Varma sommardagar kan innebära höga elräkningar. Människor vill bo bekvämt utan att slösa energi och pengar. Kanske har ditt hushåll kämpat om den bästa strategin för att kyla ditt utrymme. Vilket är mer effektivt:köra luftkonditioneringen hela sommaren utan paus, eller stänga av den under dagen när du inte är där för att njuta av den?

Vi är ett team av arkitekt- och byggsystemingenjörer som använde energimodeller som simulerar värmeöverföring och A/C-systemprestanda för att ta itu med denna ständiga fråga:Behöver du ta bort mer värme från ditt hem genom att kontinuerligt ta bort värme hela dagen eller ta bort överskott värme bara i slutet av dagen?

Svaret handlar om hur energikrävande det är att ta bort värme från ditt hem. Det påverkas av många faktorer som hur väl ditt hus är isolerat, storleken och typen av din luftkonditionering samt utomhustemperatur och luftfuktighet.

Enligt våra opublicerade beräkningar kan det använda mindre energi om du låter ditt hem värmas upp när du är ute på jobbet och kyler det när du kommer hem än att hålla det svalt – men det beror på.

Slå ut luftkonditioneringen hela dagen, även när du är borta?

Tänk först på hur värme ackumuleras i första hand. Det rinner in i ditt hem när byggnaden har mindre lagrad värme än utanför. Om mängden värme som strömmar in i ditt hem ges av en hastighet på "1 enhet per timme", kommer din A/C alltid att ha 1 enhet värme att ta bort varje timme. Om du stänger av din A/C och låter värmen ackumuleras kan du ha upp till åtta timmars värme i slutet av dagen.

Det är dock ofta mindre än så - hem har en gräns för hur mycket värme de kan lagra. Och mängden värme som kommer in i ditt hem beror på hur varm byggnaden var till att börja med. Till exempel, om ditt hem bara kan lagra 5 enheter värmeenergi innan du når en jämvikt med utomhusluftens temperatur, kommer du i slutet av dagen bara att behöva ta bort högst 5 enheter värme.

Dessutom, när ditt hem värms upp, saktar värmeöverföringsprocessen ner; så småningom når den noll värmeöverföring vid jämvikt, när temperaturen inuti är densamma som temperaturen utanför. Din A/C kyler också mindre effektivt i extrem värme, så att hålla den avstängd under de varmaste delarna av dagen kan öka systemets totala effektivitet. Dessa effekter innebär att det inte finns något enkelt svar på om du ska spränga luftkonditioneringen hela dagen eller vänta tills du kommer hem på kvällen.

Energi som används av olika A/C-strategier

Tänk på ett testfall av ett litet hem med typisk isolering i två varma klimat:torrt (Arizona) och fuktigt (Georgien). Med hjälp av mjukvara för energimodellering skapad av U.S. National Renewable Energy Laboratory för att analysera energianvändning i bostadshus, tittade vi på flera testfall för energianvändning i detta hypotetiska 110 kvadratmeter stora hem.

Vi övervägde tre temperaturstrategiscenarier. Man har inomhustemperaturen inställd på en konstant 76 grader Fahrenheit (24,4 grader Celsius). En sekund låter temperaturen sväva upp till 89 F (31,6 C) under en åtta timmar lång arbetsdag – ett "bakslag". Den sista använder en temperatursänkning till 89 F (31,6 C) för en kort fyra timmars arbetsdag.

Inom dessa tre scenarier tittade vi på tre olika A/C-tekniker:en enstegs central A/C, en central luftvärmepump (ASHP) och minisplit värmepumpsenheter. Centrala A/C-enheter är typiska för nuvarande bostadshus, medan värmepumpar vinner popularitet på grund av deras förbättrade effektivitet. Central ASHP är lätt att använda i en-till-en-ersättningar av centrala A/C-enheter; minisplits är mer effektiva än central A/C men dyra att installera.

Vi ville se hur energianvändningen från A/C varierade i dessa fall. Vi visste att oavsett vilken HVAC-teknik som användes, skulle A/C-systemet stiga när termostatbörvärdet återgick till 76 F (24,4 C) och även för alla tre fallen på sen eftermiddag när utomhuslufttemperaturerna vanligtvis är som högst. I fallen med bakslag programmerade vi luftkonditioneringen att börja kyla utrymmet innan den boende är tillbaka, vilket säkerställer termisk komfort när de kommer hem.

Vad vi fann var att även när A/C tillfälligt ökar för att återhämta sig från de högre inomhustemperaturerna, är den totala energiförbrukningen i fallen med bakslag fortfarande mindre än när man håller en konstant temperatur under hela dagen. På årsskala med en konventionell central A/C kan detta resultera i energibesparingar på upp till 11 %.

Däremot kan energibesparingen minska om bostaden är bättre isolerad, luftkonditioneringen är effektivare eller klimatet har mindre dramatiska temperatursvängningar.

Den centrala luftvärmepumpen och minisplitvärmepumpen är mer effektiva överlag men ger mindre besparingar från temperatursänkningar. Åtta timmars bakslag på vardagar ger besparingar oavsett systemtyp, medan fördelarna med fyra timmars bakslag är mindre enkla. + Utforska vidare

Nästa generations värmepump kan minska energikostnaderna och koldioxidutsläppen

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.