TÓM LƯỢC: Trừ khi tôi thiếu thứ gì đó ở đây hoặc bạn đang làm những việc rất kỳ quặc với tủ lạnh của mình, nhiều nhất bạn sẽ tiết kiệm được một vài đô la mỗi năm bằng cách giữ cho tủ lạnh / tủ đông của bạn luôn đầy. Hơn nữa, dự trữ nước (hoặc những thứ khác) để lấp đầy không gian tủ lạnh / tủ đông sẽ không giúp bạn tiết kiệm nhiều trừ khi bạn giữ nó ở đó trong một thời gian RẤT lâu, vì nó tốn rất nhiều năng lượng để làm mát nước ở nơi đầu tiên
Ở đó là lý do hợp lệ để làm điều này:
- nếu bạn cần sống sót khi mất điện gián đoạn (như ghi chú của TFD), có nhiều đá hoặc thức ăn trong tủ lạnh sẽ giữ cho nó mát lâu hơn
- một lượng lớn thực phẩm trong tủ lạnh / tủ đông sẽ giúp bạn dễ dàng làm lạnh hoặc đông lạnh thực phẩm mới nhanh hơn, đôi khi có thể hỗ trợ an toàn / bảo quản thực phẩm
- tương tự, có nhiều thực phẩm có thể giúp giảm thiểu biến động nhiệt độ nhỏ khi mở cửa thường xuyên, một lần nữa có thể hỗ trợ về chất lượng / an toàn thực phẩm trong một số trường hợp
- Nếu bạn có một tủ lạnh rất kém hiệu quả, làm lạnh không đều hoặc không được cách nhiệt tốt, có nhiều thực phẩm sẽ ngăn chặn việc đạp xe đi và về (mặc dù đóng gói một tủ lạnh quá đầy đủ cũng có thể ngăn nó đi xe đạp chính xác)
Tất cả những điều này có lẽ là lý do tốt để có một sở thích nhẹ để giữ cho tủ lạnh đầy đủ hơn một chút. Nhưng, từ góc độ năng lượng, không có lý do cho thong thả Đổ đầy tủ lạnh của bạn với thức ăn / nước dư thừa, vì năng lượng cần thiết để làm mát bất kỳ chất rắn hoặc chất lỏng nào thường là nhiều, gấp nhiều lần lượng cần thiết để làm mát không khí.
Ngoài ra, nếu mối quan tâm chính của bạn là không khí lạnh "rơi ra" tủ lạnh khi cửa mở, Tôi khuyên bạn nên điền nó với trống hộp đựng chỉ có không khí trong đó. Chúng sẽ mang lại cho bạn lợi ích của việc không mất đi không khí lạnh dư thừa đó, nhưng không có chi phí năng lượng để làm mát chất lỏng mà bạn không cần. (Nhưng một lần nữa, lợi ích có thể có nhiều nhất là một vài đô la mỗi năm.)
Chi tiết bên dưới.
Tôi đã cố gắng tìm kiếm một số số liệu thống kê đáng tin cậy và mặc dù tôi tìm thấy nhiều, nhiều nguồn đưa ra tuyên bố này, tôi thường không thấy các con số thực tế về tiết kiệm năng lượng hoặc thậm chí là một tính toán lý thuyết để hỗ trợ logic của thực tiễn.
Trên thực tế, đôi khi nó dường như xuất hiện trong danh sách "huyền thoại" của các nhóm năng lượng, chẳng hạn như đây :
- MYTH: Bạn có thể tiết kiệm năng lượng bằng cách giữ cho tủ lạnh của bạn đầy, đóng lại nhanh chóng và thường xuyên làm sạch cuộn dây.
Trên thực tế, cả ba hành động này đều không đáng để bạn gặp rắc rối. Trong
nghiên cứu được thực hiện bởi Balsnik đã được tìm thấy:
Total use from ALL fridge door openings adds up to <50 kWh/yr, or about $5.
Putting water bottles in your fridge to keep it full adds up to <0.1 kWh/yr.
Cleaning coils – no actual savings found.
Hoặc từ đây tài liệu (về hiệu quả của tủ đông nhiệt độ ultralow):
TRUYÊN THUYÊT THANH THỊ?
Một tủ đông đầy đủ cần ít năng lượng hơn để hoạt động: An
lý do phô trương cho ý tưởng này là khối nhiệt mất nhiều thời gian hơn
để làm nóng, vì vậy máy nén không phải làm việc chăm chỉ. Suy nghĩ
về nó: trong khi nội dung mất nhiều thời gian để làm nóng, nó cũng mất
lâu hơn để hạ nhiệt để máy nén hoạt động lâu như mọi ngày.
Các yếu tố cách điện cơ bản của độ dày tường và miếng đệm
tính toàn vẹn không thay đổi với một tủ đông đầy đủ hoặc trống, vậy tại sao nó phải
tạo sự khác biệt để truyền nhiệt? Trong khi tần số chu kỳ sẽ đi
xuống, thời gian chu kỳ sẽ tăng lên. Nhiệt vào tủ sẽ
không thay đổi. Có một sự gia tăng sức mạnh danh nghĩa ở đầu mỗi
chu kỳ máy nén, vì vậy nhiều chu kỳ có thể tăng năng lượng sử dụng một cách hợp lý
một chút Dữ liệu chưa được chia sẻ rộng rãi, vì vậy nó vẫn ở trong đô thị
tình trạng huyền thoại cho bây giờ.
Logic của tài liệu tham khảo cuối cùng này dường như giải quyết câu hỏi liệu một chưa mở tủ đông / tủ lạnh sẽ hiệu quả hơn khi đầy (như đôi khi được tuyên bố - rằng tủ lạnh sẽ phải "làm việc ít chăm chỉ hơn" bằng cách nào đó). Rõ ràng điều đó không có nhiều ý nghĩa, như trích dẫn này lưu ý.
Tuy nhiên, để đánh giá điều này một cách chính xác, chúng ta cần phải tính đến những gì xảy ra khi bạn mở tủ lạnh / tủ đông . Đây là một báo cáo từ một nhóm tiết kiệm năng lượng đã thử một số thử nghiệm (bao gồm mở cửa trong nhiều khoảng thời gian khác nhau). Họ kết luận rằng mô hình tủ đông hàng đầu của tủ lạnh đã sử dụng ít năng lượng hơn khi đầy , mặc dù họ lưu ý trong phân tích của họ rằng nó không bao gồm năng lượng bổ sung cần thiết để làm mát thực phẩm bổ sung ở nơi đầu tiên . Nhưng một khi thức ăn nguội và tủ lạnh đầy, có một số lợi ích năng lượng cho tủ đông hàng đầu. . Kết luận của họ: "Vì vậy, lời khuyên của chúng tôi là đừng lo lắng về việc giữ cho tủ lạnh đầy, và tập trung hơn vào việc giữ cửa đóng lại."
Để có góc nhìn lý thuyết về việc mở tủ lạnh, hãy thử một số giả định hợp lý:
Kích thước tủ lạnh trung bình ở Hoa Kỳ là khoảng 20 ft 3 . Nếu chúng ta cho rằng tủ lạnh không được đóng gói đầy đủ và một nửa không khí có mặt được thay thế bằng không khí ở nhiệt độ phòng khi cửa được mở, đó sẽ là khoảng 10 ft 3 hoặc khoảng 0,28 m 3 .
Sử dụng số liệu thống kê từ đây , chúng ta có thể tính toán rằng làm mát 10 ft 3 không khí giảm 20 ° C (ví dụ: từ "nhiệt độ phòng" khoảng 25 ° C đến 5 ° C) sẽ cần khoảng 6,8 kJ năng lượng, hoặc 0,0019 kWh. Đối với một tủ đông có kích thước tương tự, nhiệt độ của không khí có thể sẽ phải hạ xuống khoảng 40 ° C, thay vì 20 ° C, vì vậy những con số này sẽ tăng gấp đôi.
Nếu chúng ta mở cửa tủ lạnh 20 lần mỗi ngày, trong một năm sẽ tăng thêm khoảng 13,8 kWh cho tủ lạnh có 10 ft 3 không gian trống, hoặc 27,5 kWh cho một tủ đông có lượng không gian trống tương tự. Các số liệu thống kê trong báo giá đầu tiên ở trên ước tính 50 kwh / năm cho tất cả các lần mở cửa tủ lạnh, vì vậy các con số dường như nằm trong sân bóng bên phải. Về cơ bản, chi phí một vài đô la mỗi năm khi mất năng lượng để mở tủ lạnh.
Bây giờ, giả sử thay vì chúng tôi tải lên 10 ft 3 với nước thay vì không khí. (Đây là một lượng nước lớn một cách lố bịch, nhưng tôi đang sử dụng nó để giữ cho khối lượng chiếm dụng giống nhau để so sánh.)
Lượng năng lượng cần thiết để làm mát nước từ nhiệt độ phòng có thể được tính tương tự từ những con số này . Làm mát 10 ft 3 nước ở 20 ° C sẽ cần khoảng 23.000 kJ. Đóng băng đến -15 ° C từ 25 ° C sẽ cần khoảng 120.000 kJ. (Con số này cao hơn đáng kể, do năng lượng dư thừa cần thiết để biến nước lỏng thành đá rắn.) Hiệu quả của việc thêm một lượng lớn nước đã được thể hiện rõ ràng trong nghiên cứu được đề cập ở trên , nơi bổ sung 150 lbs. nước ở nhiệt độ phòng khiến tủ lạnh tăng vọt lên khoảng 65 ° F và mất gần một ngày rưỡi để trở về nhiệt độ bình thường.
Để đặt những con số này ở dạng hữu ích hơn:
Bạn sẽ phải làm mát không khí trong tủ lạnh khoảng 3500 lần để "trả tiền" cho lượng năng lượng tiêu tốn để làm mát cùng một lượng nước.
Bạn sẽ phải làm mát không khí trong tủ đông khoảng 9000 lần để "trả tiền" cho lượng năng lượng tiêu hao khi đóng băng cùng một thể tích nước.
CẬP NHẬT: Như Joe chỉ ra một cách đúng đắn trong các bình luận, tôi giả sử không khí khô ở đây để đơn giản hóa các tính toán. Nhưng không khí nhà bếp thực sự sẽ ẩm ướt, và tác dụng của nó không đáng kể. (Tôi cho rằng sai số sẽ ít hơn 50% hoặc hơn, nhưng theo giả định hợp lý, có thể nó bị giảm bởi hệ số 1,5-3, tùy thuộc vào độ ẩm nhà bếp của bạn và độ ẩm của tủ lạnh.)
Dù sao đi nữa, giả sử chúng ta bắt đầu với độ ẩm tương đối 50% trong bếp ở 25 ° C, và chúng ta giả sử tủ lạnh nguội đến 5 ° C trong tủ lạnh và -15 ° C trong tủ đông trong khi duy trì độ ẩm tương đối 50% ở những nhiệt độ đó (rõ ràng sẽ yêu cầu loại bỏ hơi nước), đây là một số thống kê được cập nhật:
- Bạn sẽ phải làm mát không khí trong tủ lạnh khoảng 1800 lần để "trả tiền" cho lượng năng lượng tiêu tốn để làm mát cùng một thể tích nước.
- Bạn sẽ phải làm mát không khí trong tủ đông khoảng 5500 lần để "trả tiền" cho lượng năng lượng tiêu hao khi đóng băng cùng một thể tích nước.
[Xem các tính toán dưới đây để biết chi tiết.]
Về cơ bản, tùy thuộc vào tần suất bạn mở tủ lạnh và nhiệt độ phòng, có lẽ bạn sẽ cần làm lạnh nước trong ít nhất vài tháng trước khi thấy bất kỳ sự tiết kiệm năng lượng nào (tất cả). Bạn có thể cần phải giữ (cùng) nước đóng băng trong ít nhất một năm để có được bất kỳ khoản tiết kiệm năng lượng nào. Ngay cả sau đó, đối với lượng nước hợp lý (ví dụ: một vài gallon), không chắc bạn sẽ tiết kiệm được hơn một vài đô la mỗi năm cho chi phí năng lượng (và có thể ít hơn).
Một lưu ý cuối cùng về tủ lạnh đầy đủ: thậm chí giả sử bạn quản lý để tiết kiệm một vài xu mỗi năm với tủ lạnh đầy đủ, kinh nghiệm thực tế của tôi nói với tôi rằng tôi giữ cửa mở lâu hơn khi tủ lạnh đầy hơn khi tôi gần như trống rỗng, vì tôi thường cần phải di chuyển công cụ xung quanh hoặc tạm thời lấy đồ ra để lấy đồ ở phía sau. Vì vậy, tiết kiệm lý thuyết này bao giờ thực sự thành hiện thực? Tôi không biết.
Đối với những người quan tâm, đây là "công việc" cho các tính toán ở trên. Tôi giả sử một khối lượng 10 ft 3 = ~ 0,28 m 3 . Lưu ý rằng các xấp xỉ khác nhau đã được sử dụng ở đây để có được số liệu "sân bóng" - đặc biệt, mật độ và nhiệt dung riêng được giả định là không đổi trong phạm vi nhiệt độ, có thể gây ra lỗi 5-10% cho các tính toán không khí, và ít hơn nhiều để tính toán nước.
(1) Làm mát (khô) không khí ở 20 ° C
- 0,28 m 3 không khí × mật độ 1,205 kg / m 3 ở 20 ° C từ bàn = 0,337 kg
- 0,337 kg × 20 ° C [tương đương 20 K] × nhiệt dung riêng 1,005 kJ / (kg K) = 6,8 kJ
- 6,8 kJ ÷ 3600 = 0,0019 kWh
(2) Làm mát (khô) không khí ở 40 ° C
- Cùng trọng lượng của không khí ban đầu
- 0,337 kg × 40 ° C × 1,005 kJ / (kg K) = 13,6 kJ
(3) Nước làm mát từ 25 ° C đến 5 ° C
- Cùng một thể tích 0,28 m 3
- 0,28 m 3 × mật độ khoảng 1000 kg / m 3 = 280 kg
- Nhiệt dung riêng 280 kg × 20 ° C × 4,18 kJ / (kg K) từ bàn = 23400 kJ
- LƯU Ý: Rõ ràng người ta không thể và không nên đổ đầy tủ lạnh gia đình với ~ 600 lbs. nước, nhưng tôi đã sử dụng cùng một thể tích ở đây để tạo ra năng lượng cần thiết cho các thể tích tương đương, vì nó đã khẳng định rằng thay thế không khí bằng một lượng tương đương âm lượng nước sẽ làm cho một sự khác biệt.
(4) Nước làm mát từ 25 ° C đến -15 ° C
- Nước đá ít đậm đặc hơn nước, vì vậy để đạt được thể tích cuối cùng là 10 m ^ 3, chúng ta phải bắt đầu với ít nước hơn.
- 0,28 m 3 × mật độ băng 916,8 kg / m 3 = 256 kg
- Làm nguội đến 0C: 256 kg × 25 ° C × nhiệt dung riêng 4,18 kJ / (kg K) = 26800 kJ
- Đóng băng: 256 kg × nhiệt đóng băng 334 kJ / kg = 85700 kJ
- Đá lạnh đến -15 ° C: 256 kg × 15 ° C × nhiệt dung riêng của nước đá 2.108 kJ / (kg K) = 8100 kJ
- Tổng năng lượng làm mát: 120.700 kJ
(5) Làm mát lượng nước tương tự với không khí trong tủ lạnh = 23400 kJ 6,78 kJ = lớn hơn khoảng 3450 lần
(6) Làm mát lượng nước tương tự với không khí trong tủ đông = 120700 kJ 13,6 kJ = lớn hơn khoảng 8900 lần
(7) Không khí làm mát ở độ ẩm tương đối 50% ở 20 ° C:
- Chúng ta có các phần trọng lượng của hơi nước trong không khí ở độ ẩm 50% từ một Sơ đồ động vật thân mềm . Ở đây x ở độ ẩm 0,5 là khoảng 0,0098 kg / kg ở 25 ° C và khoảng 0,0026 kg / kg ở 5 ° C.
- Sau đó, chúng tôi theo dõi tính toán entanpy (H) của không khí ẩm được tìm thấy tại liên kết của Joe đây .
- Ở 25 ° C: H = (1.005 kJ / kg ° C) (25 ° C) + (0,0098 kg / kg) [(1,84 kJ / kg ° C) (25 ° C) + (2501 kJ / kg)] = 50,1 kJ / kg
- Ở 5 ° C: H = (1.005 kJ / kg ° C) (5 ° C) + (0,0026 kg / kg) [(1,84 kJ / kg ° C) (5 ° C) + (2501 kJ / kg)] = = 11,6 kJ / kg
- Delta H (thay đổi entanpy) = 50,1 - 11,6 = 38,5 kJ / kg
- Không khí ẩm hơi đậm đặc hơn không khí khô: sử dụng số liệu từ đây , không khí ẩm khoảng 1.199 kg / m 3 ở 20 ° C.
- Khối lượng không khí sử dụng giả định thể tích trên 0,28 m 3 là 0,336 kg
- Năng lượng cần để làm mát = thay đổi entanpy × khối lượng = 38,5 kJ / kg × 0,336 kg = 12,9 kJ
- Lưu ý rằng các số khác nhau ở đây có thể thay đổi một chút so với thay đổi nhiệt độ, nhưng như trong liên kết của Joe, chúng ta có thể cho rằng chúng không đổi đến mức nó sẽ không ảnh hưởng đến câu trả lời cuối cùng hơn một vài phần trăm.
(8) Không khí làm mát từ 25 ° C đến -15 ° C trong tủ đông
- Sử dụng sơ đồ Mollier được liên kết ở trên, chúng tôi nhận được một phần trọng lượng khoảng 0,00055 kg / kg cho độ ẩm 50% ở -15 ° C
- Sử dụng các tính toán tương tự như trên
- H ở -15 ° C = -13,7 kJ / kg
- đồng bằng H từ 25 ° C đến -15 ° C = 63,8 kJ / kg
- sử dụng khối lượng và mật độ như trên, tổng năng lượng cần thiết để làm mát là = 21,4 kJ
(9) Chúng tôi tính toán các tỷ lệ như trên, kết thúc với năng lượng gấp 1800 lần để làm mát một lượng nước tương đương trong tủ lạnh và năng lượng gấp 5600 lần để đóng băng.
. Bất kể, lượng năng lượng cần thiết để làm mát ngay cả không khí ẩm là tầm thường so với yêu cầu để làm mát bất kỳ thực phẩm lỏng hoặc rắn.