هل من الأفضل تبريد منزلك طوال اليوم ، أم ضبط إعداد التكييف عند خروجك من الباب؟ Westend61 عبر Getty Images
يمكن أن تؤدي أيام الصيف الحارة إلى ارتفاع فواتير الكهرباء. يريد الناس أن يظلوا مرتاحين دون إهدار الطاقة والمال. ربما تكون أسرتك قد خاضت معركة بشأن أفضل استراتيجية لتبريد مساحتك. أيهما أكثر كفاءة: تشغيل التكييف طوال الصيف دون انقطاع ، أم إيقاف تشغيله أثناء النهار عندما لا تكون هناك للاستمتاع به؟
نحن فريق معماري وأنظمة البناء المهندسين من الذي استخدم نماذج الطاقة التي تحاكي نقل الحرارة وأداء نظام التكييف لمعالجة هذا السؤال الدائم: هل ستحتاج إلى إزالة المزيد من الحرارة من منزلك عن طريق إزالة الحرارة باستمرار طوال اليوم أو إزالة الحرارة الزائدة فقط في نهاية اليوم؟
تتلخص الإجابة في مدى استهلاك الطاقة في إزالة الحرارة من منزلك. يتأثر بالعديد من العوامل مثل مدى عزل منزلك ، وحجم ونوع مكيف الهواء ودرجة الحرارة والرطوبة في الخارج.
وفقًا لحساباتنا غير المنشورة ، فإن ترك منزلك يسخن أثناء تواجدك في العمل وتبريده عند العودة إلى المنزل يمكن أن يستخدم طاقة أقل من إبقائه باردًا باستمرار - لكن هذا يعتمد.
انفجار مكيف طوال اليوم ، حتى عندما تكون بعيدًا؟
أولاً ، فكر في كيفية تراكم الحرارة في المقام الأول. يتدفق إلى منزلك عندما يكون للمبنى حرارة مخزنة أقل من الخارج. إذا تم إعطاء كمية الحرارة المتدفقة إلى منزلك بمعدل "وحدة واحدة في الساعة" ، فسيحتوي مكيفك دائمًا على وحدة حرارة واحدة لإزالتها كل ساعة. إذا قمت بإيقاف تشغيل مكيف الهواء وتركت الحرارة تتراكم ، فقد تحصل على حرارة تصل إلى ثماني ساعات في نهاية اليوم.
غالبًا ما يكون أقل من ذلك - لدى المنازل حد لمقدار الحرارة التي يمكن تخزينها. وكمية الحرارة التي تدخل منزلك تعتمد على مدى سخونة المبنى في البداية. على سبيل المثال ، إذا كان منزلك لا يمكنه تخزين سوى 5 وحدات من الطاقة الحرارية قبل الوصول إلى حالة توازن مع درجة حرارة الهواء الخارجي ، فعندئذٍ في نهاية اليوم سيكون عليك فقط إزالة 5 وحدات من الحرارة على الأكثر.
بالإضافة إلى ذلك ، مع ارتفاع درجة حرارة منزلك ، تتباطأ عملية نقل الحرارة ؛ في النهاية تصل إلى الصفر انتقال الحرارة عند التوازن ، عندما تكون درجة الحرارة بالداخل هي نفسها درجة الحرارة في الخارج. يبرد مكيفك أيضًا بشكل أقل فعالية في درجات الحرارة الشديدة ، لذا فإن إبعاده خلال فترات اليوم الأكثر سخونة يمكن أن يزيد من الكفاءة الإجمالية للنظام. تعني هذه التأثيرات عدم وجود إجابة واحدة مباشرة عما إذا كان يجب عليك تفجير مكيف الهواء طوال اليوم أو الانتظار حتى تعود إلى المنزل في المساء.
الطاقة المستخدمة في استراتيجيات التكييف المختلفة
ضع في اعتبارك حالة اختبار لمنزل صغير مع عزل نموذجي في مناخين دافئين: جاف (أريزونا) ورطب (جورجيا). استخدام برامج نمذجة الطاقة أنشأه مختبر الطاقة المتجددة الوطني الأمريكي لتحليل استخدام الطاقة في المباني السكنية ، نظرنا في حالات اختبار متعددة لاستخدام الطاقة في هذا المنزل الافتراضي الذي تبلغ مساحته 1,200 قدم مربع (110 متر مربع).
درسنا ثلاثة سيناريوهات لاستراتيجية درجة الحرارة. درجة حرارة الغرفة ثابتة عند 76 درجة فهرنهايت (24.4 درجة مئوية). تسمح الثانية بتعويم درجة الحرارة حتى 89 درجة فهرنهايت (31.6 درجة مئوية) خلال يوم عمل مدته ثماني ساعات - "انتكاسة". يستخدم الأخير تراجعًا في درجة الحرارة إلى 89 درجة فهرنهايت (31.6 درجة مئوية) ليوم عمل قصير مدته أربع ساعات.
ضمن هذه السيناريوهات الثلاثة ، نظرنا إلى ثلاث تقنيات مختلفة لتكييف الهواء: مرحلة واحدة تكييف مركزيأو المعلم مضخة تسخين مصدر الهواء المركزي (ASHP) و وحدات مضخة حرارية صغيرة. تعتبر وحدات التكييف المركزي نموذجية للمباني السكنية الحالية ، بينما تكتسب مضخات الحرارة شعبية بسبب تحسين كفاءتها. يتم استخدام ASHPs المركزية بسهولة في عمليات الاستبدال الفردية لوحدات التكييف المركزية ؛ تعتبر minisplits أكثر كفاءة من مكيفات الهواء المركزية ولكنها مكلفة في الإعداد.
أردنا أن نرى كيف يتنوع استخدام الطاقة من مكيف الهواء عبر هذه الحالات. كنا نعلم أنه بغض النظر عن تقنية HVAC المستخدمة ، فإن نظام تكييف الهواء سيرتفع عندما تعود نقطة ضبط منظم الحرارة إلى 76 فهرنهايت (24.4 درجة مئوية) وأيضًا لجميع الحالات الثلاث في وقت متأخر من بعد الظهر عندما تكون درجات حرارة الهواء في الهواء الطلق هي الأعلى عادة. في حالات النكسة ، قمنا ببرمجة مكيف الهواء لبدء تبريد المكان قبل عودة الساكن ، مما يضمن الراحة الحرارية عند وصوله إلى المنزل.
يمكن لنماذج الطاقة إظهار مقدار الطاقة التي سيستخدمها المنزل في ظل ظروف معينة - مثل طقس الصيف الحار والجاف في فينيكس. ركز الباحثون الأرقام على ثلاث تقنيات مختلفة للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء وثلاث استراتيجيات مختلفة لضبط درجة الحرارة. Pigott / Scheib / Baker / CU Boulder, CC BY-ND
استخدم الباحثون تقنيات HVAC الثلاث المختلفة وثلاث استراتيجيات لضبط درجة الحرارة ، ولكن هذه المرة لمنزل في أتلانتا الحارة والرطبة. Pigott / Scheib / Baker / CU Boulder, CC BY-ND
ما وجدناه هو أنه حتى عندما يرتفع مكيف الهواء مؤقتًا للتعافي من درجات الحرارة الداخلية المرتفعة ، فإن إجمالي استهلاك الطاقة في حالات الانتكاسة لا يزال أقل مما هو عليه عند الحفاظ على درجة حرارة ثابتة طوال اليوم. على نطاق سنوي مع مكيف مركزي تقليدي ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى توفير الطاقة بنسبة تصل إلى 11٪.
ومع ذلك ، قد ينخفض توفير الطاقة إذا كان المنزل معزولًا بشكل أفضل ، أو كان مكيف الهواء أكثر كفاءة أو إذا كان المناخ أقل تقلبات درجة الحرارة الدراماتيكية.
تعد المضخة الحرارية لمصدر الهواء المركزي والمضخة الحرارية المصغرة أكثر كفاءة بشكل عام ولكنهما يحققان وفورات أقل من نكسات درجة الحرارة. توفر انتكاسة لمدة ثماني ساعات في أيام الأسبوع مدخرات بغض النظر عن نوع النظام ، في حين أن الفوائد التي يتم الحصول عليها من انتكاسة لمدة أربع ساعات أقل مباشرة.
عن المؤلفين
آيسلينج بيجوت، دكتوراه. طالب في الهندسة المعمارية ، جامعة كولورادو بولدر; جينيفر شعيبأستاذ مساعد في هندسة نظم البناء ، جامعة كولورادو بولدرو كيري بيكرأستاذ مساعد في هندسة نظم البناء ، جامعة كولورادو بولدر
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
