是整天給房子降溫，還是在出門時調整空調設置更好？ Westend61通過Getty Images
炎熱的夏日可能意味著高昂的電費。 人們希望在不浪費精力和金錢的情況下保持舒適。 也許您的家庭已經為冷卻您的空間的最佳策略而爭論不休。 哪個更有效：整個夏天不間斷地運行空調，還是在白天你不在那裡享受它的時候關掉它？
我們是一家 建築團隊 和建築系統 工程師 誰使用模擬熱傳遞和空調系統性能的能源模型來解決這個長期存在的問題：您是否需要通過全天持續散熱或僅在一天結束時去除多餘的熱量來從家中去除更多熱量？
答案歸結為從家中帶走熱量的能源密集程度。 它受許多因素的影響，例如您的房屋隔熱程度、空調的大小和類型以及室外溫度和濕度。
根據我們未發表的計算，讓您的家在您外出工作時加熱並在您回家時冷卻它比保持它始終保持涼爽消耗的能量更少——但這取決於。
整天開空調，即使你不在？
首先，首先考慮熱量是如何積累的。 當建築物儲存的熱量比室外少時，它會流入您的家中。 如果流入您家的熱量以“每小時 1 個單位”的速率給出，那麼您的空調將始終每小時排出 1 個單位的熱量。 如果您關閉空調並讓熱量積聚，那麼一天結束時您可能會獲得長達八小時的熱量。
然而，它通常比這要少——家庭可以儲存多少熱量是有限的。 進入您家中的熱量取決於建築物開始時的熱度。 例如，如果您的家在與室外空氣溫度達到平衡之前只能存儲 5 個單位的熱能，那麼在一天結束時，您最多只需要移除 5 個單位的熱量。
此外，隨著您的房屋升溫，傳熱過程會減慢； 當內部溫度與外部溫度相同時，最終達到平衡時的零傳熱。 您的空調在極端高溫下也不太有效地冷卻，因此在一天中最熱的時候保持關閉可以提高系統的整體效率。 這些影響意味著對於您是應該整天開空調還是等到晚上回家，沒有一個直接的答案。
不同空調策略使用的能源
考慮一個在兩個溫暖氣候下具有典型絕緣的小型住宅的測試案例：乾燥（亞利桑那州）和潮濕（格魯吉亞）。 使用 能源建模軟件 由美國國家可再生能源實驗室創建，用於分析住宅建築的能源使用，我們查看了這個假設的 1,200 平方英尺（110 平方米）住宅中能源使用的多個測試案例。
我們考慮了三種溫度策略方案。 一個將室內溫度設置為恆定的 76 華氏度（24.4 攝氏度）。 在 89 小時工作日內，一秒鐘讓溫度上升到 31.6 F（89 C）——這是一個“挫折”。 最後一個在短短的四小時工作日內將溫度降至 31.6 F (XNUMX C)。
在這三個場景中，我們研究了三種不同的 A/C 技術： 中央空調 中央空氣源熱泵（ASHP） 和 微型分體式熱泵機組. 中央空調機組是當前住宅建築的典型代表，而熱泵由於效率提高而越來越受歡迎。 中央 ASHP 可輕鬆用於中央空調機組的一對一更換； minisplits 比中央空調更有效，但安裝成本很高。
我們想了解這些案例中空調的能源使用情況如何變化。 我們知道，無論使用何種 HVAC 技術，當恆溫器設定點恢復到 76 F (24.4 C) 時，A/C 系統都會激增，並且在下午晚些時候室外空氣溫度通常最高的所有三種情況下也是如此。 在遇到挫折的情況下，我們對空調進行了編程，以便在居民回來之前開始冷卻空間，確保他們回家時的熱舒適度。
能源模型可以顯示房屋在特定條件下將使用多少能源——比如鳳凰城炎熱乾燥的夏季天氣。 研究人員在三種不同的 HVAC 技術和三種不同的溫度設定策略上運行了這些數字。 Pigott/Scheib/貝克/CU Boulder, CC BY-ND
研究人員使用了相同的三種不同的暖通空調技術和三種溫度設定策略，但這次是在炎熱潮濕的亞特蘭大的一所房子裡。 Pigott/Scheib/貝克/CU Boulder, CC BY-ND
我們發現，即使在空調暫時升高以從較高的室內溫度中恢復時，在受挫情況下的總能耗仍然低於全天保持恆溫時的總能耗。 在使用傳統中央空調的年度規模上，這可以節省高達 11% 的能源。
但是，如果房屋隔熱效果更好、空調效率更高或氣候溫度波動較小，則節能可能會減少。
中央空氣源熱泵和小分體熱泵總體上效率更高，但因溫度下降而產生的節省更少。 無論系統類型如何，工作日 XNUMX 小時的回退都可以節省成本，而從 XNUMX 小時的回退中獲得的好處則不那麼直接。
關於作者
艾斯琳·皮戈特, 博士建築工程專業的學生， 科羅拉多大學博爾德分校; 詹妮弗·謝布, 建築系統工程助理教授, 科羅拉多大學博爾德分校和 凱里貝克, 建築系統工程系助理教授, 科羅拉多大學博爾德分校
