Разница в потреблении энергии между пустым холодильником и холодильником, заполненным бутылками воды

У меня около 12 бутылок воды. Если я хочу минимизировать энергопотребление своего холодильника, я должен положить эти бутылки в холодильник или оставить их вне дома?

Холодильник работает, перекачивая тепло изнутри наружу. Объем работы, который необходимо выполнить, пропорционален количеству тепла, поступающего во внутреннюю часть (а также разности температур между внутренней и наружной частями).

Тепло попадает в интерьер двумя способами:

• Положить теплые предметы в холодильник.
• Тепло протекает через стенки холодильника.

Когда вы кладете теплую бутылку воды в холодильник, возникает временная нагрузка, связанная с охлаждением этой воды. Однако, как только вода остынет, она больше не влияет на работу холодильника.

Тепло проникает в холодильник со скоростью, пропорциональной разнице температур снаружи и внутри. Эта утечка постоянна , и на нее не влияют никакие предметы, которые могут находиться внутри холодильника.

Поэтому, если холодильник пуст, вы должны просто выключить его. Если вы хотите, чтобы вода остыла, поместите ее в холодильник и оставьте включенной. Однако не следует часто выключать и включать холодильник - существует огромная кратковременная нагрузка, связанная с охлаждением внутренних стен и т. Д. Самого холодильника.

Кроме того, каждый раз, когда вы открываете дверь, часть холодного воздуха внутри заменяется теплым воздухом снаружи. Это также представляет небольшую кратковременную нагрузку, но если вы много открываете дверь, это может сложиться.

Если у вас неиспользуемое пространство в холодильнике, то лучше его чем-нибудь заполнить, чем оставить на воздухе. Это происходит потому, что каждый раз, когда вы открываете дверь, с комнатой будет обмениваться меньше воздуха, а значит, меньше будет снова охлаждаться.

Если вы не собираетесь открывать холодильник, тогда это не имеет значения. Как уже отмечали другие, размещение бутылок с водой в холодильнике представляет собой единовременные затраты энергии. После того как они замерзнут, они не будут расходовать больше энергии и уменьшат объем холодного воздуха, теряемого при открытии двери.

Тем не менее, если вы действительно меньше потребляете энергии и у вас достаточно места в холодильнике, лучшим долгосрочным решением будет приобрести холодильник меньшего размера. Получите тот, который достаточно большой, чтобы вместить то, что вам нужно, чтобы не замерзнуть. В холодильниках меньшего размера холодильная камера имеет меньшую площадь поверхности, в которую поступает тепло, когда все находится при постоянной температуре и дверь не открывается. При прочих равных условиях холодильник с наименьшей площадью поверхности холодильной камеры потребует наименьшей мощности.

Конечно, все остальное не равно. В системе охлаждения есть некоторые компромиссы цена / производительность / долговечность, но в основном речь идет об изоляции. Это также компромисс стоимости, поэтому разные модели предъявляют разные требования к питанию для одной и той же холодильной камеры. По крайней мере, здесь, в США, продавцы обязаны указывать цифры энергопотребления для холодильников. Ищите тот, который требует наименьшей мощности из тех, у которых есть холодный ящик минимального размера, который вам нужен

Другие вещи, которые вы можете сделать, чтобы минимизировать энергопотребление:

1. Убедитесь, что радиатор имеет хорошую вентиляцию. Система охлаждения представляет собой тепловой насос, который перемещает тепло из холодильной камеры наружу холодильника. Радиатор - это то место, где он избавляется от этого тепла. Если поток воздуха к радиатору заблокирован, то тепловой насос должен работать тяжелее (сделать радиатор более горячим) для того же охлаждения. Это стоит власти.

   Радиатор - это, как правило, металлическая сетка на задней стенке холодильника. Современные холодильники спроектированы таким образом, чтобы обеспечить минимальное пространство для воздушного потока, когда холодильник полностью отодвинут на стене. Немного отодвинув его от стены и убедившись, что воздух может поступать внизу и легко выходить сверху, это может помочь.

2. Держите радиатор в чистоте. Пыль является хорошим изолятором, который заставит систему охлаждения работать, чтобы вытолкнуть тепло отработавших газов через слой пыли.

3. Поставьте холодильник в более холодное место, если можете. Чем холоднее радиатор, тем меньше должна работать система охлаждения.

4. Минимизируйте время, когда дверь открыта. Если у вас есть несколько вещей для входа и выхода, откройте дверь один раз, быстро переместите все, затем закройте дверь.

Здесь есть два аспекта.

Во-первых, если ваш холодильник наполнен чем-то, кроме воздуха, тогда вы сэкономите энергию, связанную с выходом холодного воздуха при каждом открытии двери.

Однако, если вы положите бутылки с водой в холодильник, вам понадобится гораздо больше усилий, чтобы охладить их, чем эквивалентный объем воздуха, поскольку литр воды комнатной температуры содержит гораздо больше тепла, чем литр воздуха. та же температура, поэтому от холодильника требуется больше работы, чтобы охладить литр воды, чем литр воздуха.

Если в какой-то момент вы намереваетесь поставить бутылки в холодильник, то лучше, конечно, заполнить холодильник сейчас, а не ставить их по отдельности. Но если вам на самом деле не нужна вода для охлаждения, лучше заполнить свободное место пустой бутылкой или блоками из пенопласта.

Это связано с относительной удельной теплоемкостью воздуха и воды. Удельная теплоемкость воздуха и воды по массе составляет 1 и 4 кДж / кг · К соответственно, но вода примерно в 1000 раз плотнее воды, поэтому теплоемкости по объему отличаются в 4000 раз.

Таким образом, очевидно, что энергия, затрачиваемая на потерю воздуха при открытии холодильника, довольно тривиальна по сравнению с работой, необходимой для охлаждения того же объема воды.

Обычно холодильник использует около 1 единицы механической энергии на каждые 3 единицы мощности охлаждения.

Таким образом, в целом есть небольшое преимущество в том, чтобы минимизировать объем свободного воздуха в холодильнике, но это стоит делать, только заполняя его вещами, которые вы в любом случае хотите охладить, или твердыми веществами (или контейнерами или пенами), которые обладают низкой объемной теплоемкостью ,

Это относится только к потерям при открытии дверцы, хотя, как только содержимое будет иметь стабильную температуру, оно не будет иметь никакого значения для потребления энергии, что на самом деле в нем, при условии, что оно достаточно хорошо запечатано.

Многие факторы играют в этом сценарии:
1- форма бутылок и их индекс теплоизоляции материала.
2-как вы размещаете бутылки на полках: способствуют ли они потоку воздуха или мешают ему?
3- частота открытия дверцы холодильника.
Как уже упоминалось, при охлаждении бутылок комнатной температуры возникает начальная нагрузка. но после этой точки все остальное при равенстве сводится к двум случаям; проникновение тепла в холодильник из-за необходимости проектирования и изготовления и тепловых свойств материала холодильника без бутылок в сравнении с вкладом бутылок, действующих как лопасти холодного радиатора, позволяя потоку переходного воздуха обливаться вокруг него. Поэтому, если форма и расположение бутылок не способствуют легкому обращению поступающего воздуха, это поможет немного сэкономить энергию.
в конечном счете, если вы заполняете все доступное пространство водой после первоначального пика энергии, хроническое использование энергии будет меньше.
мы могли бы смотреть на этот холодильник как на реверс градирни. если мы не хотим термически взаимодействовать с окружающим воздухом, мы усложняем это, помещая бутылки с водой таким образом, чтобы защитить другие части холодильника от конвекции или вентиляции. эта концепция веками использовалась в ближневосточной архитектуре, например, в пассивном кондиционировании.

Дополнительный вес бутылок с водой приведет к тому, что пятно контакта между ножками холодильника и полом слегка деформируется, улучшая тем самым термический контакт между ножками и (предположительно более теплым) полом. Следовательно, добавление бутылок с водой увеличит потерю тепла через ступни на величину, настолько малую, что ее невозможно обнаружить даже самым чувствительным датчикам теплового потока.