Differenza nel consumo di energia tra frigorifero vuoto e frigorifero riempito con bottiglie d'acqua

Ho circa 12 bottiglie d'acqua. Se voglio ridurre al minimo il consumo di energia del mio frigorifero, devo mettere queste bottiglie nel frigorifero o lasciarle fuori?

Il frigorifero funziona pompando calore dall'interno verso l'esterno. La quantità di lavoro che deve fare è proporzionale alla quantità di calore che entra nell'interno (e anche alla differenza di temperatura tra interno ed esterno).

Esistono due modi in cui il calore penetra all'interno:

• Mettere oggetti caldi nel frigorifero.
• Perdite di calore attraverso le pareti del frigorifero.

Quando si mette una bottiglia di acqua calda nel frigorifero, si verifica un carico transitorio associato al raffreddamento dell'acqua. Tuttavia, una volta che l'acqua è fredda, non ha più alcun effetto sul lavoro che il frigorifero deve svolgere.

Le perdite di calore nel frigorifero sono proporzionali alla differenza di temperatura tra l'esterno e l'interno. Questa perdita è costante e non è influenzata in alcun modo da oggetti che potrebbero trovarsi all'interno del frigorifero.

Pertanto, se il frigorifero è vuoto, è sufficiente spegnerlo. Se vuoi raffreddare l'acqua, dovresti metterla nel frigorifero e lasciarla accesa. Tuttavia, non dovresti spegnere e riaccendere frequentemente il frigorifero: c'è un enorme carico transitorio associato al raffreddamento delle pareti interne, ecc. Del frigorifero stesso.

Inoltre, ogni volta che apri la porta, parte dell'aria fresca all'interno viene sostituita con aria calda proveniente dall'esterno. Ciò rappresenta anche un piccolo carico transitorio, ma se si apre molto la porta, può sommarsi.

Se hai spazio inutilizzato nel frigorifero, è meglio riempirlo con qualcosa piuttosto che lasciarlo in aria. Questo perché ogni volta che apri la porta, verrà scambiata meno aria con la stanza, quindi meno per raffreddare di nuovo.

Se non aprirai il frigorifero, non importa. Come altri hanno già sottolineato, mettere le bottiglie d'acqua nel frigorifero rappresenta un costo energetico una tantum. Una volta freddi, non costano più energia e riducono il volume di aria fredda persa all'apertura della porta.

Tuttavia, se stai davvero cercando un minor consumo di energia e hai un eccesso di spazio nel frigorifero, la migliore risposta a lungo termine è quella di ottenere un frigorifero più piccolo. Prendi uno che è abbastanza grande da contenere ciò di cui hai bisogno per mantenere il freddo. Nei frigoriferi più piccoli, la cella frigorifera ha una superficie più piccola, che è dove entra il calore quando tutto è a temperatura costante e la porta non è aperta. A parità di tutto il resto, il frigorifero con la più piccola superficie della cella frigorifera richiederà la minima potenza.

Ovviamente tutto il resto non è uguale. Ci sono alcuni compromessi di costo / prestazioni / longevità nel sistema di raffreddamento, ma principalmente riguarda l'isolamento. Questo è anche un compromesso sui costi, quindi diversi modelli hanno requisiti di alimentazione diversi per la stessa cella frigorifera. Almeno qui negli Stati Uniti, i venditori devono elencare i dati relativi al consumo di energia per i frigoriferi. Cerca quello che richiede la minima potenza di quelli che hanno la cella frigo di dimensioni minime di cui hai bisogno.

Altre cose che puoi fare per ridurre al minimo il consumo di energia:

1. Assicurarsi che il radiatore abbia una buona ventilazione. Il sistema di raffreddamento è una pompa di calore che sposta il calore dalla cella fredda all'esterno del frigorifero. Il radiatore è dove si libera di quel calore. Se il flusso d'aria verso il radiatore è bloccato, la pompa di calore deve lavorare di più (rendere più caldo il radiatore) per lo stesso raffreddamento. Questo costa potere.

   Il radiatore è di solito una sorta di "maglia" metallica sul retro del frigorifero. I moderni frigoriferi sono progettati in modo tale che vi sia uno spazio minimo per il flusso d'aria con il frigorifero completamente appoggiato al muro. Spostarlo un po 'fuori dal muro e assicurarsi che l'aria possa fluire nella parte inferiore e uscire facilmente in alto può aiutare.

2. Mantieni pulito il radiatore. La polvere è un buon isolante, che renderà il sistema di raffreddamento più duro per spingere il calore di scarico attraverso lo strato di polvere.

3. Metti il ​​frigorifero in un posto più freddo, se puoi. Più freddo è il radiatore, meno duro deve funzionare il sistema di raffreddamento.

4. Ridurre al minimo il tempo di apertura della porta. Se hai diverse cose da spostare dentro e fuori, apri la porta una volta, sposta tutto in rapida successione, quindi chiudi la porta.

Ci sono due aspetti di questo.

In primo luogo se il tuo frigorifero è riempito con qualcosa di diverso dall'aria, risparmierai l'energia associata all'uscita di aria fredda ogni volta che apri la porta.

Tuttavia, se metti bottiglie d'acqua nel tuo frigorifero, il frigorifero impiegherà molto più lavoro per raffreddarle rispetto all'equivalente volume di aria poiché un litro di acqua a temperatura ambiente contiene molto più calore di un litro di aria al stessa temperatura quindi è necessario più lavoro dal frigorifero per raffreddare un litro di acqua che un litro di aria.

Se hai intenzione di mettere le bottiglie in frigo a un certo punto, è sicuramente meglio riempire il frigorifero ora piuttosto che metterle singolarmente. Ma se in realtà non hai bisogno che l'acqua sia fredda, sarebbe meglio riempire lo spazio libero con una bottiglia vuota o blocchi di polistirolo.

Ciò è dovuto alle capacità termiche specifiche relative di aria e acqua. Le capacità termiche specifiche di aria e acqua in massa sono rispettivamente 1 e 4 KJ / Kg · K, ma l'acqua è circa 1.000 volte più densa dell'acqua, quindi le capacità termiche in volume sono diverse per un fattore di 4.000.

Quindi è ovvio che l'energia sprecata dalla perdita d'aria quando si apre il frigorifero è piuttosto banale rispetto al lavoro necessario per raffreddare lo stesso volume di acqua.

In genere un frigorifero utilizzerà circa 1 unità di potenza meccanica per ogni 3 unità di potenza di raffreddamento.

Quindi nel complesso c'è un piccolo vantaggio nel ridurre al minimo il volume di aria libera in un frigorifero, ma vale la pena farlo riempendolo con cose che si desidera refrigerare comunque o solidi (o contenitori o schiume) che hanno una bassa capacità di calore volumetrico .

Ciò si applica solo alle perdite dovute all'apertura della porta, tuttavia, una volta che il contenuto è a una temperatura stabile, non fa alcuna differenza per il consumo di energia ciò che è effettivamente contenuto, supponendo che sia ragionevolmente ben sigillato.

Molti fattori giocano in questo scenario:
1- la forma delle bottiglie e il loro indice di isolamento termico del materiale.
2-come posizionate le bottiglie sugli scaffali: promuovono la corrente d'aria o la impediscono.
3- la frequenza di apertura della porta del frigorifero.
Come molti hanno già detto, c'è un carico iniziale quando le bottiglie a temperatura ambiente si raffreddano. ma dopo quel punto tutto il resto è uguale si riduce a due casi; penetrazione del calore nel frigorifero a causa delle esigenze di progettazione e produzione e delle proprietà termiche del materiale del frigorifero senza bottiglie rispetto al contributo delle bottiglie che agiscono come le palette di un radiatore freddo che lasciano circolare il flusso di aria transitoria. Quindi, se la forma e il posizionamento delle bottiglie non incoraggiano la circolazione dell'aria entrante, aiuterebbe un po 'a risparmiare energia.
alla fine se riempi l'intero spazio disponibile con acqua oltre la presa iniziale di energia, l'uso cronico di energia sarà più piccolo.
potremmo considerare questo frigorifero come il rovescio di una torre di raffreddamento. se non vogliamo interagire termicamente con l'aria ambiente, rendiamo difficile posizionare le bottiglie d'acqua in modo da proteggere le altre parti del frigorifero da convezione o ventilazione. questo concetto è stato usato per secoli nell'architettura mediorientale, ad esempio, il condizionamento passivo.

Il peso aggiunto delle bottiglie d'acqua provocherà una leggera deformazione della zona di contatto tra i piedi del frigorifero e il pavimento, migliorando così il contatto termico tra i piedi e il pavimento (presumibilmente più caldo). Quindi, l'aggiunta delle bottiglie d'acqua aumenterà la perdita di calore attraverso i piedi di una quantità così piccola da non essere rilevabile nemmeno dai sensori di flusso di calore più sensibili.