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Los calurosos días de verano pueden significar facturas de electricidad muy altas. La gente quiere estar cómoda sin desperdiciar energía y dinero. Tal vez en su hogar se han peleado por la mejor estrategia para enfriar su espacio. ¿Qué es más eficiente: hacer funcionar el aire acondicionado durante todo el verano sin descanso o apagarlo durante el día cuando no estás allí para disfrutarlo?
Somos un equipo de ingenieros de arquitectura y sistemas de construcción que utilizamos modelos de energía que simulan la transferencia de calor y el rendimiento del sistema de aire acondicionado para abordar esta pregunta que muchos hacen: ¿Necesitará eliminar más calor de su hogar eliminando el calor continuamente durante todo el día o eliminando el exceso de calor solo al final del día?
La respuesta se reduce a cuán intensiva es la energía para eliminar el calor de su hogar. Está influenciado por muchos factores, como qué tan bien está aislada su casa, el tamaño y tipo de su acondicionador de aire y la temperatura y humedad exterior.
De acuerdo con nuestros cálculos no publicados, dejar que su hogar se caliente mientras está en el trabajo y enfriarlo cuando llega a casa puede usar menos energía que mantenerlo constantemente fresco, pero depende.
¿Aire acondicionado todo el día, incluso cuando no estás?
Primero, piense en cómo se acumula el calor en primer lugar. Fluye hacia su hogar cuando el edificio tiene menos calor almacenado que afuera. Si la cantidad de calor que fluye hacia su hogar está dada por una tasa de “1 unidad por hora”, su A/C siempre tendrá 1 unidad de calor para eliminar cada hora. Si apaga el aire acondicionado y deja que el calor se acumule, podría tener hasta ocho horas de calor al final del día.
Sin embargo, a menudo es menos que eso: las casas tienen un límite en la cantidad de calor que pueden almacenar. Y la cantidad de calor que ingresa a su hogar depende de qué tan caliente estaba el edificio al principio. Por ejemplo, si su hogar solo puede almacenar 5 unidades de energía térmica antes de llegar a un equilibrio con la temperatura del aire exterior, al final del día solo tendrá que eliminar 5 unidades de calor como máximo.
Además, a medida que su hogar se calienta, el proceso de transferencia de calor se ralentiza; eventualmente llega a cero transferencia de calor en el equilibrio, cuando la temperatura interior es la misma que la temperatura exterior. Su aire acondicionado también enfría con menos eficacia en condiciones de calor extremo, por lo que mantenerlo apagado durante las horas más calurosas del día puede aumentar la eficiencia general del sistema. Estos efectos significan que no hay una respuesta directa sobre si debe encender el aire acondicionado todo el día o esperar hasta llegar a casa por la noche.
Energía utilizada por diferentes estrategias de aire acondicionado
Considere un caso de prueba de una casa pequeña con aislamiento típico en dos climas cálidos: seco (Arizona) y húmedo (Georgia). Usando un software de modelo de energía creado por los Estados Unidos Laboratorio Nacional de Energía Renovable para analizar el uso de energía en edificios residenciales, analizamos varios casos de prueba para el uso de energía en esta casa hipotética de 110 metros cuadrados (1,200 pies cuadrados).
Consideramos tres escenarios de estrategia de temperatura. Uno tiene la temperatura interior fijada a 76 grados Fahrenheit (24,4 grados Celsius) constantes. Un segundo permite que la temperatura flote hasta 89 F (31,6 C) durante una jornada laboral de ocho horas: un “contratiempo”. El último utiliza un descenso de temperatura a 89 F (31,6 C) para una jornada laboral corta de cuatro horas.
Dentro de estos tres escenarios, analizamos tres tecnologías de aire acondicionado diferentes: un aire acondicionado central de una sola etapa, una bomba de calor de fuente de aire central (ASHP) y unidades de bomba de calor mini split. Las unidades de aire acondicionado central son típicas de los edificios residenciales actuales, mientras que las bombas de calor están ganando popularidad debido a su eficiencia mejorada. Los ASHP centrales se usan fácilmente en reemplazos uno a uno de unidades centrales de aire acondicionado; Los minisplits son más eficientes que el aire acondicionado central, pero son más costosos de instalar.
Queríamos ver cómo variaba el uso de energía del aire acondicionado en estos casos. Sabíamos que, independientemente de la tecnología HVAC utilizada, el sistema de A/C aumentaría cuando el punto de ajuste del termostato regresara a 76 F (24,4 C) y también en los tres casos al final de la tarde, cuando las temperaturas del aire exterior suelen ser más altas. En los casos de contratiempo, programamos el aire acondicionado para comenzar a enfriar el espacio antes de que el residente regrese, asegurando el confort térmico para cuando llegue a casa.
Los modelos de energía pueden mostrar cuánta energía usará una casa en condiciones particulares, como el clima cálido y seco del verano de Phoenix. Los investigadores calcularon los números en tres tecnologías HVAC diferentes y tres estrategias diferentes de ajuste de temperatura.
Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND
Los investigadores utilizaron las mismas tres tecnologías HVAC diferentes y tres estrategias de ajuste de temperatura, pero esta vez para una casa en la calurosa y húmeda Atlanta.
Pigott/Scheib/Baker/CU Boulder, CC BY-ND
Lo que descubrimos fue que incluso cuando el aire acondicionado aumenta temporalmente para recuperarse de las temperaturas interiores más altas, el consumo total de energía en los casos de retroceso sigue siendo menor que cuando se mantiene una temperatura constante durante todo el día. En una escala anual con un aire acondicionado central convencional, esto podría resultar en ahorros de energía de hasta un 11%.
Sin embargo, los ahorros de energía pueden disminuir si la casa está mejor aislada, el aire acondicionado es más eficiente o el clima tiene cambios de temperatura menos drásticos.
El aire central y los minisplit son más eficientes en general pero producen menos ahorros debido a los contratiempos de temperatura. Un retraso de ocho horas entre semana proporciona ahorros independientemente del tipo de sistema, mientras que los beneficios obtenidos con un retraso de cuatro horas son menos directos.
Por Aisling Pigott, Ph.D. Estudiante de Ingeniería Arquitectónica, Universidad de Colorado Boulder; Jennifer Scheib, Profesora Asistente de Ingeniería de Sistemas de Construcción, Universidad de Colorado Boulder, y Kyri Baker, Profesora Asistente de Ingeniería de Sistemas de Construcción, Universidad de Colorado Boulder
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
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