Congélateur et consommation

[invite3423c081]

Bonjour,

Etudiant ayant pris son envol, ma m'man m'a dit en début d'année de remplir mon congélo de bouteilles d'eau en attendant qu'il soit plein d'autre chose pour qu'il consomme moins. Comme je suis un gentil garçon et qu'on doit toujours écouter sa maman, je l'ai fait.

Sauf que du coup on vient d'en reparler avec un pote, et les cours de thermo ont beau n'être qu'une petite dizaine de mois derrière nous, pas moyen de mettre le doigt sur une explication du phénomène, et pas moyen de trouver la raison sur le net.

L'un de vous peut-il nous éclairer?

Merci d'avance,

Yaya.
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[calculair]

bonjour

Je tente une explication

Quand tu ouvres ton congelateur tu perds de l'air froid, mais pas de l'eau .... mais il faut investir des frigories pour refroidir initialement ton eau... prend donc ton envol lentement pour rentabiliser la methode....

[LPFR]

Bonjour
En imaginant que vous remplacez 200 litres d'air à -20°C par la même quantité à +20°C, vous allez dépenser 0,0028 kW.h. Ceci va vous couter environ 0,0003 €.
Comme économies, on doit pouvoir trouver mieux. Avec votre téléphone portable, par exemple.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour LPFR

Cela ne me parait pas cher.... as tu tenu compte de la chaleur de changement d'etat des 200 l d'eau quand tu passes les 0°C

Mais je n'ai pas fait le calcul..... De plus il faudrait tenir compte du rendement du compresseur du congelateur...

bien cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Pour refroidir un volume d'eau de +20° à -20° C il faut 10 004 fois l'énergie que pour le même volume d'air.
Donc, utiliser la manip de remplir le congélateur, utilisera autant d'énergie qu'ouvrir 10 000 fois le congélateur.
Cordialement,

[invite2313209787891133]

Bonjour

Il faudrait comparer la consommation entre un congélateur vide, et le même plein pour vraiment pouvoir trancher.
Remplir de bouteilles d'eau a tout de même un avantage: Le groupe froid démarrera moins souvent.

[f6bes]

Bjr à YaZko,
Va falloir un certain temps et une certaine quantité de frigorie pour amener l'eau à la température de congélation requise.
Pour l'air ça ira nettement plus vite, mais ça se "déperdra" AUSSI nettement plus vite (si on ouvre le congélo trop souvent.

Reste à savoir de ce que l'on fait du congélo par la suite ? (ouvertures répétées ...ou pas ).
A+

[calculair]

Bonjour

Il faudrait comparer la consommation entre un congélateur vide, et le même plein pour vraiment pouvoir trancher.
Remplir de bouteilles d'eau a tout de même un avantage: Le groupe froid démarrera moins souvent.

Bonjour

F6BES a raison, il faudra faire marcher longtemps le groupe pour congeler et descendre la temperature de l'eau.


Apres ce qui va jouer , ce sont les ouvertures de portes et le volume d'air à 20°C qui rentre et les pertes par defaut d'isolelement du congelateur.

A priori comme l'air froid reste au fond du congelateur, seule une couche d'air au voisinage de la porte sera echangée, sauf si on garde la porte ouverte trop longtemps.

Avec l'eau le goupe marche moins souvent, mais bien plus longtemps.....

J'ai l'impression , mise à part l'energie consommée initialement pour refroidir l'eau, cela ne change rien.

[invite2313209787891133]

J'ai l'impression , mise à part l'energie consommée initialement pour refroidir l'eau, cela ne change rien.

Je ne suis pas sur, le groupe ne produit pas du froid instantanément mais doit tourner un certain temps pour le faire.
Je pense (intuitivement) que la consommation est plus faible si le congélo est plein, mais par contre je ne sais pas au bout de combien de temps le surcout de consommation est rentabilisé. Il faut aussi prendre en compte la durée de vie de l'appareil (il durera moins longtemps si le groupe passe son temps à démarrer et s'arrêter).

[calculair]

bonjour

Les regles de thermodynamique liées à la compression et detente des fluides, non pas d'inertie...

Le fonctionnement du congelateur presente peut être des pertes un peu plus importantes au demarrage, mais je ne sais quelles règles de physique pourrait l'expliquer. Globalement, et en ne tenant pas compte de l'investissement initial pour refroidir l'eau, il ne semble pas qu'il y ait beaucoup d'economie à faire...

[invite2313209787891133]

Pour répondre à cette question il faudrait l'avis d'un spécialiste en groupes froid; je ne suis pas sur qu'une connaissance basique de la thermo suffise, mais je pense intuitivement que la consommation pourrait être assez différente.
Il se trouve que j'ai fais des relevés dans le freezer d'un frigo totalement vide que j'utilise au labo il y a 1 an ou 2, et j'ai été surpris de voir qu'il descendait bien plus bas que prévu (vers -30°C il me semble). Je pense que la variation de température est moindre si le frigo est plein (et donc la consommation plus faible).

Si j'y pense je ferais une mesure de consommation dans les 2 cas (quand je serais rentré de vacances).

[calculair]

Bonjour

Oui les manip disent toujours la vérité ( si les conditions sont totalement decrites )

En cas d'ecart avec les explications theoriques, il faudra trouver les explications et les quantifier pour avoir une bonne vision des phenomènes

[yox14]

Bonjour, petit détérage...

Et si l'on rempli le congel de bouteilles vides? le problème de refroiddissement de l'eau n'est plus et l'air à l'interrieur des bouteilles ne sera pas renouvelé à chaque ouverture, non?

Yox14.

[invite07941352]

A mon avis, c'est la meilleure idée du post : on ne dépense pas de l'énergie à maintenir des masses inutiles à basse température et on ne perd pas d'air froid remplacé par de l'air chaud à l'ouverture de la porte .

[invite2313209787891133]

Bonjour

Non ça ne change rien, car l'air a une capacité thermique très faible. Par ailleurs il n'y a pas de raison valable qui pousserai l'utilisateur du frigo à l'ouvrir et le fermer sans arrêt si il est vide.

De plus le problème est plutôt lié à la régulation de la température à l'intérieur du frigo. Si il est vide le thermostat coupera le compresseur "trop tard"; la température continuera à descendre bien plus bas que prévu, et il y aura une plus grande quantité de chaleur qui passera de l’extérieur vers le frigo. On peut faire le lien avec la régulation de chauffage dans une maison ; avec un système précis on économise environ 5% à 10% d’énergie de chauffage.

En outre si le frigo est plein l'inertie sera plus grande, et le compresseur tournera aussi souvent en moyenne, mais les arrêts/démarrages seront plus espacés, ce qui augmentera sa durée de vie.

Depuis mon dernier message je me suis amusé à comparer les 2 situations en mesurant avec un wattmètre et un thermomètre enregistreur. Quand le frigo est plein (4 bidons de 20 litres d'eau) la température est plus stable et la période d'oscillation de la courbe est plus longue. par contre je n'ai rien pu en déduire sur la consommation électrique car la température du local avait varié avec la température extérieure (ce qui influence le rendement du groupe froid). A l'occasion j'essayerai de le refaire.

[invite07941352]

Une chose me paraît quand même sûre, inertie ou pas, maintenir des masses froides consomment plus d'énergie que si le frigo est vide . Idem, s'il fallait maintenir des masses chaudes . Sinon, c'est le début du mouvement perpétuel ?

[invite2313209787891133]

Non, que le frigo soit vide ou plein il faut évacuer exactement la même quantité de chaleur une fois la température atteinte (si elle est stable). Celle ci est uniquement proportionnelle à la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du frigo.
Par contre si le frigo est vide les variations de température sont plus larges, donc une plus grande quantité de chaleur traverse la paroi, donc le compresseur doit tourner plus souvent.

[invite07941352]

Bon, ça je n'arrive pas à le comprendre ... Renversons le problème : pour maintenir un four à température constante ( faible delta T) , dépensera t on plus ou moins d'énergie s'il est vide ou plein ?

[obi76]

Autant ... Ce sont les fluctuations de température qui nécessiteront plus ou moins d'énergie. Si la température est constante, les fuites thermiques sont constantes.

[calculair]

bonjour,

En toute rigueur, quand l'equilibre thermique est atteint, la consommation du congelateur est liée aux pertes thermiques des paroies et des pertes d'air froid à chaque ouverture.

Pour minimiser ces pertes thermiques aux ouvertures des portes, il est interessant de remplir les espaces vides avec des petits ballons ou autres matieres qui restent à l'interieur et qui empechent d'echanger un coprs froid par un autre a temperature ambiante.

LPFR faisait remarquer que l'energie pour refroidir l'air est tres faible.

En conclusion que le congelateur soit plein ou vide cela ne change pas grand chose quand l'equibre thermique interne au congelateur est atteint.

Les ecarts seraient mesurables en laboratoire avec des conditions d'experiences et de tests trés précises....

[invite07941352]

Dans le cas où il est plein, s'il y a pertes thermiques des parois , il y a aussi pertes thermiques des masses placées à l'intérieur . Je ne vois pas de différence entre masse interne et masse des parois .
Si les masses touchent la paroi ( c'est souvent le cas !) , ça devient juste une paroi plus épaisse ...

[Theophane]

Bon, ça je n'arrive pas à le comprendre ... Renversons le problème : pour maintenir un four à température constante ( faible delta T) , dépensera t on plus ou moins d'énergie s'il est vide ou plein ?

Autant ... Ce sont les fluctuations de température qui nécessiteront plus ou moins d'énergie. Si la température est constante, les fuites thermiques sont constantes.

Bonjour,

J'aurais besoin d'éclaircissement. Il y a une différence entre mettre quelque chose au four et mettre quelque chose au congélateur. Une fois la chose congelée, elle est dans un état fixe, il n'y a plus de transformation de la chose congelée.
Dans le four, ce qu'il y a dans le four continue à cuire. Il me semble qu'il y a toujours des réactions chimiques non ? Réactions qui demandent de l'énergie ?

Je suis donc tenter de dire que si on met une dinde dans le four, il faudra plus d'énergie pour maintenir la température du four que si il n'y a pas de dinde à cause de la cuisson de la dinde. Me trompé-je ?

[invite2313209787891133]

Dans le cas où il est plein, s'il y a pertes thermiques des parois , il y a aussi pertes thermiques des masses placées à l'intérieur . Je ne vois pas de différence entre masse interne et masse des parois .
Si les masses touchent la paroi ( c'est souvent le cas !) , ça devient juste une paroi plus épaisse ...

Non, parce que la résistance thermique principale est celle de l'isolant. Que le contenu du frigo touche la paroi ou non ne changera rien du tout.

En conclusion que le congelateur soit plein ou vide cela ne change pas grand chose quand l'equibre thermique interne au congelateur est atteint.

Sauf que cet équilibre est différent entre un congélateur plein et un vide, et c'est précisément ce qui a un impact sur la consommation électrique.
Pour le mesurer il n'y a pas besoin de conditions très strictes, il faut simplement que la pièce ai une température qui ne fluctue pas trop. Quand j'ai fais mes essais j'avais des variations de plus de 20°C entre le jour et la nuit (le frigo était dans un labo désaffecté).

Je suis donc tenter de dire que si on met une dinde dans le four, il faudra plus d'énergie pour maintenir la température du four que si il n'y a pas de dinde à cause de la cuisson de la dinde. Me trompé-je ?

Non, tu as raison.

[calculair]

bonjour,

Le cas de la dinde au four, il y a des transformations physiques et chimiques et je ne me prononce pas

Dans le cas de la Dinde au congelateur, quand celle-ci est à l'equilibre thermique avec le congelateur, la consommation de ce dernier sera la même si la dinde est présente ou pas.( Pas d'evolution physique et chimique de la Dinde ...!!)


Quand à la mesure de la consommation du congelateur, il faut s'assurer au moins

1) la tension du reseau électrique est stable.

2) la piece ou est installée le congelateur est à temperature stable

3) que l'air n'est pas brassé, le congelateur est en atmosphère calme

J'ai peut être oublie quelques contraintes dans le protocole experimental, mais un labo abandonné et dont la temperature n'est pas controlée ni les courants d'air ne me parait pas être des conditions suffisamment stables pour detetecter de petites variations ( Je dis petite compte tenu des evalutions de LPFR)

[invite2313209787891133]

Les mouvements d'air ont assez peu d'influences, car d'une part le coefficient d'échange superficiel va très peu varier dans un local, et d'autre part la plus grande résistance thermique est celle de l'isolant. Par contre la température de la pièce a une influence considérable sur le rendement du groupe froid vu que celui ci est lié à la différence de température entre la source chaude et la source froide.

En ce qui concerne la variation de température dans le frigo la température de la pièce n a pas une grande importance car on observe une variation de température sur une période de quelques heures, tandis que la variation de température dans la pièce a une période d'un jour, on peut donc facilement observer qu'un frigo vide a une régulation de température plus large, et avec une valeur moyenne plus basse.

En ce qui concerne l'influence des ouvertures ce n'est même pas a peine d’espérer observer quelque chose, même dans des conditions de mesure très strictes.

[Garion]

Dans le cas où il est plein, s'il y a pertes thermiques des parois , il y a aussi pertes thermiques des masses placées à l'intérieur . Je ne vois pas de différence entre masse interne et masse des parois .

Non une masse à -20°C dans un congélo à -20°C ne se réchauffe pas. C'est la différence de température entre deux milieux qui crée des pertes thermiques. La paroi est d'un coté à 20° et de l'autre à -20°, du coup la chaleur pénètre dans le frigo et le compresseur doit évacuer cette chaleur. Ces pertes thermiques sont proportionnelles à la différence de température et la conductivité thermique des parois.
Si la masse touche la paroi, cela n'a quasiment aucune influence car la résistance thermique de la masse est négligeable par rapport à celle des parois.

Pour mieux comprendre, imagine que le "froid", c'est de l'eau, que le congélo est une boite faite d'un matériau très poreux et que ta masse c'est une éponge.
Tu prends ta boite et tu la remplis d'eau. Comme le matériau est poreux (la résistance thermique des matériaux n'est pas infinie), la boite va fuir. Il faudra la reremplir régulièrement (c'est le rôle du compresseur du frigo).
Si tu augmentes la pression de l'eau par rapport à la pression extérieure, la fuite va être plus importante, il faudra reremplir plus souvent (Si tu règles ton congélo à -30° au lieu de -20°C, et que dehors, il fait 20°C, tu auras plus de froid qui fuit, ton compresseur va marcher plus longtemps pour refournir du froid).

Ton éponge, quand tu la met dans l'eau, elle va absorber une partie de cette eau, il va donc falloir en remettre, mais une fois que ton éponge est remplie d'eau, elle ne va pas en absorber plus, et la fuite de la boite ne va plus dépendre que la pression de l'eau (la "bassaisse" de la température intérieure par rapport à la température extérieure).
Donc tu vois bien que le fait de mettre l'éponge ou pas, ne change rien à partir du moment où l'éponge est saturée d'eau.
C'est pareil en thermique.

[Garion]

Sinon, pour revenir au sujet, il parait clair, d'après les calculs de LPFR (dont je salue la promotion au passage), que le gain avec des bouteilles d'eau est inférieur à la perte, même si on considère l'augmentation des cycles de démarrage.
Pour des bouteilles légères remplies d'air, cela devrait être rentable, mais bon, pour gagner des clopinettes.

[invite2313209787891133]

Tu n'as pas tout suivi je crois, c'est précisément l'inverse: Mettre des bouteilles d'air ne changera quasiment rien, par contre avec des bouteilles d'eau on améliore la régulation (celle ci est plus proche de la consigne).

[invite2313209787891133]

Voici les courbes des relevés que j'avais fais ; ça remonte à un peu plus d'un an.



En bleu la température dans le compartiment congélateur, en rouge la consommation électrique moyennée sur l'intervalle entre 2 points, en vert la température extérieure (faute d'avoir pensé à relever la température du local).

La montée (en température et de consommation) correspond à l'introduction dans le frigo de bidons d'eau. On peut voir que la régulation de température devient plus lisse et régule plus près du déclenchement du thermostat, donc il y a moins de différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Par contre la variation de température du local a également une influence, telle qu'on ne peut pas quantifier le gain énergétique ni calculer la durée nécessaire pour "rentabiliser" le surcout lié à l'introduction des bidons.

[Albert13]

Salut.
En fait, c'est un problème vieille fille et de vision courte. Je ne me moque pas, j'ai la même à la maison.
Quand on met un congel en route, on refroidit l'air ça va vite et ça consomme peu. Ensuite on met des choses et on les congèlent. Là ça consomme. Le truc de vieille fille c'est que on démarre en heures creuses parce que ça compte moins cher. Mais en fait personne est capable de dire au bout de combien de temps ça s'arrête. Donc, comme on met 200L d'eau, on est intuitivement incapable de savoir quand le congel doit s'arrêter alors que la capacité thermique est nettement différente! Déjà on voir que le raisonnement n'est pas du tout scientifique...
Ensuite pourquoi ça coute moins cher. Là encore l'intuition. Vous avez 200Kg à -20°C et vous remplacé un kg par un kg à 20°. Compte tenu des différentes de capacités thermiques, le compresseur ne démarre même pas. "Alors tu vois bien qu'on fait des économies! et en plus tu vas voir dans 10 minutes il est congelé" Ben oui, encore le rapport des capacités thermiques.
Donc en fait, on déplace temporellement la consommation d’énergie. Les 200L d'eau congelée représente un réservoir de frigories ... qu'il faut bien remplir. Tout ceci n'as en fait rien à voir avec le nombre d'ouvertures de portes ou même la température extérieur.
Vous voulez faire des économies? avant chaque période d'heure creuse ajoutez 10l d'eau à congeler. Quand votre congèle est plein, changez l'eau en viande, pain, poisson ... vous déplacerez votre consommation éléctrique de congèl sur les heures creuses...

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