Bruger et tomt køleskab mere energi end et fuldt?

Hej Spørg om Fysik
Forestil dig et tomt køleskab, der er på 5 grader. Så putter man en kølevare ind i køleskabet, der også er 5 grader. Vil køleskabet bruge mere strøm i længden, end hvis der ikke var noget deri?

Med venlig hilsen A D

Et køleskab er en isoleret kasse, som har monteret en varmepumpe. Varmeenergi måles ved temperaturen. Højere temperatur betyder, at der er højere energi.

Varmeenergi er indrettet, så energien altid vil søge til lavest mulige niveau dvs. varme-energien søger at bevæge sig imod lavere temperaturer, hvis det er muligt (energien forsvinder eller skabes ikke, den er bevaret).

I køkkenet søger køleskabets isolation altså at hindre, at varmen udefra trænger ind i skabet. Hvis skabet med eller uden noget i overalt er 5  ͦC, er det altså isolationen i kassen, og kun den, der bestemmer hvor meget energi (her oftest målt i kW/H) varmepumpen for et givet skab skal bruge pr. time.

Strømforbruget øges midlertidigt, hvis man lægger varme varer ind i skabet, eller når man åbner skabsdøren, hvor den kolde luft, som er tungere end varm luft, vil ”løbe” nedenud af døren, og den varme bliver så suget ind foroven.

Strømforbruget mindskes også midlertidigt, hvis man lægger en portion frysevarer ind i skabet (ved f.eks. – 18  ͦC), indtil dybfrosten er opvarmet til 5  ͦC. Desuden øges strømforbruget meget, hvis man bruger skabet til at lave is. Det koster 1860 J at køle 1 kg vand 1 grad. Det koster tilsvarende 334 kJ at fryse 1 kg vand altså 180 gange så meget. Der vil dog kunne være en forskel på det tomme og fulde skab. Når der er meget i skabet afkøles det langsommere, til gengæld skal pumpen køre længere tid for at køle det hele ned igen, gennemsnittet bliver ens men kører og pausetiderne forskellige.

Varmepumper findes i flere modeller. Den almindelige er en pumpe (man kalder det for en kompressor), som ved at suge fordamper væskeformig freon inde i kølepladerne i skabet og pumper gassen ud. Fordampningen kræver energi, som kun kan tages inde i køleskabet, som altså så afkøles. Udenfor i en kondensoren (radiator) komprimeres freonnen, så igen og bliver igen til væske, derved frigøres samme energi og opvarmer kondensoren (en radiator). Når væsken er nedkølet, pumpes den så ind i skabet igen, fordampes og sådan fortsætter processen. Denne kondensor er normalt anbragt på bagsiden af skabet eller fryseren i visse tilfælde desuden i ydersiden af selve kassen. Der frigøres lidt mere energi, end den der skal fjernes fra skabet, fordi energien til selve pumpen også skal fjernes (for mellemstore køleskabe omkring ca. 250 W når pumpen kører, det er i øvrigt et af de produkter Danfoss laver).

Der findes andre kølevæsker f.eks. ammoniak, som bruges industrielt. Kølevæsken har ikke større indflydelse på økonomien, som normalt optimeres til det foreliggende anlæg, i alle tilfælde går det ikke uden videre at skifte den ud. Der er en lang række fron-typer som i dag ikke må bruges, fordi de er særligt skadelige, hvis de kommer ud. Varmepumpen flytter 3-6 gange mere energi, end den forbruger, derfor bruges varmepumper i dag til opvarmning f.eks. af sommerhuse, og hvor man i øvrigt oprindeligt har bygget med el-varme. Der er altså en strømbesparelse på 3-6 gange. Freon er en vandklar ikke giftig, ikke brandbar væske, som er med til at ødelægge ozonlaget omkring jorden, så den kortbølgede del af solstrålingen kommer ned, og skader huden (hudkræft).

Man bør derfor altid aflevere køleskabe på genbrugspladsen i ubeskadiget tilstand, hvis det er muligt, de transporteres derfra til tømning, hvor gassen genbruges eller omdannes. Ammoniak bruges industrielt med kompressorer, den virker ikke på ozonlaget, men er giftig ved indånding (men kan nemt lugtes). Ammoniak bruges normalt kun af private i den ældre type køleskabe, der kan drives på flaskegas eller el-varme, som f.eks. i campingvogne og meget små eller gamle skabe. Der er ikke bevægelige dele i disse skabe, de holder næsten uendeligt. Disse skabe er meget uøkonomiske i drift (5-8 gange dårligere end kompressorskabe), men holder længe. Endeligt har men en faststofkøler, som er en halvlederplade, der kaldes en Peltierkøler. Pladen skal i reglen have en lav spænding og en ret stor strøm. Den bruges i ganske små kølesystemer f.eks. beregnet til transport med køling i personbiler, og er forholdsvis dyr.

Alle systemerne virker altså ved, at de tvinger energien til at løbe den modsatte vej af, hvad den naturligt gør, fra lavt temperatur til høj. Det er vigtigt, at køleskabet kan komme af med varmen. Ideen er, at kondensoren på bagsiden køles af stueluften, som strømmer op forbi, fordi den opvarmes, og bliver derved lettere præcis som ved en almindelig radiator. Vil man have god økonomi i sit køleskab, skal man altså sikre, at luften kan strømme forbi.

Står køleskabet indbygget er det vigtigt, at der er luftindtag f.eks. under skabet, så der er ca. 10-15 cm under skabet (hele skabet løftet, så hullet er i hele bredden), hvor luften kan trækkes ind, og at der foroven er mulighed for, at luften kan stige op i et hul af samme størrelse. Er det ikke tilfældet bliver skabet et meget dyrt bekendtskab, fordi kølesystemet så bliver ineffektivt, og det vil pumpe næsten hele tiden. Hvis ens køleskab kører meget tilsyneladende uden grund kan det være slidt op, man kan købe billige målere til kWh, man kan sætte i kontakten inden skabet så man kan se energiforbruget. Alt ovenstående gælder naturligvis også endnu mere for dybfrysere. Des lavere temperatur man har, des dyrere er kølingen.

I dag er der ved køb normalt en klar afmærkning, som viser, kombinationen af isolering og effektivitet af varmepumpe (hvis den får tilstrækkelig luftkøling på bagsiden), idet nye skabe er mærket med bogstaver: A,B,C osv. og evt. A+, A++, A+++. Man skal for bedst økonomi gå efter A+++, men det har naturligvis også indflydelse på prisen og på rumfanget af skabet (tykkere isolation), idet skabene normalt laves i størrelser, der passer i standard køkkenmoduler, så den ydre størrelse er givet, tykkere isolation betyder altså mindre plads.

Økonomien afhænger altså af kølepumpens effektivitet, køling af kondensoren, isolationen, køletemperaturen, samt af hvor tit man åbner, og hvor varme ting man lægger i skabet. Desuden er der nogen afhængighed af temperaturen i lokalet. Fra A til A+++ spares ca. en faktor 2,5 på energien (og pengene). Et køleskab på 200 l klasse A bruger omkring 170 kWh/år (det er i omegnen af 350 kr.) i klasse A+++ 66 kWh/år, en fryser klasse A omkring 360 kWh/år i klasse A+++ omkring 143 kWh/år.

Bruger man lavenergilamper (LED) i huset, kan skabet let bruge mere end samtlige husets lamper tilsammen, naturligvis afhængigt af husets størrelse. Det er en fordel at have lavenergilampe som belysning i skabet. Er skabet gammelt kan energiforbruget være meget større, det kan give en stor og hurtig besparelse, at skifte det (husk det skal til genbrugspladsen i hel tilstand). Husk også kontrol af støjniveauet, som normalt også opgives, gå efter skabe fra 40 dB og nedefter.

Altså som sv:ar køleskabets forbrug, når det er stillet op osv. afhænger kun af isolationen og evt. temperaturen i rummet, det står i, men ikke af mere eller mindre indhold med samme temperatur som skabet. Forbruget afhænger meget af, om der er ordentlig luftcirkulation bag om skabet og for visse frysere omkring siderne. Det afhænger også af, hvor meget og hvor tit skabet står åbent.

Med venlig hilsen
Malte Olsen