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grobio
Gast
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 grobio Verfasst am: 24. Jun 2020 23:18 Titel: Kühlschrank Energie |
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Meine Frage:
Sehr geehrte Damen und Herren,
ich habe eine Frage, die wir im Familien- und Kollegenkreis diskutiert haben und auf die wir keine zufriedenstellende Antwort gefunden haben. Vieleicht haben Sie, wissenschaftliche Mitarbeiter oder Studierende eine Antwort darauf.
Für ein Gefäß mit 1 Liter warmem Wasser muss ein Kühlschrank Energie aufwenden, um das Wasser auf Kühlschranktemperatur zu bringen.
Fragen:
1. Muss ein Kühlschrank Energie aufbringen, um das Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten?
2. Muss ein Kühlschrank mehr Energie aufbringen, um 10 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten, als der Kühlschrank aufbringen muss, um 1 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten?
Vielen Dank.
Meine Ideen:
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 24. Jun 2020 23:42 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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| grobio hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
1. Muss ein Kühlschrank Energie aufbringen, um das Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten?
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Ja, denn durch die nicht-perfekte Isolierung dringt Wärme in den Kühlschrank, die ständig wieder "herausgepumpt" werden muss. Das erfordert Energie.
| grobio hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
2. Muss ein Kühlschrank mehr Energie aufbringen, um 10 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten, als der Kühlschrank aufbringen muss, um 1 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten?
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Nein, denn der Wärmeeinstrom ist nur abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenraum und der Isolierung des Kühlschranks. Allerdings wird die Temperatur beim Abschalten des Kühlschranks in dem Fall, bei dem sich 10l Wasser im Kühlschrank befinden, aufgrund der größeren Wärmekapazität langsamer steigen.
Viele Grüße,
Nils
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 25. Jun 2020 08:52 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | Allerdings wird die Temperatur beim Abschalten des Kühlschranks in dem Fall, bei dem sich 10l Wasser im Kühlschrank befinden, aufgrund der größeren Wärmekapazität langsamer steigen. |
Dazu kommt noch, dass 10 Liter Wasser mehr Platz brauchen als 1 Liter. Damit bleibt weniger Raum für Luft, die beim Öffnen des Kühlschranks entweichen und durch warme Umgebungsluft ersetzt werden kann. Es kann deshalb sinnvoll sein, leeren Platz im Kühlrank (der selten oder nie verwendet wird) mit Wasserflaschen zu füllen.
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grobio
Gast
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| grobio Verfasst am: 21. Jul 2020 08:52 Titel: ? |
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"Es kann deshalb sinnvoll sein, leeren Platz im Kühlrank (der selten oder nie verwendet wird) mit Wasserflaschen zu füllen."
Ist es sinnvoll, den Kühlschrank ganz voll zu packen, oder nicht?
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 21. Jul 2020 09:05 Titel: |
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Ja, wie mehrfach geschrieben. Wenn Du einen leeren kalten Kühlschrank öffnest, fällt die gesamte kalte Luft einfach raus auf den Boden und zimmerwarme strömt von oben rein. Das war's dann, die muss erst einmal wieder erwärmt werden.
Je mehr also drin ist, desto besser. Am sinnvollsten sind Styroporblöcke, denn die werden nicht abgekühlt, was dann ja auch Energie spart.
Viele Grüße
Steffen
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18078
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| TomS Verfasst am: 21. Jul 2020 09:11 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | grobio hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
2. Muss ein Kühlschrank mehr Energie aufbringen, um 10 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten, als der Kühlschrank aufbringen muss, um 1 Liter Wasser auf Kühlschranktemperatur zu halten?
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Nein, denn der Wärmeeinstrom ist nur abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenraum und der Isolierung des Kühlschranks. |
Stimmt so nicht.
Zwar ist der Wärmestrom in den Kühlschrank immer identisch, aber aufgrund der unterschiedlichen Inhalte des Kühlschranks (Wasser, Luft, Lebensmittel...) hat dieser Inhalt jeweils eine andere spezifische Wärmekapazität, und damit ändert der selbe Wärmestrom die Temperatur unterschiedlicher Inhalte in unterschiedlicher Weise.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 21. Jul 2020 10:44 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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Hi Tom,
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Zwar ist der Wärmestrom in den Kühlschrank immer identisch, aber aufgrund der unterschiedlichen Inhalte des Kühlschranks (Wasser, Luft, Lebensmittel...) hat dieser Inhalt jeweils eine andere spezifische Wärmekapazität, und damit ändert der selbe Wärmestrom die Temperatur unterschiedlicher Inhalte in unterschiedlicher Weise. |
Ich glaube, wir beide haben die Frage unterschiedlich interpretiert. Die Frage war ja, ob der Kühlschrank mehr Energie braucht, um eine bestimmte Temperatur zu halten. Die Temperatur sollte sich also überhaupt nicht mehr ändern, sondern ist bereits auf eine bestimmte Zieltemperatur (z.B. 8°C) eingeregelt. In diesem Gleichgewichtszustand muss dann nur noch diejenige Wärmemenge über das Kühlaggregat herausgepumpt werden, die über die Außenwand in den Kühlschrank hinein fließt. Und da letztere unabhängig vom Inhalt ist, ist folglich auch die Kühlleistung unabhängig vom Inhalt.
Viele Grüße,
Nils
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 21. Jul 2020 11:52 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | In diesem Gleichgewichtszustand muss dann nur noch diejenige Wärmemenge über das Kühlaggregat herausgepumpt werden, die über die Außenwand in den Kühlschrank hinein fließt. Und da letztere unabhängig vom Inhalt ist, ist folglich auch die Kühlleistung unabhängig vom Inhalt. |
Ganz so einfach ist es leider nicht. Es spielt auch eine Rolle, wie die Wärme im Kühlschrank verteilt wird - insbesondere, wie sie von außen in Richtung Sensor und von dort in Richtung Kühlaggregat fließt. Wenn der Wärmefluss zur Kühlung behindert wird, dann muss mehr Leistung aufgewendet werden um die Temperatur des Sensors (und nur auf die kommt es letztendlich an) konstant zu halten. Wird dagegen der Wärmefluss zum Sensor behindert, dann genügt eine geringere Leistung um seine Temperatur konsant zu halten.
Das ist allerdings eher etwas, was bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss. Bei einem gut gebauten Kühlschrank sollte die Luft auch dann noch ungehindert im kompletten Innenraum zirkulieren können, wenn er voll beladen ist. Deshalb ist nicht ganz klar, ob das noch zur Frage passt oder schon off-topic ist.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18078
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| TomS Verfasst am: 21. Jul 2020 12:12 Titel: Re: Kühlschrank Energie |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | Ich glaube, wir beide haben die Frage unterschiedlich interpretiert. Die Frage war ja, ob der Kühlschrank mehr Energie braucht, um eine bestimmte Temperatur zu halten. |
Ja, damit hast du sicher recht.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Hanswirst
Gast
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| Hanswirst Verfasst am: 24. Jul 2020 16:58 Titel: Re: ? |
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| grobio hat Folgendes geschrieben: | "Es kann deshalb sinnvoll sein, leeren Platz im Kühlrank (der selten oder nie verwendet wird) mit Wasserflaschen zu füllen."
Ist es sinnvoll, den Kühlschrank ganz voll zu packen, oder nicht? |
Ist nicht sinnvoll den Kühlschrank ganz voll zu packen, da Lebensmittel und co eine deutlich höhere thermische Masse als die Luft selber hat. Die Luft im Kühlschrank zu kühlen braucht nur sehr wenig Energie und niemand lässt Minuten den Kühlschrank offen um zu warten das sämtliche kalte Luft mit der warmen völlständig durchmischt ist. In der Regel ist der Kühlschrank nur wenige Sekunden geöffnetet, da findet kein nennenswerter Luftaustausch statt.
Ebenso wird die natürliche Kovnektion durch einen vollgepackten Kühlschrank eingechränkt, so das eine Abkühlung einzelner Lebensmittel nun mehr Zeit in Anspruch nimmt
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 24. Jul 2020 20:44 Titel: Re: ? |
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| Hanswirst hat Folgendes geschrieben: | | In der Regel ist der Kühlschrank nur wenige Sekunden geöffnetet, da findet kein nennenswerter Luftaustausch statt. |
Ich denke, das ist ein Irrtum. Das Öffnen und Schließen der Kühlschranktür ist ja sowas wie Wedeln mit einem Fächer. Die Luft wird kräftig verwirbelt.
Ganz deutlich zu spüren im Tiefkühlschrank. Nach dem Schließen und sofortigem Wiederöffnen der Tür gibt es einen deutlichen Widerstand. Das ist die warme eingedrungene Luft die sich zusammenzieht und einen Unterdruck schafft.
Viel besser sind Kühl- und Friertruhen mit horizontalem Schiebe-Deckel, da wird die Luft-Verwirbelung nicht mechanisch unterstützt.
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 24. Jul 2020 21:01 Titel: |
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Man könnte auch die Lampe ausbauen, und am Abend mit dem Nachtsichtgerät reinschauen. Ich habe meinen Kühlschrank gern übersichtlich, und die Butter griffbereit. 
_________________
WAS IST LOS IN EUROPA? https://www.youtube.com/watch?v=a9mduhSSC5w |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 24. Jul 2020 21:38 Titel: |
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| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Man könnte auch die Lampe ausbauen |
Würde ich bei meinem Kühlschrank nie machen. Wenn ich Abends das Licht in der Küche ausschalte, schaue ich stichprobenartig nach, wo es bleibt. Du ahnst es: Im Kühlschrank, da übernachtet es gerne.
Ich habe es noch nirgendwoanders gefunden.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 25. Jul 2020 02:04 Titel: Re: ? |
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| Hanswirst hat Folgendes geschrieben: | | Ist nicht sinnvoll den Kühlschrank ganz voll zu packen, da Lebensmittel und co eine deutlich höhere thermische Masse als die Luft selber hat. |
Ich habe nicht ohne Grund von Wasserflaschen und von Platz gesprochen, der selten oder nie verwendet wird. Da spielt die Wärmekapazität keine Rolle, weil sie nur einmal runtergekühlt werden müssen und dann beliebig lange liegen oder stehen bleiben können ohne zur Wärmebilanz beizutragen. Wenn Dir selbst das zu viel ist, dann kannst Du auch leere Flaschen nehmen.
| Hanswirst hat Folgendes geschrieben: | | Die Luft im Kühlschrank zu kühlen braucht nur sehr wenig Energie und niemand lässt Minuten den Kühlschrank offen um zu warten das sämtliche kalte Luft mit der warmen völlständig durchmischt ist. |
Niemand spricht vom Austausch der gesamten Luft. Es sind bei jedem Öffnen nur ein paar Liter und dafür reichen wenige Sekunden. Das ist nicht nur ein energetisches Problem. Aus der warmen Luft kondensiert beim Abkühlen im Kühlschrank Wasser aus, das dann im Kühlkreislauf einfrieren kann.
| Hanswirst hat Folgendes geschrieben: | | Ebenso wird die natürliche Kovnektion durch einen vollgepackten Kühlschrank eingechränkt, so das eine Abkühlung einzelner Lebensmittel nun mehr Zeit in Anspruch nimmt |
Dazu habe ich weiter oben schon etwas geschrieben. Wenn man durch normales Beladen (und nicht gewaltsames Vollstopfen) die Luftzirkulation behindert, dann ist der Kühlschrank schlecht konstruiert. Davon abgesehen werden die Lebensmittel nicht nur durch die Luft, sondern auch durch den bereits kalten Inhalt heruntergekühlt.
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Duke711
Anmeldungsdatum: 26.01.2017
Beiträge: 434
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| Duke711 Verfasst am: 20. Aug 2020 15:47 Titel: |
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Also das mit den vollen Wasserflaschen von Dr. Stupid ist eine Schnappsidee.
Voll; Lebensmittel und vielen Wasserflaschen
Luftinhalt 69,8 Liter
Leer; Lebensmittel ohne Wasserflaschen
Luftinhalt 90,5 Liter
Im Graph die Funktion, einmal für 280 K Kühlschrank und 255 K Gefrierschrank, die Öffnungszeit spielt hier kaum eine Rolle. Normales öffnen ~ 1,4 Sekunden bei einem Öffnungswinkel von 70°. 3 Sekunden Verweildauer, danach die Schließungszeit, insgesamt ~ 6,5 Sekunden. Das gleiche für 9,5 Sekunden mit 6 Sekunden Verweildauer.
Joule:
280 K bei 69,8 Liter : 826 J
280 K bei 90,5 Liter : 1071 J
255 K bei 69,8 Liter : 2152 J
255 K bei 90,5 Liter : 2790 J
Wasserflaschen bei 295 auf 280 K: 1.299.954 J
Wasserflaschen bei 295 auf 255 K: 3.466.545 J
Bei 280 K müsste man den Kühlschrank 5306 mal öffnen. Bei 255 K 5433 mal.
Die Verluste beim öffen sind einfach viel zu gering, Energieverbrauch pro Tag:
231300 J, also entspricht ein Öffnungsvorgang gerade mal 3,6 Promille. Somit ist es wegen der schlechteren Luftzirkulation, eher nicht zu empfehlen den Kühlschrank selbst mit leeren Platzhalterflaschen unnützweise zu füllen.
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