Le calde giornate estive possono significare bollette elettriche elevate. Le persone vogliono stare a proprio agio senza sprecare energia e denaro. Forse la tua famiglia ha combattuto per la migliore strategia per raffreddare il tuo spazio. Cosa c'è di più efficiente:far funzionare l'aria condizionata per tutta l'estate senza interruzioni o spegnerla durante il giorno quando non ci sei per goderti?

Siamo un team di ingegneri dell'architettura e dei sistemi edilizi che hanno utilizzato modelli energetici che simulano il trasferimento di calore e le prestazioni del sistema A/C per affrontare questa domanda perenne:sarà necessario rimuovere più calore dalla tua casa rimuovendo continuamente il calore durante il giorno o rimuovendo l'eccesso caldo solo a fine giornata?

La risposta si riduce a quanto sia ad alta intensità energetica rimuovere il calore dalla tua casa. È influenzato da molti fattori come il grado di isolamento della tua casa, le dimensioni e il tipo del tuo condizionatore d'aria e la temperatura e l'umidità esterne.

Secondo i nostri calcoli non pubblicati, lasciare che la tua casa si riscaldi mentre sei fuori al lavoro e la raffreddi quando torni a casa può consumare meno energia rispetto a mantenerla costantemente fresca, ma dipende.

Fai esplodere l'aria condizionata tutto il giorno, anche quando sei via?

Innanzitutto, pensa a come si accumula il calore in primo luogo. Scorre nella tua casa quando l'edificio ha meno calore accumulato rispetto all'esterno. Se la quantità di calore che fluisce nella tua casa è data da un tasso di "1 unità all'ora", il tuo condizionatore avrà sempre 1 unità di calore da rimuovere ogni ora. Se spegni l'aria condizionata e lasci che il calore si accumuli, alla fine della giornata potresti avere fino a otto ore di calore.

Tuttavia, spesso è meno:le case hanno un limite alla quantità di calore che possono immagazzinare. E la quantità di calore che entra nella tua casa dipende da quanto caldo era all'inizio l'edificio. Ad esempio, se la tua casa può immagazzinare solo 5 unità di energia termica prima di raggiungere un equilibrio con la temperatura dell'aria esterna, alla fine della giornata dovrai rimuovere al massimo 5 unità di calore.

Inoltre, quando la tua casa si riscalda, il processo di trasferimento del calore rallenta; alla fine raggiunge lo zero scambio termico all'equilibrio, quando la temperatura interna è uguale alla temperatura esterna. L'aria condizionata si raffredda anche in modo meno efficace in condizioni di caldo estremo, quindi tenerlo spento durante le parti più calde della giornata può aumentare l'efficienza complessiva del sistema. Questi effetti significano che non c'è una risposta univoca se dovresti far saltare l'aria condizionata tutto il giorno o aspettare fino a quando torni a casa la sera.

Energia utilizzata da diverse strategie di climatizzazione

Si consideri un test case di una piccola casa con isolamento tipico in due climi caldi:secco (Arizona) e umido (Georgia). Utilizzando un software di modellazione energetica creato dal National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti per analizzare il consumo energetico negli edifici residenziali, abbiamo esaminato più casi di test per il consumo energetico in questa ipotetica casa di 110 metri quadrati.

Abbiamo considerato tre scenari di strategia della temperatura. Uno ha la temperatura interna impostata su una costante di 76 gradi Fahrenheit (24,4 gradi Celsius). Un secondo consente alla temperatura di fluttuare fino a 89 F (31,6 C) durante una giornata lavorativa di otto ore, una "battuta d'arresto". L'ultimo utilizza un abbassamento della temperatura a 89 F (31,6 C) per una breve giornata lavorativa di quattro ore.

All'interno di questi tre scenari, abbiamo esaminato tre diverse tecnologie di climatizzazione:un climatizzatore centralizzato a stadio singolo, una pompa di calore centralizzata ad aria (ASHP) e unità a pompa di calore minisplit. Le unità centrali di condizionamento sono tipiche degli attuali edifici residenziali, mentre le pompe di calore stanno guadagnando popolarità grazie alla loro maggiore efficienza. Le ASHP centrali sono facilmente utilizzabili nelle sostituzioni uno-a-uno delle unità A/C centrali; i minisplit sono più efficienti dell'aria condizionata centralizzata ma sono costosi da configurare.

Volevamo vedere come variava il consumo di energia dall'aria condizionata in questi casi. Sapevamo che indipendentemente dalla tecnologia HVAC utilizzata, il sistema A/C si sarebbe alzato quando il setpoint del termostato fosse tornato a 76 F (24,4 C) e anche per tutti e tre i casi nel tardo pomeriggio, quando le temperature dell'aria esterna sono generalmente le più alte. Nei casi di battuta d'arresto, abbiamo programmato l'aria condizionata in modo che inizi a raffreddare l'ambiente prima che il residente torni, garantendo il comfort termico quando torna a casa.

Quello che abbiamo scoperto è che anche quando l'aria condizionata aumenta temporaneamente per riprendersi dalle temperature interne più elevate, il consumo energetico complessivo nei casi di battuta d'arresto è ancora inferiore rispetto a quando si mantiene una temperatura costante per tutto il giorno. Su scala annuale con un climatizzatore centralizzato convenzionale, ciò potrebbe comportare un risparmio energetico fino all'11%.

Tuttavia, il risparmio energetico può diminuire se la casa è meglio isolata, l'aria condizionata è più efficiente o il clima ha sbalzi di temperatura meno drammatici.

La pompa di calore ad aria centralizzata e la pompa di calore minisplit sono nel complesso più efficienti, ma consentono di risparmiare meno in caso di abbassamenti di temperatura. Una battuta d'arresto di otto ore nei giorni feriali offre risparmi indipendentemente dal tipo di sistema, mentre i vantaggi ottenuti da una battuta d'arresto di quattro ore sono meno semplici. + Esplora ulteriormente

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Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.