Sollen wir statt der Treppe den Aufzug nehmen, um Energie zu sparen?

In unserer Universität gibt es ein Schild, das die Studenten dazu ermutigt, die Treppe statt den Aufzug zu nehmen, um in den heißen Sommern in NYC Strom zu sparen.

Beim Treppensteigen erzeugen Sie im Stoffwechsel etwa das 8-fache Ihrer mechanischen Energie, die als Wärme abgeführt wird und durch die Klimaanlage in unseren gekühlten Treppenhäusern gekühlt werden muss.

Was sind plausible Annahmen über die Energieeffizienzgrenzen der Klimatisierung und des mechanischen Hebens eines Aufzugs? Welche (grundsätzlichen) Grenzen gibt es, die eine 100%ige Effizienz im Aufzugsfall verhindern? Gibt es weitere wichtige Faktoren für diese Analyse?

Ist es plausibel, dass die Universität falsch liegt? Sollen wir statt der Treppe den Aufzug nehmen, um der Uni Energie zu sparen? Sehen die Menschen einer energieeffizienten Zukunft aus wie Wall-E ?

Die Quelle dieser Frage ist ein Problem mit der Badezimmerphysik, das über den Toiletten der Universitätsphysikabteilung in der Nähe der Büros der Doktoranden angebracht ist. Probleme werden von Abteilungsmitgliedern eingereicht. Soweit ich weiß, waren dies keine Hausaufgabenfragen. Diese Frage wird von meinem Toilettengedächtnis aus einem Problem angepasst, das von Andrei Gruzinov bereitgestellt wurde .

Vergessen Sie nicht, dass der Motor des Aufzugs viel mehr als nur eine Person hebt und die verbrauchte Energie (plus Wärme) entsprechend größer ist.
@Javier Aufzüge haben normalerweise ein Gegengewicht, das dem der Aufzugskabine selbst entspricht. Es sollte also wirklich nur die Energie aufwenden müssen, um die Personen im Auto anzuheben / zu verlangsamen und die Reibung zu überwinden.
Zur Seilbahnnatur von Aufzügen: In einem der öffentlichen Museen in der Stadt, in der ich aufgewachsen bin, gibt es gläserne Aufzüge, bei denen auch die Arbeitsmechanismen oben und unten sichtbar sind. Wenn ein Auto die Etage wechselt, bewegt sich dieser riesige Stapel von Eisenplatten (wie die Gewichtsmaschine von Hercules) um einige Zentimeter.
Ich denke nicht, dass es für die wichtigen Teile des Problems sehr relevant ist, aber vermutlich wird das Problem dadurch relevanter, dass sich unsere Physikabteilung im 10. Stock des Gebäudes befindet.
Ich denke, es ist für die Analyse erwähnenswert, dass Sie wahrscheinlich nicht die "vollständige" systematische Ineffizienz des Aufzugs essen, da Sie sich wirklich nur um die Nettokosten für das Heben einer einzelnen Person mit dem Aufzug kümmern und die Aufzüge selten mit einer einzelnen Person betrieben werden in unserem belebten Gebäude. Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie in der Minderheit wären, wenn Sie den Rat der Universität befolgen würden, Treppen zu benutzen, entfallen die systematischen Kosten fast vollständig (da die Aufzüge bereits die meiste Zeit laufen würden). Hinweis: Auch in diesem Fall gibt es immer noch eine grundlegende Grenze, die eine perfekte Hebeeffizienz verhindert.
Ein Freund von mir meinte, dass die Universität sich nicht um Energiesparen kümmert und nur will, dass wir trainieren.
Der heimliche wahre Grund für das Gegengewicht bei einem Seilaufzug besteht darin, das Hubseil unter Spannung zu halten, damit es nicht auf der Trommel rutscht. Ein Traktionsaufzug kann ohne ein beträchtliches Gegengewicht nicht funktionieren, egal wie stark Sie den Motor machen. Wenn das System dadurch auch energieeffizienter wird, ist das ein Nebeneffekt.
So lustig es auch ist, darüber nachzudenken, man muss auch die langfristigen Auswirkungen berücksichtigen, nicht nur einen Vergleich der Arbeit, die für das einzelne Ereignis der Erhöhung geleistet wurde. Die Benutzung von Treppen wird den Menschen zu einer effizienteren Maschine machen, die in der Lage ist, mehr zu leisten und weniger zu verbrauchen. Gesunde Menschen können moderate Temperaturen vertragen, ohne die Klimaanlage in ihren Räumen einzuschalten. Sie benötigen im Laufe der Zeit weniger medizinische Versorgung (obwohl die Ungesunden früher sterben können). Es ist schwer zu sagen, welcher Weg aufgrund von Spekulationen besser ist. Sie müssen all diese Faktoren einbeziehen und eine echte Simulation in Gang bringen. Ich bin gespannt auf die Ergebnisse.
Was kostet eine Kw-Stunde in NYC? ... und wie viel kostet nochmal Unterricht???
@JEB Nun, natürlich werden zumindest die Doktoranden gefördert
@James Interessant. Dies ist sinnvoll, obwohl es angesichts der Capstan-Gleichung scheint, dass ein ziemlich bescheidenes Gegengewicht zum Funktionieren gebracht werden könnte, indem einfach eine ausreichende Anzahl von Wicklungen versichert wird.
Eine schnelle Google-Suche zeigt, dass diese Frage viele Male gestellt und beantwortet wurde. Viele Male und mit mehreren widersprüchlichen Antworten. Die gesundheitlichen Vorteile sind unbestreitbar, abgesehen von den Risiken, die Treppe herunterzufallen (definitiv ungleich Null; dies ist eine der häufigsten arbeitsbedingten Verletzungen). Manchmal benutze ich die Treppe, um in mein Büro im fünften Stock zu gelangen – oft während der regulären Geschäftszeiten, aber nie, wenn ich außerhalb der Geschäftszeiten arbeite.

Antworten (2)

Ich habe mich dasselbe gefragt und einige empirische Tests mit meinem Aufzug durchgeführt.

TLDR;

Der Aufzug verbraucht eine riesige Menge Energie, um nur den Aufzug zu bewegen.

Für den 5-stöckigen Aufstieg mit meinem Einkolben-Hydrauliklift an dem Tag, an dem ich getestet habe ...

Aufzug: ~550KWs

Treppe: 92KWs / (22 Kalorien)

Wenn der Aufzug sowieso nach oben fährt, sollten Sie einsteigen, da Ihr zusätzliches Gewicht fast keinen Einfluss auf die eingesetzte Gesamtleistung hat.

Wenn Sie den Aufzug alleine nehmen möchten, sollten Sie die Treppe nehmen.

Denken Sie auch daran, dass der größte Teil der vom Aufzug verbrauchten Energie in Wärme umgewandelt wird und dass Wärme innerhalb der Gebäudehülle erzeugt wird und daher von der Klimaanlage abgeführt werden muss.

Weitere Erklärungen und Daten hier...

https://wp.josh.com/2013/05/29/elevator-power-usage-should-i-take-the-stairs/

Ich bin froh, eine tatsächliche Messung und keine Schätzung zu sehen. Laut Wikipedia sind Hydraulikaufzüge jedoch weniger energieeffizient als Seilaufzüge, da Seilaufzüge Gegengewichte haben und Hydraulikaufzüge nicht. Wikipedia erwähnt, dass Traktionsaufzüge bis zu 80 % weniger Energie verbrauchen als hydraulische Aufzüge, so dass dann jede Aufzugsfahrt etwa 110 KW betragen würde, was ziemlich vergleichbar mit dem Treppensteigen ist.
Ich sollte hinzufügen, dass der Aufzug in der ursprünglichen Frage kein hydraulischer Aufzug ist, da das Gebäude mindestens 10 Stockwerke hoch ist (das Poster erwähnte dies in den Kommentaren) und hydraulische Aufzüge für solch hohe Gebäude nicht verwendet werden.

Wenn man akzeptiert, dass Treppensteigen Wärme erzeugt, die dem 7-fachen der mechanischen Energie entspricht (ein Teil geht in Sie, sich selbst zu heben), wie viel Energie wird benötigt, um diese Wärme abzuleiten?

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass das Beste, was Sie tun können, ist

W = Q T h − T c T c ∼ Q Δ T T

Woher Δ T ist die Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur und T ist die Außentemperatur. Um die Berechnung zu vereinfachen, erhalten Sie, wenn Sie T um die Raumtemperatur von 280 K nehmen, dass die Klimaanlage besser ist (weniger Energie verbraucht, dh W / Q ist besser als 1/7), wenn sie in einen Temperaturunterschied von weniger als arbeitet Δ T = 40 K .

Klimaanlagen in großen Gebäuden sind routinemäßig sogar noch besser für den Stromverbrauch, indem sie zB Verdunstungskühler verwenden, um den größten Teil der Thermodynamik zu übernehmen.

Nehmen Sie die Treppe, es sei denn, es ist wirklich sehr heiß draußen.

@sammygerbil Wenn die Klimaanlage effizienter ist, sparen Sie Energie, indem Sie die Treppe benutzen. Ziel des in der Frage genannten Zeichens war die Energieeinsparung für die Universität.
@gphys Wenn das Treppensteigen für eine perfekte Aufzugseffizienz gewinnt, müssen Sie den Aufzug nicht weiter berücksichtigen.
@GPhys Ich freue mich darauf, Ihre Antwort zu lesen. Die tatsächliche Energieeffizienz von Gebäuden ist kompliziert: Ich arbeite in einem Gebäude, in dem die meiste Zeit des Jahres die gesamte thermodynamische Kühlung durch Verdunstung erfolgt und elektrische Energie nur für Ventilatoren verwendet wird. Es hat nicht einmal eine Kältemaschine mit geschlossenem Kreislauf. Es funktioniert also noch besser (für die Leistung) als meine indikative Berechnung.
@BobJacobsen Ah ja, tut mir leid, mein Fehler. Ich bin verwirrt.
Sollen wir statt der Treppe den Aufzug nehmen, um Energie zu sparen?
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