Что лучше: охлаждать дом весь день или настроить кондиционер перед выходом? Westend61 через Getty Images

Жаркие летние дни могут означать высокие счета за электроэнергию. Люди хотят чувствовать себя комфортно, не тратя энергию и деньги. Возможно, ваша семья боролась за лучшую стратегию охлаждения вашего помещения. Что эффективнее: включать кондиционер все лето без перерыва или выключать его в течение дня, когда вас нет дома, чтобы наслаждаться им?

Мы являемся команда архитекторов и строительные системы инженеры кто использовал энергетические модели, которые имитируют теплопередачу и работу системы кондиционирования воздуха, чтобы ответить на этот вечный вопрос: нужно ли вам отводить больше тепла из вашего дома, непрерывно отводя тепло в течение дня или отводя избыточное тепло только в конце дня?

Ответ сводится к тому, насколько энергоемким является отвод тепла из вашего дома. Это зависит от многих факторов, таких как, насколько хорошо ваш дом изолирован, размер и тип вашего кондиционера, а также температура и влажность наружного воздуха.

Согласно нашим неопубликованным расчетам, нагревание вашего дома, пока вы на работе, и охлаждение, когда вы возвращаетесь домой, требует меньше энергии, чем постоянное охлаждение, но это зависит от обстоятельств.

Включать кондиционер весь день, даже когда вас нет дома?

Прежде всего, подумайте о том, как аккумулируется тепло. Он поступает в ваш дом, когда в здании хранится меньше тепла, чем снаружи. Если количество тепла, поступающего в ваш дом, определяется скоростью «1 единица в час», ваш кондиционер всегда будет отводить 1 единицу тепла каждый час. Если вы выключите кондиционер и позволите теплу аккумулироваться, то к концу дня у вас может быть до восьми часов тепла.

Однако часто это меньше – дома имеют предел тому, сколько тепла они могут хранить. И количество тепла, поступающего в ваш дом, зависит от того, насколько горячим было здание изначально. Например, если ваш дом может хранить только 5 единиц тепловой энергии, прежде чем прийти к равновесию с температурой наружного воздуха, то в конце дня вам придется отводить не более 5 единиц тепла.

Кроме того, по мере того, как ваш дом нагревается, процесс теплопередачи замедляется; в конце концов он достигает нулевой теплопередачи при равновесии, когда температура внутри равна температуре снаружи. Ваш кондиционер также менее эффективно охлаждает в сильную жару, поэтому его отключение в самые жаркие часы дня может повысить общую эффективность системы. Эти эффекты означают, что нет однозначного ответа на вопрос, следует ли вам включать кондиционер весь день или подождать, пока вы не вернетесь домой вечером.

Энергия, используемая различными стратегиями A/C

Рассмотрим тестовый пример небольшого дома с типичной изоляцией в двух теплых климатических условиях: сухом (Аризона) и влажном (Джорджия). С использованием программное обеспечение для моделирования энергопотребления созданный Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии США для анализа энергопотребления в жилых зданиях, мы рассмотрели несколько тестовых случаев для использования энергии в этом гипотетическом доме площадью 1,200 квадратных метров.

Мы рассмотрели три сценария температурной стратегии. В одном из них температура в помещении установлена ​​на постоянное значение 76 градусов по Фаренгейту (24.4 градуса по Цельсию). Второй позволяет температуре плавать до 89 F (31.6 C) в течение восьмичасового рабочего дня — «неудача». В последнем используется снижение температуры до 89 F (31.6 C) для короткого четырехчасового рабочего дня.

В рамках этих трех сценариев мы рассмотрели три различных технологии кондиционирования воздуха: одноступенчатая центральный кондиционер, чтобы центральный воздушный тепловой насос (ASHP) и мини-сплит тепловые насосы. Центральные кондиционеры типичны для современных жилых домов, а тепловые насосы набирают популярность благодаря своей повышенной эффективности. Центральные ASHP легко используются для полной замены центральных блоков кондиционирования воздуха; мини-сплиты более эффективны, чем центральный кондиционер, но их установка требует больших затрат.

Мы хотели посмотреть, как энергопотребление от кондиционера различается в этих случаях. Мы знали, что независимо от используемой технологии HVAC, система кондиционирования будет резко повышаться, когда уставка термостата вернется к 76 F (24.4 C), а также во всех трех случаях ближе к вечеру, когда температура наружного воздуха обычно самая высокая. В случае неудач мы запрограммировали кондиционер так, чтобы он начинал охлаждать помещение до того, как жилец вернется, чтобы обеспечить тепловой комфорт к тому времени, когда он вернется домой.

 Энергетические модели могут показать, сколько энергии будет потреблять дом в определенных условиях, например, в жаркую и сухую летнюю погоду в Финиксе. Исследователи провели расчеты по трем различным технологиям HVAC и трем различным стратегиям установки температуры. Пиготт/Шейб/Бейкер/К.У. Боулдер, CC BY-ND Исследователи использовали те же три разные технологии HVAC и три стратегии установки температуры, но на этот раз для дома в жаркой и влажной Атланте. Пиготт/Шейб/Бейкер/К.У. Боулдер, CC BY-ND

Мы обнаружили, что даже когда кондиционер временно всплескивает, чтобы восстановиться после более высокой температуры в помещении, общее потребление энергии в случаях снижения температуры все равно меньше, чем при поддержании постоянной температуры в течение дня. В годовом масштабе с обычным центральным кондиционером это может привести к экономии энергии до 11%.

Однако экономия энергии может уменьшиться, если дом лучше изолирован, кондиционер более эффективен или климат имеет менее резкие перепады температуры.

Тепловой насос с центральным источником воздуха и тепловой насос с мини-сплит-системой в целом более эффективны, но дают меньшую экономию за счет понижения температуры. Восьмичасовой перерыв в будние дни обеспечивает экономию независимо от типа системы, в то время как преимущества четырехчасового перерыва менее очевидны.

Об авторах

Эйслинг Пиготт, Кандидат наук. Студент архитектурной инженерии, Университет Колорадо Боулдер; Дженнифер Шейб, доцент кафедры инженерии строительных систем, Университет Колорадо Боулдеркачества Кири Бейкер, доцент кафедры инженерии строительных систем, Университет Колорадо Боулдер

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.