Що краще охолоджувати будинок цілий день чи регулювати налаштування кондиціонера, виходячи з дверей? Westend61 через Getty Images

Спекотні літні дні можуть означати високі рахунки за електроенергію. Люди хочуть залишатися комфортними, не витрачаючи енергію та гроші. Можливо, ваші домогосподарці сперечалися над найкращою стратегією охолодження приміщення. Що ефективніше: працювати з кондиціонером ціле літо без перерви чи вимикати його вдень, коли вас немає поруч?

Ми є колектив арх та будівельні системи інженери який використовував енергетичні моделі, які імітують теплопередачу та продуктивність системи кондиціонування, щоб відповісти на це одвічне питання: чи потрібно вам відводити більше тепла від вашого дому, безперервно відводячи тепло протягом дня чи видаляючи надлишок тепла лише в кінці дня?

Відповідь зводиться до того, наскільки енергоємним є відведення тепла від вашого будинку. На це впливає багато факторів, наприклад, наскільки добре ізольовано ваш будинок, розмір і тип вашого кондиціонера, а також зовнішня температура та вологість.

Згідно з нашими неопублікованими підрахунками, дозволяючи вашому дому нагріватися, поки ви на роботі, і охолоджувати його, коли ви повертаєтеся додому, може споживати менше енергії, ніж підтримувати його постійно прохолодним, але це залежить від того.

Працюйте кондиціонером цілий день, навіть коли вас немає?

Спочатку подумайте про те, як накопичується тепло. Воно надходить у ваш дім, коли в будівлі накопичено менше тепла, ніж зовні. Якщо кількість тепла, що надходить у ваш дім, визначено як «1 одиниця на годину», ваш кондиціонер завжди матиме 1 одиницю тепла, яку необхідно відводити щогодини. Якщо вимкнути кондиціонер і дати теплу акумулюватися, наприкінці дня у вас може бути до восьми годин тепла.

Однак часто це менше – будинки мають обмеження на кількість тепла, яке вони можуть зберігати. А кількість тепла, яке надходить у ваш дім, залежить від того, наскільки жарко було в будівлі спочатку. Наприклад, якщо ваш будинок може накопичувати лише 5 одиниць теплової енергії до досягнення рівноваги з температурою зовнішнього повітря, то в кінці дня вам доведеться відводити щонайбільше 5 одиниць тепла.

Крім того, коли ваш будинок нагрівається, процес теплопередачі сповільнюється; зрештою він досягає нульової теплопередачі в стані рівноваги, коли температура всередині така ж, як температура зовні. Ваш кондиціонер також менш ефективно охолоджується в сильну спеку, тому його вимкнення в найспекотнішу пору дня може підвищити загальну ефективність системи. Ці ефекти означають, що немає однозначної відповіді на те, чи варто вибухати кондиціонер цілий день чи чекати, поки ви повернетеся додому ввечері.

Енергія, що використовується різними стратегіями кондиціонування

Розглянемо тестовий приклад невеликого будинку з типовою ізоляцією в двох теплих кліматичних умовах: сухому (Аризона) і вологому (Джорджія). Використання програмне забезпечення для енергетичного моделювання створений Національною лабораторією відновлюваної енергії США для аналізу використання енергії в житлових будинках, ми розглянули кілька тестів для використання енергії в цьому гіпотетичному будинку площею 1,200 квадратних футів (110 квадратних метрів).

Ми розглянули три сценарії температурної стратегії. В одному встановлюється постійна температура в приміщенні 76 градусів за Фаренгейтом (24.4 градуса за Цельсієм). Секунда дозволяє температурі підніматися до 89 F (31.6 C) протягом восьмигодинного робочого дня – це «відкат». Останній використовує зниження температури до 89 F (31.6 C) для короткого чотиригодинного робочого дня.

У межах цих трьох сценаріїв ми розглянули три різні технології кондиціонування: один етап центральний кондиціонер, то центральний повітряний тепловий насос (ASHP) та Теплові насоси мініспліт. Центральні блоки кондиціонування типові для сучасних житлових будинків, тоді як теплові насоси набувають популярності завдяки своїй підвищеній ефективності. Центральні АШП легко використовуються для індивідуальної заміни центральних блоків кондиціонування; Міні-спліт більш ефективний, ніж центральний кондиціонер, але дорогий у встановленні.

Ми хотіли побачити, як змінюється використання енергії від кондиціонера в цих випадках. Ми знали, що незалежно від використовуваної технології опалення, вентиляції, вентиляції та кондиціонування повітря система кондиціонування підніметься, коли задане значення термостата повернеться до 76 F (24.4 C), а також у всіх трьох випадках пізно вдень, коли температура зовнішнього повітря зазвичай найвища. У випадках невдачі ми запрограмували систему кондиціонування так, щоб вона починала охолоджувати простір до того, як мешканець повернеться, забезпечуючи тепловий комфорт до того моменту, коли вони повернуться додому.

 Енергетичні моделі можуть показати, скільки енергії буде споживати будинок за певних умов, наприклад, спекотної сухої літньої погоди у Феніксі. Дослідники обчислили три різні технології HVAC і три різні стратегії встановлення температури. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND Дослідники використовували ті ж три різні технології HVAC і три стратегії налаштування температури, але цього разу для будинку в жаркій і вологій Атланті. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND

Ми виявили, що навіть коли кондиціонер тимчасово підвищується, щоб відновити високу температуру в приміщенні, загальне споживання енергії у випадках зниження температури все ще менше, ніж при підтримці постійної температури протягом дня. У щорічному масштабі зі звичайним центральним кондиціонером це може призвести до економії енергії до 11%.

Однак економія енергії може зменшитися, якщо будинок краще ізольований, система кондиціонування ефективніша або клімат має менш різкі коливання температури.

Тепловий насос із центральним джерелом повітря та тепловий насос мініспліт загалом ефективніші, але дають менше заощаджень через зниження температури. Восьмигодинний перехід у робочі дні забезпечує економію незалежно від типу системи, тоді як переваги, отримані від чотиригодинного відставання, менш однозначні.

Про авторів

Ейслінг Піготт, канд. Студент архітектурної інженерії, Університет Колорадо Боулдер; Дженніфер Шайб, доцент кафедри інженерних систем будівель, Університет Колорадо Боулдер та Кайрі Бейкер, доцент кафедри інженерних систем будівель, Університет Колорадо Боулдер

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.