Czy lepiej jest chłodzić dom przez cały dzień, czy regulować klimatyzację, gdy wychodzisz z domu? Westend61 przez Getty Images

Gorące letnie dni mogą oznaczać wysokie rachunki za prąd. Ludzie chcą czuć się komfortowo bez marnowania energii i pieniędzy. Być może twoje gospodarstwo domowe walczyło o najlepszą strategię chłodzenia twojej przestrzeni. Co jest bardziej wydajne: uruchamianie klimatyzacji przez całe lato bez przerwy, czy wyłączanie jej w ciągu dnia, kiedy nie ma Cię na miejscu?

Jesteśmy zespół architektoniczny i systemy budowlane inżynierów kto używał modeli energii, które symulują wymianę ciepła i wydajność systemu klimatyzacji, aby poradzić sobie z odwiecznym pytaniem: Czy będziesz musiał usuwać więcej ciepła z domu poprzez ciągłe odprowadzanie ciepła w ciągu dnia, czy usuwanie nadmiaru ciepła dopiero pod koniec dnia?

Odpowiedź sprowadza się do tego, jak energochłonne jest odprowadzanie ciepła z domu. Wpływa na to wiele czynników, takich jak stopień zaizolowania domu, wielkość i rodzaj klimatyzatora oraz temperatura i wilgotność na zewnątrz.

Zgodnie z naszymi niepublikowanymi obliczeniami, ogrzanie domu, gdy jesteś poza domem, i ochłodzenie go, gdy wrócisz do domu, może zużywać mniej energii niż utrzymywanie go w stałym chłodzie – ale to zależy.

Nadmuchuj klimatyzację przez cały dzień, nawet gdy jesteś poza domem?

Najpierw zastanów się, w jaki sposób gromadzi się ciepło. Napływa do domu, gdy budynek ma mniej zmagazynowanego ciepła niż na zewnątrz. Jeśli ilość ciepła napływającego do twojego domu jest określona jako „1 jednostka na godzinę”, twoja klimatyzacja zawsze będzie miała 1 jednostkę ciepła do usunięcia co godzinę. Jeśli wyłączysz klimatyzację i pozwolisz na akumulację ciepła, pod koniec dnia możesz mieć do ośmiu godzin ciepła.

Często jest to jednak mniej – domy mają limit, ile ciepła mogą przechowywać. A ilość ciepła, które dostaje się do twojego domu, zależy od tego, jak gorący był budynek. Na przykład, jeśli twój dom może zmagazynować tylko 5 jednostek energii cieplnej przed osiągnięciem równowagi z temperaturą powietrza na zewnątrz, to na koniec dnia będziesz musiał usunąć najwyżej 5 jednostek ciepła.

Dodatkowo, gdy Twój dom się nagrzewa, proces wymiany ciepła spowalnia; ostatecznie osiąga zerową wymianę ciepła w stanie równowagi, gdy temperatura wewnątrz jest taka sama jak temperatura na zewnątrz. Twoja klimatyzacja chłodzi również mniej skutecznie w ekstremalnych upałach, więc wyłączanie jej w najgorętszych porach dnia może zwiększyć ogólną wydajność systemu. Te efekty oznaczają, że nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, czy należy puszczać klimatyzację przez cały dzień, czy poczekać, aż wieczorem wrócisz do domu.

Energia wykorzystywana przez różne strategie klimatyzacji

Rozważmy przypadek testowy małego domu z typową izolacją w dwóch ciepłych klimatach: suchym (Arizona) i wilgotnym (Gruzja). Za pomocą oprogramowanie do modelowania energii stworzonym przez amerykańskie National Renewable Energy Laboratory w celu analizy zużycia energii w budynkach mieszkalnych, przyjrzeliśmy się wielu przypadkom testowym zużycia energii w tym hipotetycznym domu o powierzchni 1,200 metrów kwadratowych.

Rozważaliśmy trzy scenariusze strategii temperaturowych. Jeden ma temperaturę wewnętrzną ustawioną na stałą 76 stopni Fahrenheita (24.4 stopni Celsjusza). Sekunda pozwala na wzrost temperatury do 89 F (31.6 C) podczas ośmiogodzinnego dnia pracy – „pogorszenie”. Ostatni wykorzystuje obniżenie temperatury do 89 F (31.6 C) na krótki, czterogodzinny dzień pracy.

W ramach tych trzech scenariuszy przyjrzeliśmy się trzem różnym technologiom klimatyzacji: pojedynczym etapie centralna klimatyzacja, A centralna powietrzna pompa ciepła (ASHP) i jednostki pompy ciepła minisplit. Centrale klimatyzacyjne są typowe dla obecnych budynków mieszkalnych, a pompy ciepła zyskują na popularności ze względu na ich lepszą wydajność. Centralne ASHP są łatwo stosowane w wymianie jeden na jeden centralnych jednostek klimatyzacyjnych; minisplity są bardziej wydajne niż centralna klimatyzacja, ale są kosztowne w konfiguracji.

Chcieliśmy zobaczyć, jak różni się zużycie energii z klimatyzacji w tych przypadkach. Wiedzieliśmy, że niezależnie od zastosowanej technologii HVAC, system klimatyzacji podniesie się gwałtownie, gdy nastawa termostatu powróci do 76 F (24.4 C), a także we wszystkich trzech przypadkach późnym popołudniem, kiedy temperatura powietrza na zewnątrz jest zwykle najwyższa. W przypadkach niepowodzeń zaprogramowaliśmy klimatyzację tak, aby zaczęła schładzać pomieszczenie przed powrotem mieszkańca, zapewniając komfort termiczny przed powrotem do domu.

 Modele energetyczne mogą pokazać, ile energii zużyje dom w określonych warunkach — na przykład upalna i sucha letnia pogoda w Phoenix. Naukowcy przeprowadzili obliczenia dotyczące trzech różnych technologii HVAC i trzech różnych strategii ustawiania temperatury. Pigott/Scheib/Piekarz/CU Boulder, CC BY-ND Naukowcy zastosowali te same trzy różne technologie HVAC i trzy strategie ustawiania temperatury, ale tym razem dla domu w gorącej i wilgotnej Atlancie. Pigott/Scheib/Piekarz/CU Boulder, CC BY-ND

Odkryliśmy, że nawet gdy klimatyzacja chwilowo gwałtownie wzrasta, aby odzyskać siły po wyższych temperaturach w pomieszczeniach, ogólne zużycie energii w przypadkach obniżenia temperatury jest nadal niższe niż w przypadku utrzymywania stałej temperatury przez cały dzień. W skali rocznej z konwencjonalną centralną klimatyzacją może to skutkować oszczędnością energii do 11%.

Jednak oszczędności energii mogą się zmniejszyć, jeśli dom jest lepiej izolowany, klimatyzacja jest bardziej wydajna lub klimat ma mniej dramatyczne wahania temperatury.

Centralna powietrzna pompa ciepła i pompa ciepła minisplit są ogólnie bardziej wydajne, ale przynoszą mniejsze oszczędności wynikające z obniżenia temperatury. Ośmiogodzinne pogorszenie w dni powszednie zapewnia oszczędności niezależnie od typu systemu, podczas gdy korzyści płynące z czterogodzinnej porażki są mniej oczywiste.

O Autorach

Pigott na korytarzudr hab. Studentka Inżynierii Architektonicznej, Uniwersytet Colorado Boulder; Jennifer Scheib, Adiunkt Inżynierii Systemów Budowlanych, Uniwersytet Colorado Boulder, Kiri Baker, Adiunkt Inżynierii Systemów Budowlanych, Uniwersytet Colorado Boulder

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.