Разве включение и выключение лампочки многократно потребляет больше энергии, чем просто включение ее на несколько часов?

48

Допустим, у меня в спальне есть лампа мощностью 60 Вт. Если я держал лампу 2 часа подряд, но на следующий день я включал и выключал ее 10 раз с интервалом в 5 минут. Какой сценарий будет использовать больше энергии?

— Кристофер Чиппс
источник

6

Если вы хотите сэкономить энергию, подумайте об использовании светодиодных технологий.

— Марсель

7

Что за лампочка?

— Ник Джонсон

2

Интересно, будет ли ответ одинаковым для всех видов огней? Я видел тесты накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов. Но как насчет натрия под высоким давлением, галогенидов металлов, паров ртути и т. Д.?

— Грант

3

@ marcel или действительно "что угодно, кроме лампы накаливания" .. довольно приличные 60-ваттные эквиваленты светодиодных ламп на момент написания этого комментария на Amazon снизились примерно до 15 долларов США и тянут не более 9 Вт, часто меньше.

— Джефф Этвуд

2

Я всегда думал, что миф был о том, что лампочка будет работать дольше, если оставить ее включенной, чтобы вы не экономили на энергии. Циклирование мощности вызывает нагревание и охлаждение нити накала, что приводит к более быстрому износу. Я предположил, что за флуоресцентным освещением все время оставалось то же самое. Вещи изнашиваются быстрее, если их состояние часто меняется.

— Шеф-повар Фламбе

59

Оставив его, можно использовать больше энергии, абсолютно. Иногда люди пытаются убедить себя, что включение и выключение света требует больше энергии, потому что есть какой-то высокий пусковой ток или что-то подобное.

Во-первых, лампы накаливания почти не имеют пускового тока, потому что у них нет конденсаторов для зарядки, и им не нужно зажигать дугу в колбе. Первоначально ток выше, потому что сопротивление нити ниже, но:

это на долю секунды
подогрев его до температуры не требует больше энергии, чем потребовалось бы, чтобы оставить его для поддержания этой температуры
хотя ток может быть выше, он не намного выше. Все ли другие огни в вашем доме временно тускнеют при включении?

Во-вторых, если вы возьмете люминесцентную лампу, которая может иметь конденсаторы и, следовательно, может потребоваться некоторый пусковой ток, это не начнет компенсировать стоимость оставления света включенным. Рассмотрим еще раз, насколько короткий период включения по сравнению с периодом включения. Даже если учесть износ лампы, стартера и светильника, почти всегда экономичнее выключать лампу. Я прочитал доклад кого-то, кто потрудился выполнить всю математику, и они пришли к выводу, что если вы собираетесь выключить свет более чем на 60 секунд, это будет более экономичным.

— Фил Фрост
источник

3

Одним из соображений является то, что некоторые люминесцентные лампы не нагреваются до полной яркости, пока они не были включены в течение минуты или более. Они могут включаться примерно на четверть полной яркости и медленно подниматься. Это может быть хорошей функцией, помогающей вашим глазам приспособиться от темной комнаты к светлой или раздражающей при переходе из одной освещенной комнаты в другую. Возможно, вы захотите компенсировать несколько более высокую стоимость энергии, если это проблема.

— Мэтт Б.

4

+1 за хороший ответ. У вас есть ссылка на отчет? Звучит очень правдоподобно, но было бы интересно прочитать (и всегда хорошо иметь ссылку).

— Лев

@Leo - просто глядя на электрические свойства лампы накаливания (кривая сопротивления-температуры, постоянная времени и т. Д.), Вы сможете математически смоделировать ее и убедить себя в ответе.

— Джон У

3

60 секунд звуки waayyy слишком долго для ламп накаливания. Представьте, что они включаются практически мгновенно в человеческом смысле. Скажем, 100 мс, чтобы быть щедрым. Даже если холодный ток в 10 раз больше горячего, это составляет только 1 секунду времени работы.

— Олин Латроп

3

Для ламп накаливания все, что увеличивает мощность, потребляемую лампой, должно увеличивать общее количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду (через видимое излучение, инфракрасное излучение, проводимость, конвекцию и т. Д.). Для ламп с нормальной конструкцией выключение лампы для Насколько я могу судить, любой интервал безусловно уменьшает количество рассеиваемого тепла и, следовательно, должно уменьшать количество потребляемой энергии.

— суперкат

40

Хорошо, давайте настроим простую симуляцию:

Согласно вики-странице на лампах накаливания , для лампы 100 Вт, 120 В сопротивление холоду составляет ~ 9,5 Ом, а сопротивление горячему току ~ 144 Ом. Для того чтобы лампа достигла горячего сопротивления при включении, требуется около 100 мс.
Таким образом, вооружившись этой информацией, мы можем смоделировать и доказать, что первоначальный всплеск будет абсолютно незначительным, если мы меняем лампу каждые 5 минут. Нам не нужно запускать симуляцию в течение 2 часов, чтобы доказать это, но мы это сделаем. Я даже увеличил время разогрева до 300 мс.
Вот наша схема SPICE, колба представлена переключателем, который постепенно меняет сопротивление с 9,5 Ом до 144 Ом в зависимости от нарастания сигнала управления (300 мс). Переключатель света представлен другим выключателем, который просто изменяется от 1 мОм до 10 МОм.

Тестовая схема лампы

Вот симуляция со средней мощностью, показанной в диалоговом окне:

Лампа Тест Моделирование

Вот краткий обзор переключения с показанным сопротивлением колбы (не беспокойтесь о том, что сопротивление отрицательное, просто потому, что SPICE рассчитал его таким образом, используя ток - это все еще реальное положительное сопротивление):

Лампа Тест крупным планом

А теперь, вот симуляция с лампочкой, включенной на все время, со средней показанной мощностью:

Тест лампы на

Вы можете видеть, что средняя мощность составляет 95,659 Вт, что лишь немного меньше, чем если бы мы удвоили начальные 5 минут включения, 5 минут от испытательного значения 48,2 Вт (48,2 "* 2 = 96,4 Вт), поэтому разница при переключении составляет крошечный.

Как быстро вам нужно будет переключаться, чтобы это было хуже?

Вероятно, сделать это еще хуже, как справедливо замечает Supercat, поскольку нить накаливания недостаточно охлаждается между переключениями. Так что возьмите график внизу как наихудший сценарий (например, колба взорвана замерзшим газом между переключениями или что-то в этом роде :-) Обратите внимание, что это добавит еще один источник энергии в систему, хотя, очевидно, будет обманывать) Как быстро он остывает, и эффект будет интересно посмотреть, хотя, если позволит время, я добавлю еще немного об этом.

Таким образом, предполагая вышеизложенное, довольно быстро, примерно раз в 2 секунды, в соответствии с преувеличенной симуляцией выше (в действительности, вероятно, примерно раз в секунду). Это стоит двух минут переключения раз в две секунды, а средняя мощность составляет чуть более 100 Вт ( ~ 104W):

Быстрое переключение ламп

— Оли Глейзер
источник

1

+1 для графиков. Mythbusters доказали то же самое, но они показали, что флуоресцентный расход значительно при запуске.

— Густаво Литовский

1

Да, я думаю, что я помню, как видел это шоу давным-давно. Я мог бы взглянуть на люминесцентную лампу чуть позже и добавить ее, поскольку уверен, что при запуске она потребляет гораздо больше энергии, поэтому было бы интересно сравнить.

— Оли Глейзер

1

Я не думаю, что какой-либо рабочий цикл может увеличить энергопотребление в лампе накаливания с традиционной конструкцией; возможно, вы можете прочитать мой ответ и сказать мне, есть ли какой-либо недостаток в моих рассуждениях.

— суперкат

1

@supercat - вероятно, нет, из-за того, что нить не достаточно остыла между переключениями, что я понял совсем недавно. Поэтому я думаю, что вы совершенно правы, и я добавлю примечание по этому поводу и, возможно, изменю это моделирование позже, когда у меня будет немного больше времени, чтобы посмотреть также на люминесцентную лампу. Главное (как вы знаете) было показать, насколько крошечный эффект переключения в целом.

— Оли Глейзер

@supercat - обратите внимание, что здесь мы учитываем только саму лампочку, а не остальную часть системы. Глядя на импеданс проводки и другие неидеальные системные факторы, тоже может быть интересно (хотя сейчас у меня просто нет времени, чтобы сделать это правильно)

— Оли Глейзер

19

Согласно краткому описанию эпизода Mythbusters в Википедии :

«MythBusters подсчитали, что скачок напряжения при включении света будет потреблять столько же энергии, сколько и оставлять его включенным на долю секунды (за исключением ламп дневного света; запуск потреблял около 23 секунд энергии)».

Так что на самом деле вполне возможно, что включение / выключение потребляло бы больше энергии, если бы флуоресцентный свет постоянно включался и выключался.

— Густаво Литовский
источник

1

Вам нужно больше энергии, чтобы включить его, но вы должны вычесть энергию, которую вы экономите, выключив ее.

— Аль Кепп

1

@AlKepp: Это все зависит от «рабочего цикла»

— Густаво Литовский

10

Постоянное включение потребляет больше энергии для питания лампы.

Возможный контраргумент состоит в том, что цикл включения / выключения сократит срок службы колбы, и, таким образом, затраты на производство, транспортировку и утилизацию будут амортизироваться в течение меньшего количества часов обслуживания. Но, не выискивая фактических цифр, я чувствую, что это вряд ли превысит операционную энергию. Один вероятный способ связать оценку - это сравнить стоимость самой лампы и стоимость ее питания.

— Крис Страттон
источник

2

Стоимость лампы является отличным способом определить стоимость транспортировки и производства. Люди не продают их, чтобы потерять деньги, в конце концов. Вам нужно всего лишь беспокоиться о внешних воздействиях, таких как экологическое бремя производства, которое не возвращается производителю. Но в любом случае это диверсия, вопрос конкретно касается использования энергии, а не стоимости.

— Фил Фрост

1

Идея состоит в том, что стоимость ограничивает оценку стоимости производства / транспортировки и, следовательно, энергию, потребляемую для достижения этой цели. Но некоторые внешние эффекты могут усваиваться в процессе использования энергии, например, обработка потока отходов, вероятно, потребляет энергию (поскольку участвующие здесь отходы могут не иметь потенциала в качестве топлива для управления процессом)

— Крис Страттон,

1

+1 за другой практический взгляд на проблему. Я думаю, что хотя это очень простой вопрос, вы могли бы написать довольно длинную (и сложную по математике) статью о различных факторах, на которые намекают эти ответы. Просто импеданс проводки, отказов переключателя, тепловые характеристики лампы было бы интересно начать с ...

— Оли Глейзер

1

В соответствии с эпизодом «Разрушители мифов», упомянутым в другом ответе: «Кроме того, износ многократного включения и выключения света не уменьшал ожидаемый срок службы лампы в достаточной степени, чтобы компенсировать увеличение потребления электроэнергии. Поэтому гораздо экономичнее выключать свет, чем оставлять его включенным ».

— Сарел Бота

5

Вся энергия, которая уходит в лампу накаливания, преобразуется в тепло, которое затем должно как-то рассеиваться. Часть этого тепла будет затем излучаться в виде света, но энергия должна начинаться с тепла. Поэтому единственный способ, которым лампа накаливания может использовать больше энергии, - это рассеивать больше тепла. Холодная колба потребляет больше электроэнергии, чем горячая, но рассеивает меньше тепла. Если колба, которая питается при стабильной температуре, выключается в момент времени T1, несколько охлаждается, снова включается и возвращается к своей более ранней температуре к моменту времени T2, общая энергия, потребляемая между моментами времени T1 и T2, должна быть полной количество тепла рассеивается, и это будет меньше, чем количество тепла, которое рассеивалось бы при непрерывном включении лампы.

Единственный сценарий, при котором лампа накаливания могла бы использовать больше энергии при циклическом режиме, чем при непрерывной работе, был бы, если бы лампа имела разные секции нити накала, которые были соединены последовательно и работали при разных температурах (некоторые лампы проектора сконструированы таким образом). В этом сценарии циклическая работа колбы приведет к тому, что высокотемпературная часть будет излучать меньше, но при некоторых условиях рабочего цикла низкотемпературная часть будет излучать больше. Можно было бы сконструировать колбу таким образом, чтобы увеличение рассеивания из низкотемпературной части превышало уменьшение рассеивания из высокотемпературной части, таким образом увеличивая общее потребление энергии; Однако я не уверен, применимы ли такие условия к любым «практичным» конструкциям ламп.

— Supercat
источник

Это рассуждение делает предположение о том, где вы измеряете потребление энергии для целей первоначального вопроса: если вы измеряете его электрически вблизи патрона лампы, это правильно. Но он пренебрегает возможностью потерь в другом месте из-за использования и схемы использования, которые будут проявляться не в качестве отработанного тепла в самой лампе, а скорее в электростанции, распределительной сети и т. Д. Однако заключение, вероятно, остается неизменным.

— Крис Страттон

@ChrisStratton: если инфраструктура моделируется как резистивная, это похоже на ситуацию с высоко- и низкотемпературными нитями; если инфраструктура более «сложная», то все возможно. Действительно, если здание, обслуживаемое длинными кабелями, имеет сильно индуктивную нагрузку, то включение лампы, которая была последовательно включена с большой крышкой, могло бы - по крайней мере теоретически - уменьшить потери в линии на величину, намного превышающую мощность, потребляемая лампой.

— суперкат

«Таким образом, единственный способ, которым лампа накаливания может использовать больше энергии, - это рассеивать больше тепла. Холодная лампа потребляет больше электроэнергии, чем горячая, но рассеивает меньше тепла». Разве эти предложения полностью не противоречат друг другу ...? Единственный способ потреблять больше энергии - это больше тепла, но тот, который потребляет больше энергии, выделяет меньше тепла .....?

— Affe

1

@Affe - на самом деле, они не делают, но это не может продолжаться долго. Горячая лампа рассеивает больше тепла, потому что скорость рассеяния является функцией температуры. Тем не менее, неспособность холодной лампы рассеиваться так же быстро приведет к тому, что она станет горячей.

— Крис Страттон,

0

Оставляя свет, используется больше энергии. Выключение света экономит энергию.

Просто предположим, что при выключенном питании светильник получает нулевую мощность (POWER_OFF = 0) и 100 Вт или что-то еще, когда он включен (POWER_ON = 100).

Общая мощность в ватт-часах равна: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Обратите внимание, что, поскольку POWER_OFF = 0, общая мощность определяется исключительно термином TIME_ON.

--l8rs

— l8rs
источник