保持冰箱/冰柜满满会大大提高能源效率吗？

这是我经常遇到的陈述之一，但我从未真正看到支持它的证据。该建议通常甚至更进一步地说明，如果您的冰箱相对空着，则应添加一些东西（例如，瓶装水）。

这样的陈述也出现在这里，作为对该问题，这个问题，这个问题以及最近这个问题的答案。

我假设在某些情况下可能会节省一些能源，但是实际关心的意义是否足够大？此外，是否足以抵消仅用于装满冰箱的冷却或冷冻水（或其他物品）中的能量损失？

注意：我一直在做自己的研究，并打算将其发布在问题中，但我认为提供我在下面的答案中发现的内容会更合适。但是，如果任何人都有可靠的来源给出不同的答案（最好是通过实际测量或研究来得出答案），我会非常感兴趣。

编辑：写完我的答案后，我才发现这一点，塞西尔·亚当斯（Cecil Adams）强烈主张全冰箱假说。我很少不同意塞西尔的观点，尽管没有引用文献，但他提到了许多研究。因此，我很感兴趣是否有人可以指出其中一些研究。

简介：除非我在这里缺少任何东西，或者您用冰箱做的事情很奇怪，否则，保持冰箱/冰柜已满，您最多每年可以节省几美元。此外，储存水（或其他东西）以填满冰箱/冷冻室的空间根本不会为您节省很多，除非您将其长时间存放在那里，因为冷却水的成本很高首先。

这里有正当的理由这样做：

• 如果您需要忍受间歇性断电（如TFD所述），则在冰箱中放很多冰或食物会使它冷却的时间更长
• 冰箱中的大量食物将使更容易冷藏或冷冻新食物更快，这有时可能有助于食品安全/保存
• 同样，多吃些食物可能有助于最大程度地减少频繁打开门时的较小温度波动，这在某些情况下可能又有助于食品安全/质量
• 如果您的冰箱效率低下，冷却不均匀或隔热不良，那么多吃些食物会阻止打开和关闭的循环次数过多（尽管将冰箱装得太满也会阻止其正确循环）

所有这些也许是有理由略微偏向于使冰箱更饱满的好理由。但是，从能源角度来看，故意将多余的食物/水装满冰箱是没有道理的，因为冷却任何固体或液体所需的能量通常是冷却空气所需的能量的很多倍。

另外，如果您最关心的是当门打开时冷空气从冰箱中“掉出来”，我建议您向其中装满空气的空容器填充冰箱。它们将为您带来的好处是不会损失过多的冷空气，但无需花费能量来冷却不需要的液体。（但同样，每年最多可能获得几美元的收益。）

详细信息如下。

我尝试搜索一些可靠的统计数据，尽管我发现有很多说法可以证明这一点，但我通常看不到有关节能的实际数字，甚至看不到支持实践逻辑的理论计算。

事实上，有时似乎出现在“神话”能源集团的名单，比如在这里：

1. 误区：您可以通过保持冰箱充满电，快速关闭冰箱并定期清洁线圈来节省能源。

实际上，这三个动作都不值得您费心。在Balsnik进行的研究中发现：

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.

或从本文档（关于超低温冷冻机的效率）：

都市传奇？ 完整的冷冻机运行所需的能源更少：这种想法的表面上的原因是热质量需要更长的时间来预热，因此压缩机不必如此努力地工作。想一想：虽然内容物需要更长的时间进行预热，但冷却所需的时间也更长，因此压缩机每天的工作时间也一样长。冷冻室满或空时，壁厚和垫片完整性的基本绝缘因素不会改变，那么为什么要改变热传递呢？当循环频率下降时，循环持续时间将上升。进入机柜的热量不会改变。在每个压缩机循环开始时会有一个额定功率峰值，因此更多的循环可能会稍微增加能耗。数据尚未得到广泛共享，因此目前仍处于城市传奇状态。

这最后一个参考文献的逻辑似乎解决了一个问题，即未打开的冷冻机/冰箱在装满后是否会更有效率（有时会声称-冰箱必须以某种方式“省力”）。显然，这句话没有多大意义。

但是，要准确判断，我们需要考虑打开冰箱时的情况。 这是一个节能小组的报告，该报告尝试了许多测试（包括打开门的时间各不相同）。他们得出结论，顶级冰箱型号的冰箱装满后确实消耗较少的能量，尽管他们在分析中指出，它最初并不包括冷却多余食物所需的额外能量。但是一旦食物变凉并且冰箱里装满了冰箱，便会有一些顶级冰柜的能源优势。（有多少未知数，因为它们的图表没有数字。）对于其他类型的冰箱模型，测试结果混合了，因此，空冰箱和满冰箱没有明显的好处。他们的结论是：“因此，我们的建议是不要担心冰箱保持满满状态，而应将注意力更多地放在保持门关闭上。”

从冰箱打开的理论角度来看，让我们尝试一些合理的假设：

美国的平均冰箱尺寸约为20英尺³。如果我们假设冰箱的包装没有装满，当门打开时，存在的空气中的一半被室温空气代替，则大约为10 ft ³，或约0.28 m ³。

使用此处的统计信息，我们可以计算出，将10 ft ³的空气冷却到20°C（例如，从“室温”从大约25°C到5°C），则需要大约6.8 kJ的能量，即0.0019 kWh 。对于类似尺寸的冷冻机，可能必须将空气温度降低约40°C，而不是20°C，因此这些数字将增加一倍。

如果我们每天打开冰箱门20次，那么一年内，空白空间为10 ft ³的冰箱的总功率约为13.8 kWh ，空白空间为类似数量的冰柜的总功率约为27.5 kWh。上面第一个报价中的统计数据估计，所有冰箱门的开度为50 kWh / yr，因此，这个数字似乎在正确的范围内。基本上，打开冰箱每年要花费几美元的能源损失。

现在，假设我们改为在10英尺³的水上加水而不是空气。（这是可笑的大量水，但是我用它来保持占用的体积不变，以进行比较。）

从这些数字可以类似地计算出从室温冷却水所需的能量。在20°C下冷却10英尺³的水大约需要23,000 kJ。将其从25°C冷冻到-15°C大约需要120,000 kJ。（由于将液态水转变为固态冰所需的过多能量，该数字明显更高。）上述研究清楚表明了添加大量水的效果，添加150磅水。室温下的水导致冰箱的峰值温度升至65°F，并且需要将近一天半的时间才能恢复到正常温度。

将这些数字以更有用的形式显示：

• 您必须将冰箱中的空气冷却大约3500次，才能“支付”冷却相同体积的水所消耗的能量。

• 您必须将冷冻机中的空气冷却大约9000次，才能“支付”冻结相同体积的水所消耗的能量。

更新：正如乔在评论中正确指出的那样，我在这里假设空气干燥以简化计算。但是，真正的厨房空气会湿润，其作用并不微不足道。（我假设误差将小于50％左右，但是在合理的假设下，误差可能是1.5-3倍，具体取决于您的厨房湿度和冰箱的湿度。）

无论如何，假设我们从25°C的厨房中的相对湿度开始为50％，并且假设冰箱在冰箱中冷却至5°C，在冷冻室中冷却至-15°C，同时在这些温度下保持50％的相对湿度（显然需要去除水蒸气），以下是一些更新的统计信息：

-您必须将冰箱中的空气冷却约1800次，才能“支付”冷却相同量的水所消耗的能量。

-您必须将冰箱中的空气冷却约5500次，才能“支付”冻结相同体积的水所消耗的能量。

[有关详细信息，请参见下面的计算。]

基本上，根据打开冰箱的频率和室温的不同，您可能需要至少冷藏几个月的水，然后才能看到所有的节能效果。您可能需要将（相同）水冷冻至少一年，以节省任何能源。即使这样，对于合理数量的水（例如几加仑），您每年节省的能源成本也不可能超过几美元（甚至更少）。

关于装满冰箱的最后一点：即使假设您每年可以用装满冰箱节省几美分，我的实际经验告诉我，装满冰箱的时候我打开门的时间要比装满了冰箱的时候更长，因为我经常需要四处移动或暂时取出东西以将东西藏在后面。那么，这种理论上的节省会真正实现吗？我不知道。

对于那些感兴趣的人，这是上面计算的“工作”。我假设体积为10 ft ³ =〜0.28 m ³。请注意，这里使用了各种近似值来获得“大致数字”-特别是，密度和比热在整个温度范围内被假定为恒定的，这可能会导致5-10％的空气计算误差，而误差要小得多。用于水计算。

（1）将（干燥）空气冷却20°C

• 表中20°C时0.28 m ³的空气×1.205 kg / m ^3的密度= 0.337 kg
• 0.337千克×20°C [与20 K相同]×比热1.005 kJ /（kg K）= 6.8 kJ
• 6.8 kJ÷3600 = 0.0019千瓦时

（2）将（干燥）空气冷却40°C

• 相同重量的初始空气
• 0.337千克×40°C×1.005 kJ /（kg K）= 13.6 kJ

（3）将水从25°C冷却到5°C

• 相同体积的0.28 m ³
• 0.28 m ³ ×密度约1000 kg / m ³ = 280 kg
• 表格中的 280 kg×20°C×比热为4.18 kJ /（kg K）= 23400 kJ
• 注意：显然，一个人不能也不应为约600磅的家用冰箱装满东西。的水，但是我在这里使用了相同的体积来产生可比体积所需的能量，因为有人断言用等体积的水代替空气会有所作为。

（4）将水从25°C冷却到-15°C

• 冰的密度小于水，因此，要使最终体积达到10 m ^ 3，我们必须从少喝水开始。
• 0.28 m ³ ×冰密度916.8 kg / m ³ = 256 kg
• 冷却至0C：256 kg×25°C×比热4.18 kJ /（kg K）= 26800 kJ
• 冻结：256公斤×冻结热334 kJ / kg = 85700 kJ
• 将冰冷却至-15°C：256千克×15°C×冰的比热2.108 kJ /（kg K）= 8100 kJ
• 总冷却能：120,700 kJ

（5）将类似量的水冷却到冰箱中的空气= 23400 kJ÷6.78 kJ =约大3450倍

（6）在冰箱中将类似量的水冷却至空气= 120700 kJ÷13.6 kJ =约大8900倍

（7）将相对湿度为50％的空气冷却20°C：

• 根据莫里尔图，我们可以得出湿度为50％时空气中水蒸气的重量分数。在此，湿度为0.5的x在25℃下为约0.0098kg / kg，在5℃下为约0.0026kg / kg。
• 然后，我们遵循湿空气焓（H）的计算是在乔的链接找到这里。
• 在25°C下：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 /公斤
• 在5°C时：H =（1.005 kJ / kg°C）（5°C）+（0.0026 kg / kg）[（1.84 kJ / kg°C）（5°C）+（2501 kJ / kg）] = 11.6千焦/千克
• ΔH（焓变）= 50.1-11.6 = 38.5 kJ / kg
• 潮湿的空气比干燥的空气密度稍低：根据此处的数字，潮湿的空气在20°C时约为1.199 kg / m ³。
• 在上述假设的0.28 m ³下使用的空气质量为0.336 kg
• 冷却所需的能量=焓变×质量= 38.5 kJ / kg×0.336 kg = 12.9 kJ
• 请注意，这里的各种数字可能会随温度的变化而略有不同，但是正如在Joe的链接中一样，我们可以假设它们足够恒定，以至于对最终答案的影响不会超过几个百分点。

（8）在冰箱中将空气从25°C冷却到-15°C

• 使用上面链接的莫里尔图，对于-15°C下50％的湿度，我们得到的重量分数约为0.00055 kg / kg
• 使用与上述类似的计算
• -15°C时的H = -13.7 kJ / kg
• 从25°C到-15°C的H增量= 63.8 kJ / kg
• 使用上述质量和密度，冷却所需的总能量= 21.4 kJ

（9）我们按照上面的方法计算比率，最终得到的能量要多1800倍，以冷却冰箱中等量的水，而要多5600倍，以使其冷冻。

（10）相对湿度在厨房和冰箱中都可能变化，因此这些计算应仅作为参考数字，在极端情况下，两个方向的变化可能是2-3倍。 无论如何，即使冷却潮湿的空气，所需的能量与冷却任何液体或固体食品所需的能量也无关紧要。

一种极端的情况是，如果您的冰箱处于受控的电源计划中，或者拥有智能功率计和冰箱（两者都很罕见）

有了这些计划，您可能会省钱，但不能直接供电，只是使您的国家摆脱了低效的峰值发电

冰箱没有电源可能要经过许多小时，因此，储备充足的冰箱或冰柜的温度波动较小，这可以改善食品保鲜性

有很多因素。人们很少考虑的一个因素是质量。下面我仅考虑该因素。其他因素（例如开门）可能会产生更大的影响，尤其是从累积角度考虑时。我不知道。

如果我将一个室温瓶装的水放入装有10瓶冷冻水的冰箱中，则新瓶的温度下降速度将比空冰箱中的下降快得多，因为已经有了更多的冷物质。但是，这是有代价的。冷冻瓶的温度将与传热直接相关。制冷单元将不得不使用能量将十个瓶子的温度恢复到正确的温度。是的，我们的冻结速度更快。但是，不，仅基于此因素，我们就不会花费更少的精力进行冻结。

制冷单元的基本功能是保持内部和外部之间的热差。必须保持在较低温度下的质量越大，则需要的能量越多。空气的质量很小，改变温度所需的能量也很小。相反，水瓶具有更大的质量，并且保持热量差异将需要更多的能量。

保持恒温所需的能量的一个原因是由于制冷单元外部的环境温度和内部所需的温度进行了热量传递（我们也可以将其视为相反方向上的冷渗出）。否则，一旦达到温度设定，密闭的冰柜将永远不需要任何电力。

保持在-20摄氏度的空冰箱的内容物质量非常低，而装满水瓶的冰箱的内容物质量更高。实际上，即使温度相同，满的冰箱的内部也会“更冷”。它会向外界散发更多的寒冷，并且需要更多的能量来保持寒冷。

因此，仅基于冷损失的因素，一个完整的冰箱需要更多的电力。

这个单一因素的重要性取决于许多因素，包括冷冻机的隔热效果，环境温度（如果室温为16°C而不是30°C，则传热较少），​​加热线圈的通风情况等。

这与其他因素如何相互作用会产生一个非常复杂的多因素方程式，我怀疑对于每个制冷机组和每种用途，答案都将不同。

所有这些计算都没有常识。空气的热容量是水的四分之一。这意味着每度冷却水所需的冰箱能量是空气的4倍。如果水在温暖的房间中（或在冰箱门打开的情况下），则加热所需的时间是空气的四倍。因此，请不要再谈论能源效率和其他一些深奥的术语。只需想想：如果冰箱装满了冰箱，那么每次打开门和/或放东西时，如果装满冰箱，温度变化会比装满冰箱的情况小。是空的。因此，请忘记“有效”一词，而用“最佳”代替。基本上来说，要使冰箱性能良好，换句话说，就是要使温度变化尽可能小，请保持冰箱充满。故事结局。

还有一个未考虑的其他因素。当门关闭时，冰箱中的水/冰会更快地冷却内部空气，这减少了每次发生后压缩机所需的工作。因此，如果冰箱里装满了暴风雪后收集的冰块，它将减少因门打开而造成的功耗，并且永远也不会冷却150磅的室温水。尽管要猜测一个完整的冰箱和一个空的冰箱需要多少能源，但在我看来，应该在门保持关闭以建立功耗基准时获取这些值，然后再从那里获取。

填充冰箱中的空白空间以使其运行更加“高效”或省钱只是不正确的。这样想，您开着一辆半卡车，满载还是空载便宜。空的空间或全部空间都将被冰箱冷却，同样，冷却空的空间（空气）要便宜得多。它是如此简单。