Diferença no consumo de energia entre a geladeira vazia e a geladeira cheia de garrafas de água

Eu tenho cerca de 12 garrafas de água. Se eu quiser minimizar o consumo de energia da minha geladeira, devo colocar essas garrafas na geladeira ou deixá-las de fora?

A geladeira funciona bombeando calor do interior para o exterior. A quantidade de trabalho necessária é proporcional à quantidade de calor que entra no interior (e também à diferença de temperatura entre o interior e o exterior).

Existem duas maneiras pelas quais o calor entra no interior:

• Colocar objetos quentes na geladeira.
• O calor vaza pelas paredes da geladeira.

Quando você coloca uma garrafa de água quente na geladeira, há uma carga transitória associada ao resfriamento dessa água. No entanto, quando a água estiver fria, ela não terá mais efeito no trabalho que a geladeira deve realizar.

O calor vaza na geladeira a uma taxa proporcional à diferença de temperatura entre o exterior e o interior. Esse vazamento é constante e não é afetado de forma alguma por objetos que possam estar dentro da geladeira.

Portanto, se a geladeira estiver vazia, desligue-a. Se quiser que a água esfrie, coloque-a na geladeira e deixe-a ligada. No entanto, você não deve desligar e ligar a geladeira com frequência - há uma enorme carga transitória associada ao esfriamento das paredes internas etc. da própria geladeira.

Além disso, sempre que você abre a porta, parte do ar frio é substituída por ar quente do lado de fora. Isso também representa uma pequena carga transitória, mas se você estiver abrindo bastante a porta, ela poderá aumentar.

Se você tiver espaço não utilizado na geladeira, é melhor preenchê-lo com algo do que deixá-lo no ar. Isso ocorre porque toda vez que você abre a porta, menos ar é trocado com a sala, portanto, menos para esfriar novamente.

Se você não vai abrir a geladeira, isso não importa. Como outros já apontaram, colocar as garrafas de água na geladeira representa um custo único de energia. Quando estão frios, eles não custam mais energia e reduzem o volume de ar frio perdido quando a porta é aberta.

No entanto, se você realmente procura menos consumo de energia e possui espaço em excesso na geladeira, a melhor resposta a longo prazo é obter uma geladeira menor. Compre um que seja grande o suficiente para armazenar o que você precisa para manter o frio. Em frigoríficos menores, a caixa de frio possui uma área de superfície menor, onde o calor entra quando tudo está a temperatura constante e a porta não está aberta. Tudo o resto é igual, o frigorífico com a menor superfície da caixa fria requer menos energia.

Claro que tudo o resto não é igual. Existem algumas compensações de custo / desempenho / longevidade no sistema de refrigeração, mas principalmente é sobre o isolamento. Isso também é uma compensação de custos, portanto, modelos diferentes têm requisitos de energia diferentes para a mesma caixa de resfriamento. Pelo menos aqui nos EUA, os vendedores precisam listar os valores de consumo de energia para geladeiras. Procure aquele que requer menos energia daqueles que possuem a caixa fria de tamanho mínimo que você precisa.

Outras coisas que você pode fazer para minimizar o consumo de energia:

1. Verifique se o radiador tem boa ventilação. O sistema de refrigeração é uma bomba de calor que move o calor da caixa fria para a parte externa da geladeira. O radiador é onde ele se livra desse calor. Se o fluxo de ar para o radiador estiver bloqueado, a bomba de calor precisará trabalhar mais (tornar o radiador mais quente) para o mesmo resfriamento. Isso custa energia.

   O radiador geralmente é um tipo de "malha" de metal na parte traseira da geladeira. Os frigoríficos modernos são projetados para que haja espaço mínimo para o fluxo de ar com a geladeira apoiada contra a parede. Afastá-lo um pouco da parede e garantir que o ar possa fluir na parte inferior e sair facilmente na parte superior podem ajudar.

2. Mantenha o radiador limpo. A poeira é um bom isolante, o que tornará o sistema de refrigeração mais difícil para empurrar o calor da exaustão pela camada de poeira.

3. Coloque a geladeira em um local mais frio, se puder. Quanto mais frio o radiador, menos difícil o sistema de refrigeração tem que funcionar.

4. Minimize o tempo em que a porta está aberta. Se você tiver várias coisas para entrar e sair, abra a porta uma vez, mova tudo em rápida sucessão e feche a porta.

Existem dois aspectos para isso.

Primeiro, se a sua geladeira estiver cheia de algo que não seja o ar, você economizará a energia associada ao escape do ar frio sempre que abrir a porta.

No entanto, se você colocar garrafas de água na geladeira, será necessário muito mais trabalho da geladeira para resfriá-las do que o volume equivalente de ar, pois um litro de água à temperatura ambiente contém muito mais calor do que um litro de ar na geladeira. mesma temperatura, para que seja necessário mais trabalho na geladeira para esfriar um litro de água do que um litro de ar.

Se você pretende colocar as garrafas na geladeira em algum momento, é certamente melhor encher a geladeira agora do que colocá-las individualmente. Mas se você realmente não precisa que a água esteja fria, seria melhor preencher o espaço livre com uma garrafa vazia ou blocos de isopor.

Isso ocorre devido às capacidades de calor específicas relativas do ar e da água. As capacidades de calor específicas do ar e da água em massa são 1 e 4 KJ / Kg · K, respectivamente, mas a água é cerca de 1.000 vezes mais densa que a água, portanto as capacidades de calor em volume são diferentes por um fator de 4.000.

Portanto, é óbvio que a energia desperdiçada pela perda de ar quando você abre a geladeira é bastante trivial em comparação com o trabalho necessário para resfriar o mesmo volume de água.

Normalmente, um refrigerador usa cerca de 1 unidade de energia mecânica para cada 3 unidades de energia de refrigeração.

Portanto, no geral, há uma pequena vantagem em minimizar o volume de ar livre na geladeira, mas vale a pena fazê-lo preenchendo-o com coisas que você deseja refrigerar de qualquer maneira ou com sólidos (ou recipientes ou espumas) com baixa capacidade de calor volumétrica .

Porém, isso só se aplica a perdas de abertura da porta, uma vez que o conteúdo está em uma temperatura estável, não faz diferença para o consumo de energia o que realmente está nele, supondo que ele esteja razoavelmente bem vedado.

Muitos fatores são importantes nesse cenário:
1- o formato das garrafas e seu índice de isolamento térmico do material.
2 - Como você coloca as garrafas nas prateleiras: elas promovem a corrente de ar ou a impedem.
3- a frequência de abertura da porta da geladeira.
Como muitos mencionaram, há uma carga inicial quando as garrafas em temperatura ambiente esfriam. mas depois desse ponto tudo o resto é igual, resume-se a dois casos; penetração de calor na geladeira devido a exigências de projeto e fabricação e propriedades térmicas materiais da geladeira sem garrafas versus contribuição das garrafas agindo como as pás de um radiador frio, permitindo que o fluxo de ar transitório seja lavado em torno dele. Portanto, se a forma e a colocação das garrafas não incentivarem a circulação de ar com facilidade, isso ajudaria a economizar um pouco de energia.
Por fim, se você preencher todo o espaço disponível com água após a coleta inicial de energia, o uso crônico de energia será menor.
poderíamos olhar para essa geladeira como a reversão de uma torre de resfriamento. se não queremos interagir termicamente com o ar ambiente, dificultamos a colocação das garrafas de água de maneira a proteger as outras partes da geladeira de convecção ou ventilação. esse conceito é usado há séculos na arquitetura do Oriente Médio, por exemplo, ar condicionado passivo.

O peso adicional das garrafas de água fará com que o adesivo de contato entre os pés da geladeira e o chão se deforme levemente, criando assim um melhor contato térmico entre os pés e o piso (presumivelmente mais quente). Portanto, a adição de garrafas de água aumentará a perda de calor através dos pés em uma quantidade tão pequena que será indetectável até mesmo pelos sensores de fluxo de calor mais sensíveis.