Чи вмикання та вимикання лампочки неодноразово використовує більше енергії, ніж просто залишати її на години?

48

Скажімо, у мене в спальні є лампа на 60 Вт у світильнику. Якщо я тримав лампу протягом 2 годин прямо, але наступного дня я вмикав і вимикав 10 разів з інтервалом у 5 хвилин. Який сценарій використовував би більше енергії?

— Крістофер Чіпс
джерело

6

Якщо ви збираєтеся економити енергію, то подумайте про використання LED-технології

— Марсель

7

Що за цибулина?

— Нік Джонсон

2

Цікаво, чи відповідь однакова для всіх різновидів вогнів. Я бачив тести розжарювання, світильника та світлодіодів. А як щодо високого тиску натрію, галогеніду металу, пари ртуті тощо?

— Грант

3

@marcel або насправді "що завгодно, окрім розжарювання". Досить пристойні еквіваленти світлодіодної лампочки на 60 Вт на момент цього коментаря знижуються приблизно до 15 доларів на Amazon, і витягуйте не більше 9 Вт, часто менше.

— Джефф Етвуд

2

Я завжди думав, що міф про те, щоб лампочка тривала довше, якщо її не включити, що ви економите на енергії. Циркуляція енергії спричиняє нагрівання і охолодження нитки, що спричиняє швидше зношення. Я припускав, що це те саме мислення за флуоресцентним освітленням, що залишається на весь час. Речі зношуються швидше, якщо їх стан змінюється часто.

— Chef Flambe

59

Залишаючи це, абсолютно б використовували енергію. Іноді люди намагаються переконати себе, що вмикання та вимикання світла використовує більше енергії, оскільки є якийсь високий пусковий струм або щось таке.

По-перше, лампи розжарювання навряд чи мають струм напруги, оскільки у них немає конденсаторів для зарядки, і їм не потрібно вдаряти дугою в лампочку. Струм спочатку більший, оскільки опір нитки нижчий, але:

це на частку секунди
підвищення температури до цього не потребує більше енергії, ніж потрібно, щоб залишити його для підтримки цієї температури
незважаючи на те, що струм може бути більшим, він не набагато вищий. Чи тимчасово тьмяні всі інші світильники вашого будинку, коли ви включаєте його?

По-друге, якщо ви берете люмінесцентну лампочку, яка може мати конденсатори, і, таким чином, може знадобитися деякий струм напруги, вона не почне компенсувати витрати на включення світла. Розглянемо ще раз, наскільки короткий період включення відносно періоду, що закінчується. Навіть якщо ви враховуєте зношеність лампочки, стартера та кріплення, майже завжди економніше вимкнути лампочку. Я прочитав доповідь когось, хто заважав займатися усією математикою, і вони дійшли висновку, що якщо ви маєте намір залишити світло на більш ніж 60 секунд, зробити це економніше.

— Філ Мороз
джерело

3

Одне врахування полягає в тому, що деякі люмінесцентні лампочки не нагріваються до повної яскравості, поки вони не вмикаються хвилину і більше. Вони можуть включатися лише приблизно на чверть повної яскравості і повільно підніматися. Це може бути приємною особливістю, щоб допомогти вашим очам перейти від темної кімнати до світлого або дратувати, якщо переходити з однієї освітленої кімнати в іншу. Можна попросити торгувати дещо вищими витратами на енергоносії, якщо це проблема.

— Метт Б.

4

+1 за гарну відповідь. Чи трапляється у вас посилання на звіт? Звучить дуже правдоподібно, але було б цікаво прочитати (і завжди добре мати посилання).

— Лев

@Leo - лише перегляд електричних властивостей лампи розжарювання (крива опору температури та постійної часу тощо) повинен дозволяти вам математично моделювати та переконувати себе у відповіді.

— Іван У

3

60 секунд звучить хвилеподібно для лампи розжарювання. Подумайте, що вони вмикаються практично миттєво по-людськи. Скажімо, 100 мс бути щедрими. Навіть якщо холодний струм в 10 разів більше гарячого струму, це складає лише 1 секунду часу роботи.

— Олін Латроп

3

Для ламп розжарювання все, що збільшує споживану лампочку, повинно збільшити загальну кількість тепла, що відводиться в навколишнє середовище (через видиме випромінювання, інфрачервоне випромінювання, кондукцію, конвекцію тощо). Для нормально побудованих ламп вимкнення лампочки будь-який інтервал - наскільки я можу сказати - беззастережно зменшить кількість теплоти, що розсіюється, і, отже, повинен зменшити кількість споживаної енергії.

— supercat

40

Гаразд, давайте налаштуємо просте моделювання:

За даними сторінки Wiki щодо ламп розжарювання , для лампочки потужністю 100 Вт і 120 В морозостійкість становить ~ 9,5 Ом, а опір жару - 144 Ом. Для того, щоб лампочка отримала гарячий опір при включенні, потрібно близько 100 мс.
Отож, озброївшись цією інформацією, ми можемо змоделювати та довести, що початковий сплеск був би абсолютно незначним, якби ми включали лампу кожні 5 хвилин. Нам дійсно не потрібно запускати моделювання протягом 2 годин, щоб довести це, але ми будемо. Я навіть продовжив час «прогрівання» до 300 мс.
Ось наша схема SPICE, лампочка представлена перемикачем, який поступово змінює опір від 9,5 Ом до 144 Ом над підйомом керуючого сигналу (300 мс) Перемикач світла представлений іншим перемикачем, який просто змінюється з 1мОм на 10МОм

Лабораторна випробувальна схема

Ось моделювання із середньою потужністю, показаною у діалоговому вікні:

Моделювання тестування лампочки

Ось закриття комутації, із показаним опором лампочки (не хвилюйтеся, що опір негативний, це просто тому, що SPICE розраховував його таким чином, використовуючи поточний потік - це все-таки справжній позитивний опір):

Лампа тест крупним планом

А тепер ось моделювання з включеною лампою протягом усього часу із середньою потужністю:

Тест лампочки увімкнено

Ви можете бачити, що середня потужність становить 95,659 Вт, що лише трохи менше, ніж якщо ми подвоїли початкові 5 хвилин, 5-хвилинне тестове значення 48,2 Вт (48,2 "* 2 = 96,4 Вт), тож різниця зробленого перемикання становить крихітні.

Наскільки швидко вам потрібно переключитися, щоб було гірше?

Напевно, це неможливо зробити гірше, як правильно зазначає Supercat, оскільки нитка не буде охолоджуватись між перемиканням. Тож візьміть під собою графік як найгірший сценарій (наприклад, лампочка підірвана замерзаючим газом між переключенням чи щось :-) Зауважте, що це додасть ще одне джерело енергії в систему, хоча, очевидно, це буде обман) Тільки як швидко вона охолоджується, і ефект було б цікаво поглянути, і якщо час дозволить, я додам ще трохи на це.

Тож, якщо припустити вищесказане, досить швидко, приблизно раз на 2 секунди відповідно до перебільшеного моделювання (насправді, мабуть, приблизно раз на секунду) Ось дві хвилини варто переключитися один раз на дві секунди, а середня потужність трохи більше 100 Вт ( ~ 104 Вт):

Швидкий перемикач лампочки

— Олі Глазер
джерело

1

+1 для графіків. Mystbusters довели те саме, але вони показали, що флуоресцентне споживання значно збільшується при запуску.

— Густаво Литовський

1

Так, я думаю, я пригадую, що бачив цю виставу століттями. Я можу трохи пізніше поглянути на люмінесцентну лампочку і додати її, оскільки я впевнений, що вона затратить набагато більше енергії при запуску, тому було б цікаво порівняти.

— Олі Глазер

1

Я не думаю, що будь-який робочий цикл може збільшити споживання електроенергії у звичайно побудованій лампочці розжарювання; можливо, ви можете прочитати мою відповідь і сказати, чи є якийсь недолік у моїх міркуваннях.

— supercat

1

@supercat - напевно, ні, через те, що нитка недостатньо охолола між перемиканням, що я зрозумів лише трохи тому. Тож я вважаю, що ти маєш рацію, і я додам до цього записку, і, ймовірно, змінити це моделювання пізніше, коли у мене буде ще трохи часу, щоб також подивитися на флуоресцентну лампочку. Основним моментом (як відомо) було показати, наскільки крихітний ефект перемикання загальний.

— Олі Глазер

@supercat - зауважте, що тут ми враховуємо лише саму лампочку, а не іншу частину системи. Дивлячись на імпеданс електропроводки та інші неідеальні системні фактори, можливо, також буде цікаво (я просто не встиг зараз це зробити справедливим)

— Олі Глазер

19

Згідно з підсумком епізоду Мітбустерів у Вікіпедії :

"MythBusters підрахував, що приплив електроенергії від включення світла буде споживати стільки ж енергії, скільки залишає його на частку секунди (за винятком люмінесцентних вогнів трубки; запуск витратив близько 23 секунд на потужність").

Тому насправді можливо, що включення / вимкнення споживало б більше енергії, якби флуоресцентне світло постійно включалося і вимикалося.

— Густаво Литовський
джерело

1

Вам потрібно більше енергії, щоб увімкнути її, але ви повинні відняти заощаджену енергію, вимкнувши її.

— Al Kepp

1

@AlKepp: Це все залежить від "робочого циклу"

— Густаво Литовський,

10

Постійно налаштовані споживають більше енергії, що живить лампу.

Можливим зустрічним аргументом було б те, що велосипед "включення / вимкнення" скоротить термін експлуатації лампочки, і, таким чином, енерговитрати на виготовлення, транспортування та утилізацію будуть амортизовані за менший час обслуговування. Але не викопуючи фактичну кількість, я відчуваю, що це навряд чи перевищить енергетичну енергію. Один з правдоподібних способів пов'язати оцінку - порівняти вартість самої лампочки з вартістю її живлення.

— Кріс Страттон
джерело

2

Вартість лампочки - відмінний спосіб поставити номер на транспортні та виробничі витрати. Зрештою, люди не продають їх, щоб втратити гроші. Вам потрібно буде турбуватися лише про зовнішні аспекти, такі як екологічний тягар виробництва, який не повертається виробнику. Але це все-таки диверсія, питання задається конкретно щодо використання енергії, а не вартості.

— Філ Мороз

1

Ідея полягала б у тому, що витрати обмежують оцінку витрат на виробництво / транспортування, а отже, і енергію, витрачену для цього. Але деякі зовнішні впливи можуть сприйматися як споживання енергії, наприклад, переробка відходів, швидше за все, споживає енергію (оскільки відходи, що задіяні тут, можуть не мати потенціалу як паливо для керування процесом)

— Кріс Страттон

1

+1 для іншого практичного способу розгляду проблеми. Я думаю, хоча це дуже просте запитання, ви можете написати досить довгий (і математично важкий) документ про різні фактори, на які натякають у цих відповідях. Просто імпеданс електропроводки, відмов вимикача, теплових характеристик лампочки було б цікаво почати з ...

— Олі Глазер

1

Згідно з епізодом «Мітбустерів», згаданим в іншій відповіді: «Крім того, зношеність увімкнення та вимкнення світла неодноразово не зменшувала загальну тривалість життя лампочки, достатню для компенсації збільшення споживання електроенергії. Тому набагато економніше вимкнути світло, а не вмикати його.

— Сарел Бота

5

Вся енергія, яка потрапляє в лампу розжарювання, буде перетворюватися в тепло, яке потім необхідно якось розсіювати. Частина цього тепла буде випромінюватися у вигляді світла, але енергія повинна починатись як тепло. Тому єдиний спосіб, коли лампа розжарювання може використовувати більше енергії, - це розсіювати більше тепла. Холодна лампочка споживає більше електроенергії, ніж гаряча, але також розсіює менше тепла. Якщо лампочка, що працює при стабільній температурі, вимикається в момент T1, дещо охолоджується, знову включається і повертається до попередньої температури за час T2, загальна витрачена енергія за час T1 і T2 повинна бути загальною кількість теплоти, що розсіюється, і це буде менше, ніж тепла, яке було б розсіяне, якби лампочка постійно працювала.

Єдиний сценарій, коли лампа розжарювання могла б використовувати більше енергії при циклі, ніж при безперервній роботі, якби лампа мала різні секції нитки, які були з'єднані послідовно та працювали при різних температурах (деякі лампочки проектора побудовані так). У такому сценарії вимикання лампочки призведе до меншого випромінювання високої температури, але в деяких умовах робочого циклу частина низької температури випромінює більше. Можна було б сконструювати лампу таким чином, щоб збільшення відсіювання від низькотемпературної частини перевищувало зменшення дисипації з високотемпературної частини, тим самим збільшуючи загальне споживання енергії; Я не впевнений, чи застосовуватимуться такі умови до будь-яких "практичних" конструкцій лампочок.

— суперкат
джерело

Це міркування дозволяє припустити, де ви вимірюєте споживання енергії для цілей оригінального питання: якщо ви вимірюєте його електричним способом біля розетки лампочки, це правильно. Але вона нехтує можливістю втрат в інших місцях через використання та схему використання, яка не відображатиметься як відпрацьоване тепло в самій лампочці, а скоріше в електростанції, розподільній мережі та ін. Висновок, мабуть, не змінився.

— Кріс Страттон

@ChrisStratton: Якщо інфраструктура змодельована як резистивна, це схоже на ситуацію з ниткою високої та низької температури; якщо інфраструктура більш "складна", то все можливе. Дійсно, якщо будівля, яка обслуговується довгими кабелями, має сильно індуктивне навантаження, включення лампочки, яка була послідовно з великим ковпаком, могла б - принаймні теоретично - зменшити втрати лінії на величину набагато більшу, ніж потужність, яку споживає лампа.

— supercat

"Отже, єдиний спосіб, коли лампа розжарювання може використовувати більше енергії, - це розсіювати більше тепла. Лампа, яка холодна, споживає більше електричної енергії, ніж гаряча, але також розсіює менше тепла". Хіба ці речення повністю не суперечать один одному ....? Єдиний спосіб спожити більше енергії - це більше тепла, але той, хто споживає більше енергії, віддає менше тепла .....?

— Affe

1

@Affe - насправді це не так, але це не триває ситуація. Гаряча лампочка розсіює більше тепла, оскільки швидкість розсіювання є функцією температури. Однак, невдала розсіювання холодної лампочки швидко призведе до того, що вона стане гарячою лампочкою.

— Кріс Страттон

0

Залишаючи світло, використовується більше енергії. Вимкнення світла економить енергію.

Просто припустимо, що світло вимикає нульову потужність, коли вимкнено (POWER_OFF = 0), і 100 Вт або що завгодно при включенні (POWER_ON = 100).

Загальна потужність у ватт-годинах дорівнює: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Зауважте, що оскільки POWER_OFF = 0, загальна потужність визначається виключно терміном TIME_ON.

--l8rs

— l8rs
джерело