空气炸锅比烤箱更节能吗
作者：Ben Tasker / 开发者
2024 年 11 月 27 日
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此博客最初发布于 www.bentasker.co.uk
此项目构建于先前版本的 InfluxDB。InfluxDB 3.0 放弃了 Flux 和内置任务引擎。用户可以使用外部工具，如基于 Python 的 Quix，在 InfluxDB 3.0 中创建任务。
乍一看，我在这篇文章中提出的问题似乎是多余的。空气炸锅加热的区域更小，使用的加热元件也更小，所以它当然应该更节能。
然而，这并不能保证。虽然烤箱使用更大的加热元件，但由于其绝缘性更好，因此它可能在保持热量方面做得更好，从而消耗更少的能量来补充损失的热量。如果由于这些损失，空气炸锅的元件在烹饪过程中开启的时间更长，那么空气炸锅最终可能比烤箱消耗更多能量是合理的。
如果（似乎很可能）空气炸锅更节能，那么问题就变成了
- 节能多少？
- 何时摊销（即，能源节省在何时超过初始购买成本）？
第二个问题也将有助于回答是否值得投资购买空气炸锅来应对高昂的能源价格。为了了解它们的比较情况，我给自己做了一些薯条，并使用以下设备比较了最终的能源使用情况
- Rangemaster Professional 烤箱 (3.2 千瓦时)
- 空气炸锅（1700 瓦 5.5 升空气炸锅）
烹饪过程
烤箱和空气炸锅烹饪的东西相同：合作社品牌的冷冻薯条。这些电器位于同一厨房中，但在相对的两端（因此空气炸锅不会受益于烤箱散发的热量来温暖其吸入的空气）。
尽管它们烹饪相同的食物，但仍存在一些差异
- 烤箱需要 25 分钟，而空气炸锅需要 15 分钟
- 烤箱需要设置为 180°c（根据包装），而空气炸锅手册说要使用 200°c
与烤箱不同，空气炸锅不需要先预热，从而缩短了 15-20 分钟的运行时间（具体取决于您返回并将食物放入烤箱的时间）。
烤箱先启动。当空气炸锅完成时，烤箱被关闭，食物从两者中取出。
与我之前涉足 测量能源消耗 一样，我使用 InfluxDB 收集和写入能源使用读数，以便我可以使用 Flux 查询统计数据。
InfluxDB 非常适合监控能源消耗，因为它专为处理时间序列数据而构建。时间序列数据是我从烤箱和空气炸锅收集的数据类型。InfluxDB 实时摄取数据，因此我可以立即看到我的可视化效果。
检索结果
由于它的接线方式（接入自己的电路，无法方便地接触到钳形表的接线），计算烤箱的使用量需要比通常单独监控的设备更复杂的查询。
使用量的计算方式是
- 检索所有单独监控设备的使用量。
- 检索电表的使用量。
- 从电表中减去设备使用量的总和（在此处查找有关我如何收集此数据的详细信息 此处）。
- 减去已知的基本负载值（以考虑未监控的项目）以得出烤箱的使用量。
基本负载的减法存在很小的误差范围，但它非常小：我最近做了大量工作来了解我们的基本负载（以找到可以减少它的地方）。
空气炸锅插入了 Tapo P110 智能插座，因此其使用量很容易 收集和查询。
我编写了一个 Flux 查询，以检索和组合每个设备的使用数据到一个单一的输出流中
// Start/Stop times
start = 2022-09-04T16:40:00Z
stop = 2022-09-04T17:30:00Z
// Group into 30s time windows
// helps ensure meter and appliance readings appear in the same window
period = 30s
// get appliance usage
known = from(bucket: "Systemstats")
|> range(start: start, stop: stop)
|> filter(fn: (r) => r._measurement == "power_watts" and
r._field == "consumption")
|> filter(fn: (r) => r.host != "power-meter")
|> aggregateWindow(every: period, fn: mean)
// Combine all appliances into a single table
|> group()
// Calculate the combined consumption per window period
|> aggregateWindow(every: period, fn: sum, createEmpty: true)
// Get total usage measured at the meter
pm = from(bucket: "Systemstats")
|> range(start: start, stop: stop)
|> filter(fn: (r) => r._measurement == "power_watts" and
r._field == "consumption")
|> filter(fn: (r) => r.host == "power-meter")
|> aggregateWindow(every: period, fn: mean)
// Join the two
oven = join(tables: {t1: pm, t2: known}, on: ["_time"])
// subtract appliances + base load to get oven usage
|> map(fn: (r) => ({
_time: r._time,
_field: "Oven",
_value: r._value_t1 - r._value_t2 - 400.0
}))
// Get the air fryer's usage over the same period
airfry = from(bucket: "Systemstats")
|> range(start: start, stop: stop)
|> filter(fn: (r) => r._measurement == "power_watts" and r._field == "consumption")
|> filter(fn: (r) => r.host == "air fryer")
|> aggregateWindow(every: period, fn: mean)
// Union the tables so we can display a graph with 2 series
union(tables: [oven, airfry])这给了我们以下图表。
哪个设备将负责大部分使用量已经相当明显。
这篇文章中所有后续的统计数据都是通过附加到上面查询中的 union() 语句来检索的。
平均使用量
如果我们查看整个烹饪过程中的平均功耗，我们会看到烤箱的平均使用量明显更高
start = 2022-09-04T16:40:00Z
stop = 2022-09-04T17:30:00Z
...
// Union the tables so we can display a graph with 2 series
union(tables: [oven, airfry])
|> mean()
|> group()
总使用量
我们知道平均功耗，但让我们看一下每个电器的总功耗。
从功耗计算消耗量非常容易：如果我们每小时消耗 n 瓦特，那么使用量为 n 瓦时（1000 瓦时 为 1 千瓦时）。如果我们消耗 n 瓦特 1/x 小时，那么我们需要将 n 除以 x，以使计算出的使用量代表该时间段的分数。例如
3 千瓦的功耗持续 30 秒消耗 (3000 / (60 * 2))：25 瓦时。
我们的数据以 30 秒为周期进行窗口化处理（1/120 小时），因此每个窗口消耗计算出的使用量的 1/120。
因此，为了实现这一点，我们在查询的末尾添加一个简单的转换，取该期间的功耗并将其除以 120
// Union the tables so we can display a graph with 2 series
union(tables: [oven, airfry])
|> map(fn: (r) => ({ r with
// data is grouped into 30s windows, so if we're pulling 2kW
// in that window we're consuming
//
// usage / (mins-in-hour \* 2)
// 2000 / 120
//
_value: r._value / 120.0
}))
// Calculate totals
|> sum()
|> group()给出以下结果：
烤箱消耗的能量是空气炸锅所需能量的两倍多。毫不奇怪，这里的比例与两个电器的平均功耗之间的比例非常相似（这两个数字非常相关）。
然而，烤箱确实需要先预热。如果我们只看烹饪时间（即食物在里面的时间）会发生什么？
为此，我们调整查询头部的开始时间，以便查询在烤箱完成预热后开始
start = 2022-09-04T16:59:00Z
结果是报告的消耗量大幅减少：
烤箱具有显着优势，设法胜过空气炸锅（即使它能够在烹饪时做到这一点，也必须在那段时间内预热）。
预热
当然，您可能会认为这个统计数据不是特别有用：您无法在不预热烤箱的情况下可靠地烹饪食物。
然而，烤箱的预热后消耗量低于空气炸锅，这表明烤箱在长时间烹饪时可能能够胜过空气炸锅。
为了了解使用情况，我们首先仔细研究一下预热
- 预热需要多长时间？
- 在此期间消耗多少能量？
- 减去预热后的消耗量是多少？
由于两个设备都具有恒温控制，我们可以很容易地判断它们何时达到温度：当恒温器关闭加热元件时，功耗会相应下降。
您可以在下图（红色：烤箱，紫色：空气炸锅）中看到突出显示的预热期。
预热时间为
- 烤箱：（17:45 - 17:53）8 分钟
- 空气炸锅：（18:08 - 18:15）7 分钟
当然，在实践中，烤箱烹饪的时间不会超过 8 分钟，因为我走开去做其他事情，并且花了太长时间才回来。虽然这代表了实际使用情况（或者，当然，代表了我的使用情况），但在我们进行计算时，我们不会因为我的错误而惩罚烤箱。
通过更改查询中的 start 和 stop 值，我们获得了每个预热窗口的消耗量，然后在从每个总使用量数据中减去预热期的使用量之前
| Device | Warm Up Usage | Remaining Usage |
|---------------------------------------------|
| Oven | 137 Wh | 206 Wh |
| Air fryer | 96.4 Wh | 96.6 Wh |
-----------------------------------------------尽管有趣的是，它们本身并没有告诉我们太多信息。我们稍后会使用这些数字。
加热元件活动
图表中突出的一个问题是空气炸锅的元件在初始预热后保持活动状态的时间有多长。
这是一个糟糕的可视化效果，但请注意空气炸锅元件（紫色框）每次的活动时间比烤箱（红色框）长多少：
烤箱主要有 30 秒的爆发（尽管其中混杂着几个 1 分钟的时间段）。相反，虽然空气炸锅有几个 30 秒的爆发，但也有一个 3 分钟的时间段，元件持续活动。
这似乎支持了烤箱比空气炸锅更容易保持温度的观点。
我们可以检查每个设备中的元件开启了多长时间
**union**(tables: [oven, airfry])
// Set a state to group by later
**|> map**(fn: (**r**) => ({r with
state: **if** **r**._value > 1100 then
"ON"
else
"OFF"
}))
// Calculate the total stateduration
**|> elapsed**(unit: 1s)
**|> filter**(fn: (**r**) => **r**.state == "ON")
**|> sum**(column: "elapsed")
**|> group**()通过更改开始时间和结束时间，我们可以看到元件在每个烹饪阶段的活动时间。
| Device | Total | After Oven Warmup | After Air Fryer Warmup |
|------------------------------------------------------------------|
| Oven | 22 mins | 14 Mins | 1 Minute |
| air fryer | 12 mins | 12 Mins | 6 Minutes |
--------------------------------------------------------------------空气炸锅 50% 的活动发生在预热之后，而烤箱 63% 的加热时间发生在预热之后。
但是烤箱的开启时间也更长（使其预热后的时间比空气炸锅不成比例地更大），因此我们需要通过考虑总烹饪时间来使比较成比例
| Device | Cook Time (exc warmup) | Element Time (exc warmup) | Element Time |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| Oven | 32 Mins | 14 Mins | 43.75% |
| air fryer | 10 Mins | 6 Mins | 60.00% |
---------------------------------------------------------------------------------空气炸锅在非预热时间内花费了显着更多的时间来吸取能量。因此，烤箱在一段时间后可能被证明更节能是完全有可能的。
烤箱能更节能吗？
我们可以大致计算出盈亏平衡点在哪里。如果我们把预热后的平均消耗量降低到每分钟平均值，我们可以比较它们来预测烤箱需要多少分钟的烹饪时间才能胜过空气炸锅。
我们收集了我们需要的数字 上面
| Device | Cook Time (exc warmup) | Power Consumed (exc warmup) | Power consumed (Warmup) |
|--------------------------------------------------------------------------------------------|
| Oven | 32 Mins | 206 Wh | 137 Wh |
| air fryer | 10 Mins | 96.6 Wh | 96.6 Wh |
----------------------------------------------------------------------------------------------要计算每分钟消耗的平均瓦时，我们这样做
消耗量 / 时间 = 平均每分钟消耗量 给出以下数字
- 烤箱：
206 瓦时/32 分钟=6.4375 瓦时/分钟 - 空气炸锅：
96.6 瓦时/10 分钟=9.66 瓦时/分钟
烤箱每分钟显着更节能。
但在这种效率优势转化为整体节能之前，烤箱必须抵消其在预热期间消耗的额外能量。
要计算何时达到这一点，我们计算预热消耗量的差异，并将其除以每分钟消耗量的差异。
137 - 96.6 = 40.4 Wh
------------------------------- = 12.54 minutes
9.66 - 6.4375 = 3.2225 Wh因此，在所有条件相同的情况下，烤箱将在约 13 分钟后达到盈亏平衡点。
但并非所有条件都相同：空气炸锅也需要更少的烹饪时间（薯条少 10 分钟），因此烤箱会额外消耗10 分钟的能量。
将此添加到我们的计算中，盈亏平衡点会发生相当大的移动
(137 - 96.6)
+ (10 * 6.4375) = 104.757 Wh
-------------------------------- = 32.51 minutes
9.66 - 6.4375 = 3.2225 Wh在将近 33 分钟时，这比空气炸锅烹饪薯条所需的时间长一倍多。
土豆
十五分钟是一个相当短的烹饪时间，但这些结果是否适用于需要更长时间的东西？
如果我们从两个烤土豆食谱（烤箱 和 空气炸锅）中获取时间，我们应该能够计算出哪个更节能
- 烤箱土豆需要 75-90 分钟（我们将取中间值，称之为 83 分钟）。
- 空气炸锅土豆需要 50 分钟。
烤箱土豆需要多 33 分钟，因此假设预热和每分钟消耗量不变
(137 - 96.6)
+ (33 * 6.4375) = 252.84 Wh
-------------------------------- = 78 minutes
9.66 - 6.4375 = 3.2225 Wh盈亏平衡点在 78 分钟时，这（再次）比空气炸锅需要的时间更长。
从技术上讲，盈亏平衡点甚至会更远，因为烤箱食谱需要比我们的薯条更高的温度，因此预热和维护消耗量会更高。
总而言之，烤箱在预热后每分钟消耗的能量比空气炸锅少，但由于它烹饪食物所需的时间大大减少，因此总体上仍然消耗更少的能量。
购买盈亏平衡
鉴于英国迫在眉睫的能源危机，不审查这方面的财务状况是不负责任的。
如果您正在阅读本文，则您可能尚未购买空气炸锅，并且正在考虑这样做以减少能源账单。由于您可能已经拥有烤箱，因此前期成本比较为 0 英镑 vs. $airfryer_cost。
为了确定是否值得购买空气炸锅，我们需要考虑能源节省需要多长时间才能与购买成本达到盈亏平衡（称为摊销）。
如果我们考虑以下因素
- 我测试的空气炸锅成本为
72.99 英镑（尽管您可以以大约 40 英镑的价格购买空气炸锅）。 - 包括预热（让我们现实一点，您永远不会在烤箱预热后立即跳到烤箱上），空气炸锅在烹饪薯条时比烤箱少消耗
150 瓦时。 - 在 10 月份，电费将（对许多人来说）上涨到
0.52 英镑/千瓦时
我们可以得出结论
- 空气炸锅在烹饪我的薯条时节省了 (
52/1000 * 150)0.078 英镑的能源 - 按每次烹饪 0.078 英镑计算，盈亏平衡点将在 (
72.99 / 0.078) 936 次类似的烹饪后发生
如果每天烹饪一次，则能源节省将需要两年半才能抵消 72.99 英镑的购买价格。假设 40.00 英镑的空气炸锅可以提供相同的节能效果，则仍需要将近 18 个月才能达到盈亏平衡点。
为了进行比较
- 如果我每天烹饪一次薯条，持续 31 天，我每月将减少
4.65 千瓦时/2.41 英镑的能源账单。 - 如果我将空气炸锅的成本分摊到 18 个月，免息，我每月将支付
4.05 英镑/月 - 尽管节省了能源，但我每月仍会亏损
1.64 英镑
（希望）您不太可能只靠薯条为生，因此让我们也预测一下烤土豆的使用情况
Oven: 137 + (83 * 6.4375) = 671.31 Wh
- air fryer: 96.6 + (50 * 9.66) = 579.6 Wh
-------------------------------------------
91.71 Wh烤土豆的节省量实际上更低，每次烹饪节省 (52/1000 * 91.71) 0.0477 英镑（摊销期为 4 年）。
这意味着，即使您设法找到价格是我支付价格一半的空气炸锅，盈亏平衡点仍然在几年之后。
结论
尽管需要达到更高的温度，但空气炸锅在烹饪我的薯条时使用的功率明显更少。
它不需要先预热这一事实对此有很大贡献：不仅因为它没有花费时间加热而不是烹饪，还因为它消除了人类分心并忘记放入食物的机会（有罪，法官大人）。
烤箱在保持温度方面比空气炸锅消耗的能量明显更少（可能是因为绝缘性更好）。然而，空气炸锅更快的烹饪时间缓解了这种情况，降低了总体能源消耗。
因此，为了回答我们的问题
空气炸锅比烤箱更节能吗？
是的，但仅当您正确使用它并调整烹饪时间时。
如果您用空气炸锅烹饪食物的时间与在烤箱中烹饪的时间相同，那么烤箱可能只需 13 分钟就会成为成本较低的选择（并且您的食物可能会被烤糊）。
我什么时候才能达到盈亏平衡点？
即使在我们都将支付的疯狂价格下，每餐节省的费用也非常少。能源节省可能需要数年才能与购买空气炸锅的前期成本达到盈亏平衡。在某些情况下，可能比空气炸锅的使用寿命还要长。
我应该投资购买空气炸锅以避免高昂的能源价格吗？
较长的摊销期意味着，如果您担心今年冬天如何支付能源账单，购买空气炸锅并不是解决此问题的好方法。空气炸锅将减少您的能源消耗，但仅非常轻微，并且前期购买成本将使您的总体状况更糟。
除非您能找到大幅折扣的空气炸锅（或获赠一台，或在极长的期限内免息偿还贷款），否则从纯粹的财务角度来看，这不太可能是正确的决定。
显然，如果您已经拥有空气炸锅，那么您已经承担了资本成本，因此在您可以使用的任何地方使用它都会稍微减少您的能源账单，每次节省都会使盈亏平衡点稍微靠近一点。而且它们确实可以制作一些非常美味的薯条。
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更新：以 180 度烹饪
在我发布这篇文章后，一位 Twitter 用户提出了一个 有趣的观点。
烤箱的手册没有提供任何指导，但我本可以尝试在 180c 的温度下同时烹饪，从而降低空气炸锅的消耗量并增加其整体优势。我预计这不会对这篇文章的结论产生太大的实质性影响，但我认为我还是应该尝试一下。
今天晚上，我使用以下方法烹饪了一些薯条
- 温度：180c
- 时间：15 分钟（与之前相同）
薯条煮熟了，但说实话，它们不是很好吃——它们没有很脆，而且有那种令人不快的湿烤箱烹饪的感觉。它们要么需要更长时间，要么需要手册中推荐的温度。但我们感兴趣的是功耗。
我使用与之前相同的查询绘制了功耗图
period = 30s
from(bucket: "Systemstats")
|> range(start: 2022-09-24T16:45:00Z, stop: 2022-09-24T17:05:00Z)
|> filter(fn: (r) => r._measurement == "power_watts" and r._field == "consumption")
|> filter(fn: (r) => r.host == "air-fryer")
|> aggregateWindow(every: period, fn: mean)
以下图表： 
使用与本帖前面部分相同的查询，我们可以看到这次烹饪的总功耗为 174 Wh，仅比 200 摄氏度烹饪时少 19 Wh。因此，与烤箱烹饪相比，它节省了 169 Wh。
如果我们使用这个数字重新运行盈亏平衡计算，我们可以看到
- 在 180 摄氏度下，它可以节省 (
52/1000 * 169)£0.088的能源费用。 - 以每次烹饪节省
£0.088计算，盈亏平衡将需要 (72.99 / 0.088) 829 次类似的烹饪。 - 如果每天烹饪一次，盈亏平衡大约需要两年 3 个月零 8 天。
- 一台售价 40 英镑的空气炸锅如果能实现同样的节省，则需要 1 年 2 个月零 27 天才能达到盈亏平衡。
- 每天炸一次薯条，连续 31 天，将仅减少
5.24 kWh/£2.72的能源费用。 - 假设以每月
£4.05的免息分期付款方式购买，我们每月将亏损£1.33。
还有我们得到的薯条质量问题。实际上，你可能只会吃一次那样的薯条，然后在后续的烹饪中，你要么会提高温度（回到 200 摄氏度），要么会延长烹饪时间。
所以，让我们计算一下增加时间的影响。W。我们感兴趣的是空气炸锅在保持温度时的平均功率使用量（大部分能源消耗都在初始预热阶段）。
图表显示，预热在 17:53:30 完成，烹饪在 18:02:30 完成，保温时段为 9 分钟。
在此期间，它消耗了 76.6 Wh，因此每分钟的平均功耗为 (76.6/9) 8.5Wh。
假设薯条需要额外 5 分钟（实际上，这可能仍然不够），我们可能会额外消耗 42.5 Wh。降至 180 摄氏度所获得的优势仅为 19 Wh，因此我们现在大约亏损了 23.5 Wh（尽管仍然比烤箱好）。
所以，虽然在 180 摄氏度下烹饪确实可以稍微降低能源消耗
- 但这并不会对结论产生实质性影响：除非你已经拥有空气炸锅，否则它仍然不是应对能源价格上涨的好方案
- 与在 200 摄氏度下烹饪相比，你将节省大约
£0.009 - 从这些烹饪中得到的薯条不会像在 200 摄氏度下烹饪的薯条那样好。
- 调整烹饪时间以适应较低的温度会导致比时间更短、温度更高的烹饪更高的能源消耗
自从最初撰写这篇文章以来，我新增的一个担忧是实际使用模式。
如果你用空气炸锅代替烤箱，它会为你节省一点钱。然而，由于它能做出如此美味的薯条，很容易让人养成 *也* 使用空气炸锅的习惯，从而增加你的总体功耗。拥有双区空气炸锅可以在一定程度上缓解这种情况，但当你知道空气炸锅做出来的薯条会更好时，就很难再把薯条放进烤箱了。
