ประสิทธิภาพการทำความเย็น 8 27
 จะดีกว่าไหมที่จะทำให้บ้านของคุณเย็นลงทั้งวัน หรือปรับการตั้งค่าเครื่องปรับอากาศเมื่อคุณออกจากประตู? Westend61 ผ่าน Getty Images

วันในฤดูร้อนอาจหมายถึงค่าไฟฟ้าที่สูง ผู้คนต้องการอยู่อย่างสบายโดยไม่เปลืองแรงและเงิน บางทีครัวเรือนของคุณอาจต่อสู้เพื่อกลยุทธ์ที่ดีที่สุดในการทำให้พื้นที่ของคุณเย็นลง ข้อใดมีประสิทธิภาพมากกว่า: เปิดเครื่องปรับอากาศตลอดฤดูร้อนโดยไม่หยุดพัก หรือปิดในระหว่างวันเมื่อคุณไม่ได้อยู่ที่นั่นเพื่อสนุกกับมัน

เราเป็น คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ และระบบอาคาร วิศวกร ใครบ้างที่ใช้แบบจำลองพลังงานที่จำลองการถ่ายเทความร้อนและประสิทธิภาพของระบบ A/C เพื่อจัดการกับคำถามที่ยืนต้นนี้: คุณจะต้องกำจัดความร้อนออกจากบ้านมากขึ้นโดยการเอาความร้อนออกอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวันหรือกำจัดความร้อนส่วนเกินออกเฉพาะเมื่อสิ้นสุดวันเท่านั้น?

คำตอบอยู่ที่ว่าการกำจัดความร้อนออกจากบ้านของคุณใช้พลังงานมากเพียงใด โดยได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย เช่น ความทนทานของบ้านคุณ ขนาดและประเภทของเครื่องปรับอากาศ อุณหภูมิและความชื้นภายนอกอาคาร

ตามการคำนวณที่ไม่ได้เผยแพร่ของเรา ปล่อยให้บ้านของคุณร้อนขึ้นในขณะที่คุณออกไปทำงาน และทำให้เย็นลงเมื่อคุณกลับถึงบ้านอาจใช้พลังงานน้อยกว่าการทำให้บ้านเย็นอยู่เสมอ แต่ก็ขึ้นอยู่กับ


กราฟิกสมัครสมาชิกภายในตัวเอง


ระเบิดแอร์ทั้งวันแม้คุณไม่อยู่?

ก่อนอื่น ให้นึกถึงความร้อนสะสมตั้งแต่แรก โดยจะไหลเข้าสู่บ้านของคุณเมื่ออาคารมีความร้อนสะสมน้อยกว่าภายนอก หากปริมาณความร้อนที่ไหลเข้ามาในบ้านของคุณถูกกำหนดโดยอัตรา "1 หน่วยต่อชั่วโมง" เครื่องปรับอากาศของคุณจะมีความร้อน 1 หน่วยให้กำจัดทุกชั่วโมง หากคุณปิดเครื่องปรับอากาศและปล่อยให้ความร้อนสะสม คุณอาจมีความร้อนได้นานถึงแปดชั่วโมงในตอนท้ายของวัน

แม้ว่ามักจะน้อยกว่านั้น – บ้านมีข้อจำกัดในความร้อนที่สามารถเก็บได้ และปริมาณความร้อนที่เข้าสู่บ้านของคุณขึ้นอยู่กับว่าอาคารเริ่มร้อนแค่ไหน ตัวอย่างเช่น หากบ้านของคุณสามารถเก็บพลังงานความร้อนได้เพียง 5 หน่วยก่อนที่จะเข้าสู่สภาวะสมดุลกับอุณหภูมิอากาศภายนอก จากนั้นเมื่อสิ้นสุดวัน คุณจะต้องกำจัดความร้อนไม่เกิน 5 หน่วยเท่านั้น

นอกจากนี้ เมื่อบ้านของคุณร้อนขึ้น กระบวนการถ่ายเทความร้อนจะช้าลง ในที่สุดก็ถึงศูนย์การถ่ายเทความร้อนที่สมดุล เมื่ออุณหภูมิภายในเท่ากับอุณหภูมิภายนอก นอกจากนี้ A/C ของคุณจะระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในความร้อนจัด ดังนั้นการไม่เปิดแอร์ในช่วงที่ร้อนที่สุดของวันสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบได้ ผลกระทบเหล่านี้หมายความว่าไม่มีคำตอบใดที่ตรงไปตรงมาว่าคุณควรเปิดแอร์ทั้งวันหรือรอจนกว่าคุณจะกลับบ้านในตอนเย็น

พลังงานที่ใช้โดยกลยุทธ์ A/C ต่างๆ

พิจารณากรณีทดสอบของบ้านหลังเล็กที่มีฉนวนกันความร้อนทั่วไปในสองสภาพอากาศที่อบอุ่น: แห้ง (แอริโซนา) และชื้น (จอร์เจีย) โดยใช้ ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลองพลังงาน สร้างขึ้นโดยห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาเพื่อวิเคราะห์การใช้พลังงานในอาคารที่พักอาศัย เราได้พิจารณากรณีทดสอบการใช้พลังงานหลายกรณีในบ้านขนาด 1,200 ตารางฟุต (110 ตารางเมตร) ที่สมมติขึ้น

เราพิจารณาสถานการณ์กลยุทธ์ด้านอุณหภูมิสามสถานการณ์ อุณหภูมิในร่มตั้งไว้ที่ 76 องศาฟาเรนไฮต์ (24.4 องศาเซลเซียส) คงที่ วินาทีปล่อยให้อุณหภูมิลอยขึ้นไปถึง 89 F (31.6 C) ในระหว่างวันทำงานแปดชั่วโมง - "ความล้มเหลว" สุดท้ายใช้การตั้งค่าอุณหภูมิที่ 89 F (31.6 C) สำหรับวันทำงานสั้น ๆ สี่ชั่วโมง

ภายในสามสถานการณ์นี้ เราได้พิจารณาเทคโนโลยี A/C ที่แตกต่างกันสามแบบ: ขั้นตอนเดียว เซ็นทรัล A/Cที่ ปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศส่วนกลาง (ASHP) และ หน่วยปั๊มความร้อนแบบแยกส่วน. เครื่องปรับอากาศส่วนกลางเป็นแบบอย่างของอาคารที่พักอาศัยในปัจจุบัน ในขณะที่ปั๊มความร้อนกำลังได้รับความนิยมเนื่องจากประสิทธิภาพที่ดีขึ้น Central ASHPs ใช้งานง่ายในการเปลี่ยนยูนิต A/C ส่วนกลางแบบตัวต่อตัว minisplits มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง แต่ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง

เราต้องการดูว่าการใช้พลังงานจากเครื่องปรับอากาศแตกต่างกันอย่างไรในกรณีเหล่านี้ เรารู้ว่าไม่ว่าจะใช้เทคโนโลยี HVAC แบบใดก็ตาม ระบบ A/C จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิที่ตั้งไว้ของตัวควบคุมอุณหภูมิกลับมาที่ 76 F (24.4 C) และสำหรับทั้งสามกรณีในช่วงบ่ายแก่ๆ ซึ่งโดยปกติแล้วอุณหภูมิอากาศภายนอกอาคารจะสูงที่สุด ในกรณีของความล้มเหลว เราได้ตั้งโปรแกรมเครื่องปรับอากาศให้เริ่มทำความเย็นให้กับพื้นที่ก่อนที่ผู้อยู่อาศัยจะกลับมา เพื่อให้มั่นใจว่าจะอุ่นสบายเมื่อกลับถึงบ้าน

ประสิทธิภาพการทำความเย็น2 8 27 แบบจำลองพลังงานสามารถแสดงให้เห็นว่าบ้านจะใช้พลังงานเท่าใดภายใต้สภาวะเฉพาะ เช่น สภาพอากาศในฤดูร้อนที่ร้อนและแห้งแล้งของฟีนิกซ์ นักวิจัยได้วิเคราะห์ตัวเลขโดยใช้เทคโนโลยี HVAC ที่แตกต่างกันสามแบบและกลยุทธ์การตั้งอุณหภูมิที่แตกต่างกันสามแบบ Pigott/Scheib/Baker/CU โบลเดอร์, CC BY-NDประสิทธิภาพการทำความเย็น3 8 27 นักวิจัยใช้เทคโนโลยี HVAC ที่แตกต่างกันสามแบบและกลยุทธ์การตั้งอุณหภูมิสามแบบ แต่คราวนี้สำหรับบ้านในแอตแลนตาที่ร้อนและชื้น Pigott/Scheib/Baker/CU โบลเดอร์, CC BY-ND

สิ่งที่เราพบคือแม้ว่าเครื่องปรับอากาศจะพุ่งขึ้นชั่วคราวเพื่อฟื้นตัวจากอุณหภูมิในร่มที่สูงขึ้น แต่การใช้พลังงานโดยรวมในกรณีของความล้มเหลวก็ยังน้อยกว่าเมื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ตลอดทั้งวัน ในระดับรายปีที่มีเครื่องปรับอากาศส่วนกลางแบบเดิม อาจส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้ถึง 11%

อย่างไรก็ตาม การประหยัดพลังงานอาจลดลงหากบ้านมีฉนวนที่ดีกว่า เครื่องปรับอากาศมีประสิทธิภาพมากกว่า หรือสภาพอากาศมีอุณหภูมิแปรปรวนน้อยลงอย่างมาก

ปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศส่วนกลางและปั๊มความร้อนแบบแยกส่วนมีประสิทธิภาพโดยรวมมากกว่า แต่ให้การประหยัดน้อยลงจากอุณหภูมิที่ลดลง ความพ่ายแพ้แปดชั่วโมงในวันธรรมดาจะช่วยประหยัดได้โดยไม่คำนึงถึงประเภทของระบบ ในขณะที่ผลประโยชน์ที่รวบรวมจากความล้มเหลวสี่ชั่วโมงนั้นตรงไปตรงมาน้อยกว่าสนทนา

เกี่ยวกับผู้แต่ง

ไอสลิง พิก็อตต์, ปริญญาเอก. นักศึกษาสาขาวิศวกรรมสถาปัตยกรรม มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอ; เจนนิเฟอร์ ไชบ์, ผู้ช่วยศาสตราจารย์สอน สาขาวิศวกรรมระบบอาคาร, มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอและ คีรี เบเกอร์, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมระบบอาคาร, มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอ

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.