האם עדיף לקרר את הבית שלך כל היום, או להתאים את הגדרת המיזוג בדרכך החוצה מהדלת? ווסטנד 61 באמצעות Getty Images

ימי קיץ חמים יכולים להיות חשבונות חשמל גבוהים. אנשים רוצים להישאר בנוח מבלי לבזבז אנרגיה וכסף. אולי משק הבית שלך נלחם על האסטרטגיה הטובה ביותר לקירור החלל שלך. מה יותר יעיל: להפעיל את המזגן לאורך כל הקיץ ללא הפסקה, או לכבות אותו במהלך היום כשאתה לא שם כדי ליהנות ממנו?

אנחנו צוות אדריכלים ומערכות בנייה מהנדסים מי השתמש במודלים של אנרגיה המדמים העברת חום וביצועי מערכת מיזוג אוויר כדי להתמודד עם שאלה רב שנתית זו: האם תצטרך להסיר יותר חום מהבית שלך על ידי הסרת חום מתמשכת לאורך היום או הסרת עודפי חום רק בסוף היום?

התשובה מסתכמת בכמה אנרגיה אינטנסיבית להסיר חום מהבית שלך. זה מושפע מגורמים רבים כמו מידת הבידוד של הבית שלך, הגודל והסוג של המזגן והטמפרטורה והלחות החיצונית.

לפי החישובים שלא פורסמו שלנו, לתת לבית שלך להתחמם בזמן שאתה בחוץ בעבודה ולקרר אותו כשאתה חוזר הביתה יכול לצרוך פחות אנרגיה מאשר לשמור אותו קריר באופן עקבי - אבל זה תלוי.

לפוצץ מיזוג אוויר כל היום, גם כשאתה לא?

ראשית, חשבו כיצד מצטבר חום מלכתחילה. זה זורם לתוך הבית שלך כאשר בבניין יש פחות חום מאוחסן מאשר בחוץ. אם כמות החום הזורמת לבית שלך נתונה בקצב של "יחידה אחת לשעה", למזגן שלך תמיד תהיה יחידת חום אחת להסיר בכל שעה. אם תכבה את המזגן ותיתן לחום להצטבר, ייתכן שיהיה לך עד שמונה שעות של חום בסוף היום.

עם זאת, לרוב זה פחות מזה - לבתים יש גבול לכמות החום שהם יכולים לאגור. וכמות החום שנכנסת לבית שלך תלויה במידת החום של הבניין מלכתחילה. לדוגמה, אם הבית שלך יכול לאגור רק 5 יחידות של אנרגיה תרמית לפני שתגיע לשיווי משקל עם טמפרטורת האוויר החיצונית, אז בסופו של יום תצטרך להסיר רק 5 יחידות חום לכל היותר.

בנוסף, כשהבית שלך מתחמם, תהליך העברת החום מאט; בסופו של דבר הוא מגיע לאפס העברת חום בשיווי משקל, כאשר הטמפרטורה בפנים זהה לטמפרטורה בחוץ. המזגן שלך גם מתקרר פחות ביעילות בחום קיצוני, כך ששמירה עליו במהלך החלקים החמים ביותר של היום יכולה להגביר את היעילות הכוללת של המערכת. ההשפעות הללו אומרות שאין תשובה אחת פשוטה אם אתה צריך לפוצץ את המזגן כל היום או לחכות עד שתחזור הביתה בערב.

אנרגיה בשימוש באסטרטגיות מיזוג שונות

שקול מקרה מבחן של בית קטן עם בידוד אופייני בשני אקלים חמים: יבש (אריזונה) ולח (ג'ורג'יה). באמצעות תוכנה למידול אנרגיה נוצר על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת בארה"ב לניתוח שימוש באנרגיה בבנייני מגורים, בדקנו מקרי בדיקה מרובים לשימוש באנרגיה בבית ההיפותטי הזה בגודל 1,200 רגל מרובע (110 מ"ר).

שקלנו שלושה תרחישי אסטרטגיית טמפרטורה. לאחד מהם הטמפרטורה הפנימית מוגדרת לרמה קבועה של 76 מעלות פרנהייט (24.4 מעלות צלזיוס). שנייה מאפשרת לטמפרטורה לצוף ל-89 F (31.6 C) במהלך יום עבודה של שמונה שעות - "נסיגה". האחרון משתמש בירידה בטמפרטורה ל-89 F (31.6 C) ליום עבודה קצר של ארבע שעות.

בתוך שלושת התרחישים הללו, בדקנו שלוש טכנולוגיות מיזוג אוויר שונות: שלב בודד מיזוג אוויר מרכזי, משאבת חום מרכזית מקור אוויר (ASHP) ו יחידות משאבת חום מיני מפוצלת. יחידות מיזוג מרכזיות אופייניות למבני מגורים עכשוויים, בעוד משאבות חום צוברות פופולריות בשל יעילותן המשופרת. ASHPs מרכזי משמשים בקלות בהחלפות אחד לאחד של יחידות מיזוג מרכזיות; מיני פיצולים יעילים יותר ממיזוג אוויר מרכזי אך יקרים להתקנה.

רצינו לראות כיצד השימוש באנרגיה ממיזוג אוויר משתנה בין המקרים הללו. ידענו שללא קשר לטכנולוגיית ה-HVAC המשמשת, מערכת ה-A/C תתגבר כאשר נקודת ההגדרה של התרמוסטט תחזור ל-76 F (24.4 C) וגם עבור כל שלושת המקרים בשעות אחר הצהריים המאוחרות כאשר טמפרטורות האוויר החיצוניות הן בדרך כלל הגבוהות ביותר. במקרים של נסיגה, תכנתנו את המזגן להתחיל לקרר את החלל לפני שהדייר חוזר, מה שמבטיח נוחות תרמית עד שהם מגיעים הביתה.

 מודלים של אנרגיה יכולים להראות כמה אנרגיה בית ישתמש בתנאים מסוימים - כמו מזג האוויר החם והיבש של פניקס. החוקרים הריצו את המספרים על שלוש טכנולוגיות HVAC שונות ושלוש אסטרטגיות שונות לקביעת טמפרטורה. פיגוט/שייב/בייקר/CU בולדר, CC BY-ND החוקרים השתמשו באותן שלוש טכנולוגיות HVAC שונות ושלוש אסטרטגיות קביעת טמפרטורה, אבל הפעם עבור בית באטלנטה החמה והלחה. פיגוט/שייב/בייקר/CU בולדר, CC BY-ND

מה שמצאנו הוא שגם כאשר המזגן עולה באופן זמני כדי להתאושש מהטמפרטורות הפנימיות הגבוהות יותר, צריכת האנרגיה הכוללת במקרים של נסיגה עדיין נמוכה יותר מאשר בשמירה על טמפרטורה קבועה לאורך היום. בקנה מידה שנתי עם מיזוג אוויר מרכזי קונבנציונלי, הדבר עשוי להביא לחיסכון באנרגיה של עד 11%.

עם זאת, החיסכון באנרגיה עשוי להצטמצם אם הבית מבודד טוב יותר, המזגן יעיל יותר או שהאקלים יש לו תנודות טמפרטורה פחות דרמטיות.

משאבת החום המרכזית של מקור האוויר ומשאבת החום המיני מפוצלת יעילות יותר בסך הכל, אך מניבות פחות חיסכון עקב נפילות בטמפרטורה. נסיגה של שמונה שעות בימי חול מספקת חיסכון ללא קשר לסוג המערכת, בעוד שהיתרונות הנלווים מנסיגה של ארבע שעות הן פחות פשוטות.

אודות הסופרים

אשלינג פיגוט, דוקטורט. סטודנט להנדסת אדריכלות, אוניברסיטת קולורדו בולדר; ג'ניפר שייב, פרופסור עוזר הוראה להנדסת מערכות בניין, אוניברסיטת קולורדו בולדר, ו קירי בייקר, פרופסור עוזר להנדסת מערכות בניין, אוניברסיטת קולורדו בולדר

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.