假设我卧室的灯里有一个 60W 的灯泡。如果我连续开灯 2 小时,但第二天,我每隔 5 分钟打开和关闭 10 次。哪种情况会消耗更多能源?
反复打开和关闭灯泡是否比仅打开数小时消耗更多的能量?
离开它会消耗更多的能量,绝对。有时,人们试图说服自己打开和关闭灯会消耗更多能量,因为存在一些高浪涌电流或类似的事情。
首先,白炽灯几乎没有任何浪涌电流,因为它们没有要充电的电容器,也不需要在灯泡中产生电弧。电流最初较高,因为灯丝电阻较低,但是:
- 这是几分之一秒
- 让它达到一定温度所消耗的能量并不比让它保持该温度所需的能量多
- 即使电流可能更高,也不会更高。当您打开一盏灯时,您家中的所有其他灯是否会暂时变暗?
其次,如果你拿一个荧光灯泡,它可能有电容器,因此可能需要一些浪涌电流,它并不能开始弥补让灯亮着的成本。再次考虑开启周期相对于开启周期有多短。即使考虑到灯泡、启动器和固定装置的磨损,关闭灯泡几乎总是更经济。我读了一个不厌其烦地做所有数学的人的报告,他们得出的结论是,如果你打算把灯关灯超过 60 秒,这样做更经济。
好的,让我们设置一个简单的模拟:
根据白炽灯泡的维基页面,对于 100W、120V 的灯泡,冷电阻约为 9.5Ω,热电阻约为 144Ω。灯泡打开时达到热阻大约需要 100 毫秒。
因此,有了这些信息,我们可以模拟并证明如果我们每 5 分钟切换一次灯泡,初始浪涌绝对是微不足道的。我们真的不需要运行 2 个小时的模拟来证明这一点,但我们会的。我什至将“热身”时间延长到 300 毫秒。
这是我们的 SPICE 电路,灯泡由一个开关表示,该开关在控制信号上升(300 毫秒)内逐渐将电阻从 9.5Ω 变为 144Ω 灯开关由另一个开关表示,从 1mΩ 变为 10MΩ
这是模拟,对话框中显示了平均功率:
这是开关的特写,显示了灯泡电阻(不要担心电阻是负的,这仅仅是因为 SPICE 使用电流以这种方式计算它 - 它仍然是一个真正的正电阻):
现在,这是一个灯泡一直打开的模拟,显示了平均功率:
您可以看到平均功率为 95.659W,仅略低于我们将初始 5 分钟开启、5 分钟关闭测试值 48.2W (48.2" * 2 = 96.4W)微小的。
您需要多快切换才能使其变得更糟?
正如 Supercat 正确指出的那样,可能不可能让它变得更糟,因为灯丝在切换之间不会足够冷却。因此,将下面的图表视为最坏的情况(例如,灯泡在切换或其他东西之间被冷冻气体炸毁 :-) 请注意,这将为系统增加另一种能源,因此显然是作弊)有多快它冷却下来,但效果会很有趣,如果时间允许,我会在此基础上添加更多内容。
因此,假设上述情况非常快,根据上面的夸张模拟,大约每 2 秒一次(实际上,可能大约每秒一次)这是每两秒切换一次的两分钟,平均功率刚刚超过 100W( 〜104W):
根据维基百科上的流言终结者剧集摘要:
“ The MythBusters 计算出,打开一盏灯所产生的电涌只会消耗几分之一秒的电量(荧光管灯除外;启动时消耗了大约 23 秒的电量)”。
所以事实上,如果荧光灯不断地打开和关闭,开/关可能会消耗更多的电量。
持续开启设置会消耗更多的能量来为灯泡供电。
一个可能的反驳观点是,开启/关闭循环会缩短灯泡寿命,因此制造、运输和处置它的能源成本将在更少的服务时间中摊销。但在不挖掘实际数字的情况下,我的直觉是,这不太可能超过运营能量。一种合理的估算方法是将灯泡本身的成本与为其供电的成本进行比较。