Perbedaan konsumsi energi antara kulkas kosong dan kulkas diisi dengan botol air

Saya punya sekitar 12 botol air. Jika saya ingin meminimalkan konsumsi energi kulkas saya, haruskah saya menaruh botol-botol ini di kulkas atau meninggalkannya?

Kulkas bekerja dengan memompa panas dari bagian dalamnya ke bagian luarnya. Jumlah pekerjaan yang perlu dilakukan sebanding dengan jumlah panas yang masuk ke interior (dan juga perbedaan suhu antara interior dan eksterior).

Ada dua cara panas masuk ke interior:

• Menempatkan benda hangat ke dalam lemari es.
• Panas bocor melalui dinding kulkas.

Ketika Anda memasukkan botol air hangat ke dalam lemari es, ada beban sementara yang terkait dengan pendinginan air itu. Namun, begitu airnya dingin, itu tidak memiliki efek lebih lanjut pada pekerjaan yang harus dilakukan lemari es.

Panas bocor ke lemari es pada tingkat yang sebanding dengan perbedaan suhu antara luar dan dalam. Kebocoran ini konstan , dan tidak terpengaruh oleh benda apa pun yang mungkin ada di dalam lemari es.

Karena itu, jika kulkasnya kosong, sebaiknya matikan saja. Jika Anda ingin airnya dingin, Anda harus memasukkannya ke dalam lemari es dan membiarkannya. Namun, Anda sebaiknya tidak mematikan dan menghidupkan lemari es sesering mungkin - ada beban transien besar yang terkait dengan pendinginan di dinding bagian dalam, dll. Dari kulkas itu sendiri.

Juga, setiap kali Anda membuka pintu, beberapa udara sejuk di dalam diganti dengan udara hangat dari luar. Ini juga mewakili beban transien kecil, tetapi jika Anda banyak membuka pintu, itu bisa bertambah.

Jika Anda memiliki ruang yang tidak terpakai di lemari es, maka lebih baik mengisinya dengan sesuatu daripada membiarkannya tetap terbuka. Ini karena setiap kali Anda membuka pintu, lebih sedikit udara akan ditukar dengan ruangan, jadi lebih sedikit untuk mendinginkan lagi.

Jika Anda tidak akan membuka kulkas, maka itu tidak masalah. Seperti yang telah ditunjukkan orang lain, memasukkan botol air ke dalam kulkas mewakili biaya energi satu kali. Begitu dingin, tidak ada biaya energi lebih lanjut, dan mengurangi volume udara dingin yang hilang ketika pintu dibuka.

Namun, jika Anda benar-benar setelah penggunaan energi lebih sedikit dan Anda memiliki ruang berlebih di dalam lemari es, jawaban jangka panjang terbaik adalah dengan membeli kulkas yang lebih kecil. Dapatkan satu yang cukup besar untuk menahan apa yang Anda butuhkan agar tetap dingin. Dalam lemari es yang lebih kecil, kotak dingin memiliki area permukaan yang lebih kecil, di mana panas masuk ketika semuanya pada suhu stabil dan pintu tidak terbuka. Semua lainnya sederajat, kulkas dengan area permukaan kotak dingin terkecil akan membutuhkan daya paling sedikit.

Tentu saja semuanya tidak sama. Ada beberapa tradeoff biaya / kinerja / umur panjang dalam sistem pendingin, tetapi sebagian besar tentang isolasi. Itu juga merupakan tradeoff biaya, sehingga model yang berbeda memiliki kebutuhan daya yang berbeda untuk kotak pendingin yang sama. Setidaknya di sini di AS, penjual diharuskan untuk membuat daftar angka konsumsi daya untuk lemari es. Cari yang membutuhkan daya paling kecil dari mereka yang memiliki kotak pendingin ukuran minimum yang Anda butuhkan.

Hal lain yang dapat Anda lakukan untuk meminimalkan konsumsi daya:

1. Pastikan radiator memiliki ventilasi yang baik. Sistem pendingin adalah pompa panas yang memindahkan panas dari kotak dingin ke luar lemari es. Radiator adalah tempat untuk menghilangkan panas itu. Jika aliran udara ke radiator terhalang, maka pompa panas harus bekerja lebih keras (membuat radiator lebih panas) untuk pendinginan yang sama. Ini membutuhkan daya.

   Radiator biasanya semacam logam "mesh" di belakang kulkas. Lemari es modern dirancang sedemikian rupa sehingga ada beberapa ruang minimum untuk aliran udara dengan lemari es didukung sepenuhnya di dinding. Memindahkannya dari dinding sedikit dan memastikan bahwa udara dapat mengalir di bagian bawah dan keluar dengan mudah di bagian atas dapat membantu.

2. Jaga radiator tetap bersih. Debu adalah isolator yang baik, yang akan membuat sistem pendingin bekerja lebih keras untuk mendorong panas buangan melalui lapisan debu.

3. Letakkan kulkas di tempat yang lebih dingin jika Anda bisa. Semakin dingin radiator, semakin sulit sistem pendingin bekerja.

4. Minimalkan waktu pintu terbuka. Jika Anda memiliki beberapa hal untuk bergerak masuk dan keluar, buka pintu satu kali, gerakkan semuanya dengan cepat, kemudian tutup pintu.

Ada dua aspek dalam hal ini.

Pertama jika lemari es Anda diisi dengan sesuatu selain udara maka Anda akan menghemat energi yang terkait dengan udara dingin yang keluar setiap kali Anda membuka pintu.

Namun, jika Anda menaruh botol air di lemari es Anda akan membutuhkan lebih banyak pekerjaan oleh kulkas untuk mendinginkannya daripada volume udara yang setara karena satu liter air pada suhu kamar mengandung lebih banyak panas daripada satu liter udara di kulkas. suhu yang sama sehingga lebih banyak pekerjaan diperlukan dari lemari es untuk mendinginkan satu liter air daripada satu liter udara.

Jika Anda berniat untuk meletakkan botol di lemari es di beberapa titik, tentu lebih baik untuk mengisi kulkas sekarang daripada memasukkannya secara individual. Tetapi jika Anda tidak benar-benar membutuhkan air untuk menjadi dingin, akan lebih baik untuk mengisi ruang kosong dengan botol kosong atau balok-balok styrofoam.

Ini karena kapasitas panas spesifik relatif dari udara dan air. Kapasitas panas spesifik udara dan air menurut massa masing-masing adalah 1 dan 4 KJ / Kg · K, tetapi air sekitar 1.000 kali lebih padat daripada air sehingga kapasitas panas berdasarkan volume berbeda dengan faktor 4.000.

Jadi jelas bahwa energi yang terbuang oleh hilangnya udara ketika Anda membuka kulkas cukup sepele dibandingkan dengan pekerjaan yang diperlukan untuk mendinginkan volume air yang sama.

Biasanya lemari es akan menggunakan sekitar 1 unit daya mekanik untuk setiap 3 unit daya pendinginan.

Jadi secara keseluruhan ada keuntungan kecil dalam meminimalkan volume udara bebas di lemari es tetapi hanya layak melakukan ini dengan mengisinya dengan hal-hal yang ingin Anda simpan di lemari pendingin atau padatan (atau wadah atau busa) yang memiliki kapasitas panas volumetrik rendah .

Ini hanya berlaku untuk kehilangan dari membuka pintu, begitu isinya berada pada suhu yang stabil, itu tidak membuat perbedaan untuk konsumsi energi apa yang sebenarnya ada di dalamnya, dengan asumsi bahwa itu cukup disegel dengan baik.

Banyak faktor yang berperan dalam skenario ini:
1- bentuk botol dan indeks insulasi termal materialnya.
2-bagaimana Anda menempatkan botol di rak: apakah botol mempromosikan arus udara atau menghambatnya.
3 - frekuensi membuka pintu lemari es.
Seperti banyak yang telah disebutkan ada beban awal ketika botol suhu kamar dingin. tetapi setelah titik itu segala sesuatu yang sederajat itu mendidih dua kasus; penetrasi panas ke dalam lemari es karena desain dan manufaktur urgensi dan sifat termal dari kulkas tanpa botol versus kontribusi botol bertindak seperti baling-baling radiator dingin membiarkan aliran cuci udara sementara di sekitarnya. Jadi, jika bentuk dan penempatan botol tidak mendorong udara masuk dengan mudah, itu akan membantu menghemat energi sedikit.
pada akhirnya jika Anda mengisi seluruh ruang yang tersedia dengan air melewati pilihan awal energi, penggunaan energi kronis akan lebih kecil.
kita bisa melihat kulkas ini sebagai pembalikan dari menara pendingin. jika kita tidak ingin berinteraksi secara termal dengan udara sekitar, kita membuatnya susah dengan menempatkan botol-botol air dengan cara yang melindungi bagian lain dari lemari es dari konveksi atau ventilasi. konsep ini telah digunakan selama berabad-abad dalam arsitektur timur tengah, misalnya, pendingin udara pasif.

Berat tambahan botol air akan menyebabkan patch kontak antara kaki kulkas dan lantai sedikit berubah, sehingga membuat kontak termal yang lebih baik antara kaki dan lantai (mungkin lebih hangat). Oleh karena itu, penambahan botol air akan meningkatkan kehilangan panas melalui kaki dengan jumlah yang sangat kecil sehingga tidak terdeteksi oleh sensor fluks panas yang paling sensitif sekalipun.