komory chłodniczej na zewnątrz lodówki. Grzejnik pozbywa się tego ciepła. Jeśli przepływ powietrza do chłodnicy jest zablokowany, wówczas pompa ciepła musi pracować ciężej (rozgrzej grzejnik), aby uzyskać to samo chłodzenie. To kosztuje moc.

   Grzejnik jest zwykle metalową „siatką” z tyłu lodówki. Nowoczesne lodówki zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić minimalną przestrzeń dla przepływu powietrza z lodówką opartą o ścianę. Pomocne może być nieznaczne przeniesienie go ze ściany i upewnienie się, że powietrze może wpływać u dołu i łatwo wychodzić u góry.

2. Utrzymuj chłodnicę w czystości. Pył jest dobrym izolatorem, który sprawi, że układ chłodzenia będzie ciężej pracował, aby przepchnąć ciepło spalin przez warstwę pyłu.

3. Jeśli możesz, umieść lodówkę w chłodniejszym miejscu. Im chłodniejszy jest grzejnik, tym mniej musi działać układ chłodzenia.

4. Zminimalizuj czas otwarcia drzwi. Jeśli masz kilka rzeczy do wejścia i wyjścia, otwórz drzwi raz, przesuń wszystko szybko po sobie, a następnie zamknij drzwi.

Istnieją dwa aspekty tego.

Po pierwsze, jeśli lodówka jest napełniona czymkolwiek innym niż powietrze, zaoszczędzisz energię związaną z ucieczką zimnego powietrza za każdym razem, gdy otworzysz drzwi.

Jeśli jednak włożysz do lodówki butelki z wodą, chłodzenie lodówki zajmie o wiele więcej pracy niż równoważna objętość powietrza, ponieważ litr wody w temperaturze pokojowej zawiera znacznie więcej ciepła niż litr powietrza w lodówce taka sama temperatura, więc potrzeba więcej pracy z lodówki, aby schłodzić litr wody niż litr powietrza.

Jeśli w którymś momencie zamierzasz włożyć butelki do lodówki, lepiej jest teraz napełnić lodówkę niż wkładać osobno. Ale jeśli tak naprawdę nie potrzebujesz, aby woda była chłodna, lepiej byłoby wypełnić wolną przestrzeń pustą butelką lub blokami styropianu.

Wynika to z względnej pojemności cieplnej powietrza i wody. Specyficzne pojemności cieplne powietrza i wody na masę wynoszą odpowiednio 1 i 4 KJ / Kg · K, ale woda jest około 1000 razy gęstsza niż woda, więc pojemności cieplne na objętość różnią się czterokrotnie.

Jest więc oczywiste, że energia zmarnowana przez utratę powietrza po otwarciu lodówki jest dość trywialna w porównaniu do pracy wymaganej do schłodzenia tej samej objętości wody.

Zazwyczaj lodówka zużywa około 1 jednostki mocy mechanicznej na każde 3 jednostki mocy chłodzenia.

Ogólnie rzecz biorąc, istnieje niewielka zaleta w minimalizowaniu ilości wolnego powietrza w lodówce, ale warto to zrobić, wypełniając go rzeczami, które i tak chcesz schłodzić, lub ciałami stałymi (lub pojemnikami lub pianami) o niskiej objętościowej pojemności cieplnej .

Odnosi się to tylko do strat spowodowanych otwarciem drzwi, gdy zawartość osiągnie stałą temperaturę, nie ma to żadnego wpływu na zużycie energii w rzeczywistości, przy założeniu, że jest wystarczająco dobrze uszczelniona.

W tym scenariuszu występuje wiele czynników:
1- kształt butelek i ich wskaźnik izolacji termicznej materiału.
2-sposób umieszczania butelek na półkach: czy pobudzają prąd powietrza, czy go utrudniają.
3 - częstotliwość otwierania drzwi lodówki.
Jak wielu wspomniało, początkowe obciążenie następuje po ochłodzeniu butelek o temperaturze pokojowej. ale po tym punkcie wszystko inne jest równe, sprowadza się do dwóch przypadków; przenikanie ciepła do lodówki ze względu na wymagania projektowe i produkcyjne oraz właściwości termiczne materiału lodówki bez butelek w porównaniu do wkładu butelek działających jak łopatki zimnego grzejnika, pozwalających na przepływ przemijającego powietrza wokół niego. Jeśli więc kształt i umiejscowienie butelek nie zachęca wchodzącego powietrza do łatwej cyrkulacji, pomogłoby to nieco oszczędzać energię.
ostatecznie, jeśli zapełnisz całą dostępną przestrzeń wodą po początkowym poborze energii, chroniczne zużycie energii będzie mniejsze.
moglibyśmy spojrzeć na tę lodówkę jak na odwrócenie wieży chłodniczej. jeśli nie chcemy wchodzić w interakcje termiczne z powietrzem z otoczenia, utrudniamy to, umieszczając butelki z wodą w sposób, który chroni inne części lodówki przed konwekcją lub wentylacją. koncepcja ta była stosowana od stuleci w architekturze Bliskiego Wschodu, np. w pasywnej klimatyzacji.

Dodatkowa waga butelek z wodą spowoduje nieznaczne odkształcenie styku między stopami lodówki a podłogą, co zapewni lepszy kontakt termiczny między stopami a (przypuszczalnie cieplejszą) podłogą. W związku z tym dodanie butelek z wodą zwiększy straty ciepła przez stopy o tyle, że będą niewykrywalne nawet przez najbardziej wrażliwe czujniki strumienia ciepła.