การเปิดและปิด lighbulb ซ้ำ ๆ ใช้พลังงานมากกว่าการปล่อยทิ้งไว้เป็นชั่วโมงหรือไม่?

สมมติว่าฉันมีหลอดไฟ 60W ในหลอดไฟในห้องนอนของฉัน ถ้าฉันเปิดไฟต่อเนื่องเป็นเวลา 2 ชั่วโมง แต่ในวันถัดไปฉันเปิดและปิด 10 ครั้งเป็นระยะเวลา 5 นาที สถานการณ์ใดที่จะใช้พลังงานมากขึ้น?

การปล่อยให้มันใช้พลังงานมากขึ้นอย่างแน่นอน บางครั้งผู้คนพยายามโน้มน้าวใจตัวเองว่าการเปิดและปิดไฟใช้พลังงานมากขึ้นเพราะมีกระแสไฟไหลเข้าสูงหรือมีบางอย่างเช่นนี้

ประการแรกไฟหลอดไส้แทบจะไม่มีกระแสไฟไหลเข้าเนื่องจากไม่มีประจุในตัวเก็บประจุใด ๆ และพวกเขาไม่จำเป็นต้องตีอาร์คในหลอด กระแสเริ่มสูงขึ้นเนื่องจากความต้านทานของเส้นใยต่ำ แต่:

1. นี่เป็นเพียงเสี้ยววินาที
2. การทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นจะไม่ใช้พลังงานเกินกว่าที่มันใช้เพื่อรักษาอุณหภูมินั้นไว้
3. แม้ว่ากระแสอาจสูงขึ้น แต่ก็ไม่สูงกว่านั้นมากนัก ไฟอื่น ๆ ในบ้านของคุณหรี่ลงชั่วคราวหรือไม่เมื่อคุณเปิดไฟ

ประการที่สองถ้าคุณใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ซึ่งอาจมีตัวเก็บประจุและอาจต้องใช้กระแสไฟไหลเข้าบางส่วนมันไม่ได้เริ่มต้นขึ้นสำหรับค่าใช้จ่ายในการเปิดไฟ พิจารณาอีกครั้งว่าระยะเวลาเปิดใช้งานนั้นสั้นเพียงใดเมื่อเทียบกับช่วงเวลาที่ออกเดินทาง แม้ว่าคุณจะพิจารณาการสึกหรอและการฉีกขาดของหลอดไฟและตัวเริ่มต้นและตัวยึดมันก็ประหยัดกว่าการปิดหลอด ฉันอ่านรายงานจากคนที่ใส่ใจที่จะทำคณิตศาสตร์ทั้งหมดและพวกเขาสรุปว่าถ้าคุณตั้งใจจะทิ้งไฟไว้นานกว่า 60 วินาทีมันจะประหยัดกว่า

เอาล่ะมาตั้งค่าการจำลองแบบง่าย ๆ กัน:

ตามหน้า Wiki ของหลอดไส้สำหรับหลอด 100W, 120V ความต้านทานความเย็นคือ ~ 9.5Ωและความต้านทานความร้อน ~ 144Ω หลอดไฟจะใช้เวลาประมาณ 100 มิลลิวินาทีในการต้านทานการเปิดเครื่อง
ด้วยข้อมูลนี้เราสามารถจำลองและพิสูจน์ว่าคลื่นแรกเริ่มจะไม่สำคัญหากเราเปลี่ยนหลอดไฟทุกๆ 5 นาที เราไม่จำเป็นต้องทำการจำลองเป็นเวลา 2 ชั่วโมงเพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ แต่เราจะทำ ฉันยังขยายเวลา "อุ่นเครื่อง" เป็น 300 มิลลิวินาที
นี่คือวงจร SPICE ของเราหลอดไฟจะถูกแทนด้วยสวิตช์ซึ่งจะเปลี่ยนความต้านทานจาก9.5Ωเป็น144Ωสำหรับสัญญาณควบคุมที่เพิ่มขึ้น (300ms) สวิตช์ไฟจะถูกแทนด้วยสวิตช์อื่นซึ่งเพิ่งเปลี่ยนจาก1mΩเป็น10MΩ

นี่คือการจำลองด้วยกำลังเฉลี่ยที่แสดงในกล่องโต้ตอบ:

นี่คือการปิดสวิตช์โดยที่ความต้านทานของหลอดไฟแสดง (ไม่ต้องกังวลกับความต้านทานที่เป็นลบนั่นเป็นเพียงเพราะ SPICE คำนวณแบบนั้นโดยใช้การไหลของกระแส - มันยังคงเป็นความต้านทานเชิงบวกที่แท้จริง):

และในตอนนี้นี่คือการจำลองสถานการณ์ที่เปิดหลอดไฟตลอดเวลาโดยมีกำลังเฉลี่ยที่แสดง:

คุณสามารถเห็นได้ว่าพลังงานเฉลี่ยคือ 95.659W ซึ่งน้อยกว่าถ้าเราเพิ่มค่าเริ่มต้นเป็นสองเท่าใน 5 นาทีแรกและ 5 นาทีจากค่าทดสอบ 48.2W (48.2 "* 2 = 96.4W) ดังนั้นความแตกต่างของการเปลี่ยนจึงเป็น ขนาดเล็ก.

วิธีที่รวดเร็วคุณจะต้องเปลี่ยนให้แย่ลง?

อาจเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้แย่ลงเนื่องจาก Supercat บันทึกอย่างถูกต้องเนื่องจากใยจะไม่เย็นพอระหว่างการสลับ ดังนั้นนำกราฟข้างล่างมาเป็นสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุด (เช่นหลอดไฟถูกระเบิดด้วยการแช่แข็งก๊าซระหว่างการเปลี่ยนหรือบางอย่าง :-) โปรดทราบว่านี่จะเป็นการเพิ่มแหล่งพลังงานอีกแหล่งหนึ่งให้กับระบบแม้ว่าจะเห็นได้ชัดว่าเป็นการโกง) มันเย็นลงและเอฟเฟกต์น่าสนใจที่จะดูว่าและถ้าเวลาอนุญาตฉันจะเพิ่มบางอย่างเพิ่มเติม

ดังนั้นสมมติว่าข้างบนค่อนข้างเร็วประมาณหนึ่งครั้งทุก ๆ 2 วินาทีตามการจำลองที่เกินจริงข้างต้น (ในความเป็นจริงอาจจะประมาณหนึ่งวินาที) นี่คือสองนาทีที่คุ้มค่าในการสลับหนึ่งครั้ง evry สองวินาทีและพลังงานเฉลี่ยเพียง 100W ( ~ 104W):

ตามบทสรุปตอน Mythbusters บนWikipedia :

"MythBusters คำนวณว่าการกระชากของพลังงานจากการเปิดไฟจะใช้พลังงานมากเท่าที่ปล่อยทิ้งไว้เพียงเสี้ยววินาที (ยกเว้นหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์; การเริ่มต้นใช้พลังงานประมาณ 23 วินาที)"

ดังนั้นในความเป็นจริงเป็นไปได้ว่าการเปิด / ปิดจะใช้พลังงานมากขึ้นหากฟลูออเรสเซนต์ถูกเปิดและปิดอย่างต่อเนื่อง

การตั้งค่าอย่างต่อเนื่องจะสิ้นเปลืองพลังงานมากกว่าการเปิดหลอดไฟ

ข้อโต้แย้งที่เป็นไปได้คือการขี่จักรยานแบบเปิด - ปิด / ปิดจะทำให้อายุการใช้งานของหลอดสั้นลงและทำให้ต้นทุนด้านพลังงานของการผลิตการขนส่งและการกำจัดทิ้งลดลงด้วยเวลาบริการที่น้อยลง แต่ถ้าไม่มีการขุดตัวเลขจริงความรู้สึกของฉันคือว่ามันไม่น่าจะเกินกำลังงาน วิธีที่น่าเชื่อถือวิธีหนึ่งในการ จำกัด ประมาณการคือการเปรียบเทียบราคาของหลอดไฟกับค่าใช้จ่ายในการเปิดเครื่อง

พลังงานทั้งหมดที่เข้าสู่หลอดไส้จะถูกแปลงเป็นความร้อนซึ่งจะต้องถูกกำจัดไปอย่างใด ความร้อนนั้นจะถูกแผ่ออกไปในรูปของแสง แต่พลังงานจะต้องเริ่มต้นเป็นความร้อน ดังนั้นวิธีเดียวที่หลอดไส้สามารถใช้พลังงานได้มากขึ้นก็เพื่อกระจายความร้อนมากขึ้น หลอดไฟที่เย็นใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าหลอดที่ร้อน แต่ยังกระจายความร้อนน้อยลง หากหลอดไฟที่ใช้กำลังไฟที่อุณหภูมิคงที่ถูกปิดในเวลา T1 เย็นลงบ้างเปิดสวิตช์ใหม่และกลับสู่อุณหภูมิก่อนหน้านี้ตามเวลา T2 พลังงานทั้งหมดที่ใช้ระหว่างเวลา T1 และ T2 จะต้องเป็นทั้งหมด ปริมาณความร้อนที่กระจายไปและนั่นจะน้อยกว่าปริมาณความร้อนที่จะกระจายไปหากหลอดไฟเปิดอย่างต่อเนื่อง

สถานการณ์เดียวที่หลอดไส้สามารถใช้พลังงานได้มากกว่าเมื่อขี่จักรยานมากกว่าการใช้งานอย่างต่อเนื่องหากหลอดไฟมีส่วนไส้หลอดที่แตกต่างกันซึ่งถูกต่อสายเป็นอนุกรมและทำงานที่อุณหภูมิแตกต่างกัน ในสถานการณ์สมมตินั้นการวนรอบหลอดไฟจะทำให้ส่วนที่มีอุณหภูมิสูงมีการแผ่รังสีน้อยลง แต่ภายใต้เงื่อนไขวัฏจักรหน้าที่บางอย่างจะทำให้ส่วนที่มีอุณหภูมิต่ำแผ่รังสีมากขึ้น มันเป็นไปได้ที่จะสร้างหลอดในลักษณะที่ว่าการเพิ่มขึ้นของการกระจายตัวจากส่วนที่อุณหภูมิต่ำเกินกว่าการลดลงของการแยกตัวจากส่วนที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งจะเป็นการเพิ่มการใช้พลังงานโดยรวม ฉันไม่แน่ใจว่าเงื่อนไขดังกล่าวจะนำไปใช้กับการออกแบบหลอดไฟที่ "ใช้งานจริง" ได้หรือไม่

เปิดไฟทิ้งไว้ใช้พลังงานมากขึ้น การปิดไฟช่วยประหยัดพลังงาน

เพียงแค่สมมติว่าแสงใช้พลังงานเป็นศูนย์เมื่อปิด (POWER_OFF = 0) และ 100W หรืออะไรก็ตามที่เปิด (POWER_ON = 100)

พลังงานทั้งหมดในหน่วยชั่วโมงวัตต์เท่ากับ: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF

โปรดสังเกตว่าตั้งแต่ POWER_OFF = 0 กำลังงานทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยเทอม TIME_ON เท่านั้น

--l8rs