Experiment la domiciliu 29

FIZICA ŞI TEHNOLOGIILE MODERNE, vol. 1, nr. 4, 2003

FRIGIDERUL ÎN REGIM ECONOMIC DE FUNCŢIONARE

Dr. Ludmila Conzelo Liceul Gaudeamus, Chişinău

Economia contemporană se bazează pe utilizarea resurselor energetice, a căror rezerve nu se

reînnoiesc sau se reînnoiesc foarte lent. Pentru ca criza economică a secolului XX să nu se transforme în catastrofa sec. XXI, trebuie să învăţăm să păstrăm energia sau, altfel spus, s-o utilizăm mai raţional.

Republica noastră nu dispune de resurse energetice proprii şi de aceea fără soluţionarea problemelor de economie a energiei noi nu vom putea ridica nivelul nostru de trai.

Mai mult, metodele moderne de producere a energiei aduc pagube ireparabile naturii şi omului. Medicii consideră că sănătatea oamenilor în proporţie de 20% depinde de starea mediului. Prin economie de energie vom putea reduce influenţa negativă asupra mediului şi vom contribui la soluţionarea problemelor ecologice.

Este de menţionat faptul că materialele didactice pentru elevi dedicate economiei de energie conţin prea puţine lucrări practice legate de măsurări şi calcule, ele avînd, în general, un caracter educativ şi cultural /1-2/.

Scopul prezentului proiect, alcătuit din mai multe probleme experimentale, constă în atragerea elevilor în activităţi experimentale de cercetare privind economia de energie. Copiii preocupaţi de problema economiei de energie pot participa şi la Proiectul educativ internaţional pentru elevi SPARE (School Project for Application of Resources and Energy).

Proiectul propus aici poate fi aplicat: • În activitatea facultativă la ecologie (accesibilă elevilor claselor 9-10); • În interes particular, în familie, deoarece deprinderile dobîndite pe parcursul executării

exerciţiilor vor contribui la economii în bugetului familiei. Proiectul nu necesită cunoştinţe şi pregătire specială, ajutorul adulţilor sau echipament

suplimentar. Problema experimentală 1. Să se calculeze consumul lunar de energie al frigiderului.

În frigider temperatura necesară se menţine datorită conectării şi deconectării periodice a compresorului cu ajutorul reglatorului termic, instalat în camera de congelare. Frigiderul consumă energie electrică doar atunci când funcţionează compresorul. Momentele conectării şi deconectării se determină uşor, deoarece funcţionarea compresorului este însoţită de un zgomot specific.

Cantitatea de energie consumată de frigider într-o lună poate fi calculată cu formula W=24*30*K*P(kW•oră),

în care 24 este durata în ore a unei zile; 30 este numărul mediu de zile într-o lună; P – puterea nominală a frigiderului în kW (specificată în paşaportul tehnic); de exemplu, puterea frigiderului „Snaige-15” P=140 W=0,14 kW.

Scopul de bază al acestei probleme experimentale este determinarea coeficientului temporal al consumului de energie K care arată ce parte de timp funcţionează compresorul, adică cît timp frigiderul consumă energie. Coeficientul acesta depinde de regimul de funcţionare al frigiderului, de starea acestuia, de temperatura camerei etc. Pentru a determina coeficientul K, trebuie supravegheată funcţionarea frigiderului pe parcursul a 1,5 – 2 ore, timp în care el se utilizează în mod obişnuit, atâta doar că în timpul acesta congelatorul nu trebuie încărcat cu produse noi. Aceasta va asigura un regim stabil de funcţionare, când intervalele de timp între conectare şi deconectare sînt aproape egale.

Rezultatele experimentului se înscriu în următorul tabel:

30 Experiment la domiciliu

FIZICA ŞI TEHNOLOGIILE MODERNE, vol. 1, nr. 4, 2003

Tabelul 1 Data şi temperatura

camerei Regimul de congelare

Ora conectării compresorului

Ora deconectării compresorului

Durata funcţionării, min

10.23 10.31 8 1 11.05 11.11 6

18.03.03 22°C

11.47 11.54 7

Aşadar, în acest experiment frigiderul a fost supravegheat timp de 11.54-10.23=91 min. Frigiderul a consumat energie timp de 8+6+7=21 min. Rezultă că coeficientul K=21:91=0,23.

Conform formulei indicate mai sus, într-o lună frigiderul consumă W=0,14*24*30*0,23=23,2 kW•oră. Valoarea obţinută este aproximativă. Noaptea frigiderul nu se deschide, şi de aceea el consumă mai puţină energie. În schimb, congelarea produselor proaspete şi răcirea produselor după congelare necesită energie suplimentară. Exerciţii suplimentare

• Revizuiţi bonurile de plată pentru energia electrică pe luna trecută. Determinaţi, câtă energie consumă frigiderul şi cît costă aceasta.

• Determinaţi energia consumată de frigider nemijlocit după indicaţiile contorului electric de energie. Aceasta se poate face prin deconectarea tuturor celorlalţi consumatori electrici pe parcursul unui interval de timp mai mare, de cel puţin 24 ore. Comparaţi datele obţinute cu rezultatele experimentului şi calculelor anterioare.

• Comparaţi consumul de energie al frigiderului noaptea (măsurările se vor efectua dis-de-dimineaţă în zile de odihnă) şi seara, când frigiderul este deschis mai des.

Problema experimentală 2. Să se compare consumul de energie al frigiderului în trei

regimuri de funcţionare. Alegeţi regimul optim pentru familie. Temperatura în frigider este determinată de poziţia termoreglatorului (de la 1 la 3) din

interiorul frigiderului. Regimul de funcţionare 1 menţine în congelator temperatura de –4 …-5°C. De regulă, acest regim este suficient pentru congelarea şi păstrarea multor produse alimentare. În aceste condiţii, temperatura în partea superioară a frigiderului este de aproximativ +8…+10°C.

Dacă este necesară o temperatură mai joasă sau trebuie congelate mai repede unele produse, atunci se utilizează regimul 2 sau 3, care permite să se obţină în congelator temperaturi de –12…-15°C.

De obicei, fiecare familie îşi stabileşte un anumit regim de funcţionare al frigiderului. De aceea, trebuie să obţineţi permisiunea părinţilor pentru comutarea frigiderului în alt regim de lucru. Dacă compresorul, cum se zice, “este pe moarte”, acesta nu trebuie exploatat în regimul 3.

Dacă aveţi acordul părinţilor, efectuaţi experimentul în mod analog cu cel din problema 1, pentru trei regimuri de funcţionare ale frigiderului.

Ca exemplu, în tabelul 2 sînt prezentate datele experimentale pentru regimul 2 de funcţionare al unui frigider:

Tabelul 2 Data şi

temperatura camerei

Regimul de congelare

Ora conectării compresorului

Ora deconectării compresorului

Durata de funcţionare, min

10.34 10.43 9 2 11.24 11.34 10

01.04.03 20°C

11.56 12.05 9 În acest caz, coeficientul K=28/91=0.31. Consumul de energie pentru o lună constituie

aproximativ 31 kW•oră. Aceasta înseamnă că în comparaţie cu regimul 1 consumul de energie s-a majorat cu (31-23)/23=0,35=35%.

Experiment la domiciliu 31

FIZICA ŞI TEHNOLOGIILE MODERNE, vol. 1, nr. 4, 2003

Exerciţii suplimentare • Comparaţi regimurile de lucru 1, 2 şi 3 ale frigiderului vostru. Cu cît se majorează consumul

de energie electrică la comutarea frigiderului de la regimul 1 la 2 şi de la 2 la 3? • Alegeţi regimul optim pentru familia voastră. Este evident că regimul 1 este cel mai

econom. Însă, dacă aveţi o familie numeroasă sau faceţi rezerve de produse şi bucate, atunci aveţi nevoie de o temperatură mai joasă în camera frigiderului. Dacă însă frigiderul este semigol, atunci nu are nici un rost să-l exploataţi în regim de răcire maximă şi să plătiţi bani în plus pentru energia electrică consumată.

Problema experimentală 3. Comparaţi consumul de energie electrică la decongelarea

normală şi forţată a frigiderului. Pentru exploatarea mai economicoasă şi mai îndelungată a frigiderului, acesta trebuie

decongelat la fiecare 2-3 săptămâni. Nu trebuie admisă acoperirea congelatorului cu gheaţă. De obicei, frigiderul se decongelează prin deconectare de la reţea, noaptea sau în orele când

ne aflăm la serviciu. În acest timp, mai ales vară, produsele de asemenea se decongelează şi deci necesită o congelare ulterioară, fapt care duce la un consum suplimentar de energie.

Există însă şi o altă metodă de decongelare, mai rapidă şi mai economicoasă. Deconectaţi frigiderul, acoperiţi produsele alimentare cu polietilenă şi cu o pătură. Puneţi în congelator o farfurie cu apă fierbinte. Închideţi frigiderul. Peste 15-20 minute înlocuiţi apa din frigider cu apă fierbinte şi a.m.d. Toată procedura va dura aproximativ o oră. În acest răstimp produsele nu vor reuşi să se dezgheţe şi de aceea pentru refrigerarea camerei frigiderului va trebui mai puţină energie şi mai puţin timp.

Vă puteţi convinge de acest lucru, calculând energia consumată de frigider pentru a-şi restabili regimul de lucru după decongelarea normală şi după cea forţată. Diferenţa acestor cantităţi de energie este un argument în sprijinul acestui mijloc de reducere a consumului lunar de energie electrică.

Problema experimentală 4. Comparaţi consumul de energie al frigiderului în

dependenţă de temperatura din încăpere. Frigiderul trebuie instalat în cea mai răcoroasă încăpere din apartament, mai ales vara când în

razele directe ale Soarelui temperatura în bucătărie şi pe balcon se ridică la 35-40°C. Luaţi cunoştinţă de condiţiile de exploatare a frigiderului, care sînt expuse în paşaportul tehnic

al acestuia. În general, majoritatea frigiderelor nu trebuie exploatate la temperaturi mai înalte de 30°C.

În afară de releul termostatului, frigiderul este prevăzut cu încă un releu montat la compresor. Compresorul este “inima” frigiderului şi trebuie exploatat cu grijă. Pe căldură, când compresorul se supraîncălzeşte, releul îl deconectează. În timp ce acesta se răceşte, gheaţa din congelator se topeşte.

În acest experiment, frigiderul nu trebuie mutat dintr-o cameră în alta. Efectuaţi experienţa 1 în luna noiembrie, când încălzirea centrală încă nu este conectată, şi vara când e cald. Comparaţi rezultatele obţinute. O întrebare suplimentară:

În luna noiembrie frigiderul consumă cu 35-40% mai puţină energie electrică decât în iulie. De ce atunci sumele din facturile pentru energie sînt aproape egale? Bibliografie 1. Энергосбережение. Пилотный проект учебника для 7-го класса средней школы. – СПб, 2002.

2. Хорева Г. А. «Твоя альтернатива АЭС». Книга 1 /Информационно-методическое пособие/ - Мурманск, 2002.