Горещите дни могат да увеличат сметките ни за ток. Хората искат да продължат да се чувстват комфортно, без да хабят енергия и пари. Може би вашето домакинство води спорове за това коя е най-добрата стратегия за охлаждане на помещението. Кое е по-ефективно – да оставим климатика да работи през цялото лято без почивка или да го изключваме през деня, когато не сме си вкъщи, за да му се наслаждаваме?

Ние сме екип от инженери по архитектура и сградни системи и [като такива] използвахме енергийни модели, симулиращи преноса на топлина и климатичната система, за да отговорим на този вечен въпрос: в кой случай ще ви се наложи да премахвате повече топлина от дома си – като правите това непрестанно през целия ден или като отстранявате излишната топлина единствено в края на деня?

Отговорът се свежда до следното - колко енергоемко е отстраняването на топлината от дома ви. Това се влияе от много фактори, като например колко добре е изолирана къщата ви, размера и вида на климатика ви и външната температура и влажност.

Според нашите непубликувани изчисления ако оставите дома си да се нагрява, докато сте на работа, и го охладите, когато се приберете, може да изразходвате по-малко енергия, отколкото ако го поддържате постоянно хладен. Но зависи.

Да работи ли климатикът по цял ден, дори когато не сме си у дома?

Първо, замислете се за начина, по който топлината се натрупва на първо място. Тя навлиза в дома ви, когато в сградата има по-малко акумулирана топлина, отколкото навън. Ако количеството, което се влива в дома ви, се определя от стойността "1 единица на час", климатикът ви винаги ще има 1 единица топлина за отстраняване на всеки 60 минути. Ако изключите климатика си и я оставите да се натрупва, в края на деня може да имате да ви се наложи да отстранявате до 8 часа топлина.

Често обаче става дума за много по-малки стойности - жилищата имат ограничение за количеството топлина, което могат да съхранят. А количеството топлина, което влиза в дома ви, зависи от това колко гореща е била сградата по начало. Например ако вашият дом може да съхрани само 5 единици топлинна енергия, преди да постигне равновесие с външния въздух, то в края на деня ще трябва да отстраните най-много 5 единици топлина.

Освен това когато домът ви се нагрява, процесът на пренос на топлина се забавя; в крайна сметка се достига до нулев пренос на топлина при равновесие, когато температурата вътре е същата като външната. Климатикът ви също така охлажда по-неефективно при силни горещини, така че изключването му през най-горещите периоди от деня може да повиши общата ефективност на системата. Тези ефекти означават, че няма еднозначен отговор на въпроса дали трябва да пускате климатика през целия ден или да изчакате да се приберете вкъщи вечерта.

Енергия, използвана от различните стратегии за климатизация

Да вземем за пример тестови случай на малък дом с типична изолация в два топли климата: сух (Аризона) и влажен (Джорджия). С помощта на софтуер за енергийно моделиране, създаден от Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ за анализ на потреблението на енергия в жилищни сгради, ние разгледахме множество тестови случаи за консумацията на ток в този хипотетичен дом с площ 1 200 кв. фута (110 кв. м).

Разгледахме три сценария за температурна стратегия. При единия температурата в помещенията е настроена на постоянна стойност от 24,4 градуса по Целзий (76 градуса по Фаренхайт). Вторият позволява температурата да се повиши до 31,6 С (89 F) по време на осемчасов работен ден - "временно отстъпление". Последният е сходен с втория, но работният ден е четиричасов.

В рамките на тези три сценария разгледахме три различни технологии за климатизация: едностепенна централна климатизация, централна въздушна термопомпа (ASHP) и термопомпи тип минисплит. Централните климатици са характерни за настоящите жилищни сгради, докато термопомпите набират популярност поради подобрената си ефективност. Централните ASHP могат лесно да подменят централни климатични инсталации; минисплитовете са по-ефективни от централните климатични инсталации, но са скъпи за инсталиране.

Искахме да видим как се променя потреблението на енергия от климатика в тези случаи. Знаехме, че независимо от използваната технология за ОВК (отопление, вентилация и климатизация), [консумацията на ток на] климатичната система ще се увеличи, когато зададената стойност на термостата се върне на 76 F (24,4 C), както и при трите случая в късния следобед, когато температурата на външния въздух обикновено е най-висока. В ситуациите на „временно отстъпление“ програмирахме климатичната инсталация да започне да охлажда помещението, преди обитателят да се върне, за да може когато се прибере, да му предложи [максимален] топлинен комфорт.

Енергийните модели могат да покажат колко енергия ще изразходва една къща при определени условия - например горещото и сухо лято във Финикс. Изследователите са направили изчисления за три различни ОВК технологии и три различни стратегии за регулиране на температурата. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND

Изследователите са използвали същите три различни ОВК технологии и три стратегии за настройка на температурата, но този път за къща в горещата и влажна Атланта. Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND

Установихме, че дори когато работата на климатика временно се увеличава, за да пребори по-високите температури в помещенията, общото потребление на енергия в случаите на „временно отстъпление“ продължава да е по-ниско, отколкото при поддържане на постоянна температура през целия ден. В годишен мащаб с конвенционален централен климатик това може да доведе до икономия на енергия до 11%.

Въпреки това икономиите на енергия могат да се понижат, ако домът е по-добре изолиран, климатикът е по-ефективен или климатът е с по-малко драматични температурни колебания.

Общо годишно потребление на енергия в зависимост от стратегията за климатизация, Аризона

При трите вида охладителни системи - централен климатик, въздушна термопомпа и минисплит - най-ефективно е охлаждането да се изключва по време на осемчасовия работен ден и след това да се включва отново в края на деня. При тази симулация е взето предвид горещото, но сухо време в Аризона.

Общо годишно потребление на енергия в зависимост от стратегията за климатизация, Джорджия

При трите вида охладителни системи - централен климатик, термопомпа с въздушен източник и минисплит - най-ефективно е било охлаждането да се изключва по време на осемчасовия работен ден и след това да се включва отново в края на деня. При тази симулация е взето предвид влажното време в Джорджия.

Като цяло централната термопомпа с въздухоизточник и термопомпата с минисплит са по-ефективни, но водят до по-ниски икономии в сценарий на временно температурно отстъпление. дават по-малко спестявания от температурни разлики. Осемчасовото отстъпление през делничните дни осигурява икономии независимо от типа на системата, докато ползите от четиричасовото не са толкова категорични.

Автори: Айслинг Пигот (Aisling Pigott), докторант по архитектурно инженерство, Университет Колорадо Боулдър (University of Colorado Boulder); Дженифър Шейб (Jennifer Scheib), доцент по инженерство на сградните системи, Университет Колорадо Боулдър (University of Colorado Boulder), и Кири Бейкър (Kyri Baker), доцент по инженерство на сградните системи, Университет Колорадо Боулдър (University of Colorado Boulder).

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценза Creative Commons и преведена от Obekti.bg с любезното съгласие на нейните автори. Прочетете оригиналната статия тук.