کولر دائم روشن یا موقتاً خاموش؟
روزهای گرم تابستان اغلب به معنای قبض‌های سنگین برق هستند. بسیاری از خانواده‌ها تلاش می‌کنند بدون هدر دادن انرژی و پول، محیطی راحت برای زندگی خود فراهم کنند. یکی از پرسش‌های همیشگی چنین چالشی این است که کدام راهبرد برای استفاده از سیستم سرمایشی کارآمدتر است: روشن نگه داشتن مداوم دستگاه تهویه مطبوع در تمام روز یا خاموش کردن آن هنگام ترک منزل و تنها استفاده در زمان حضور؟ یک تیم از مهندسان معماری و سامانه‌های ساختمانی در ایالات متحده برای پاسخ به این پرسش از مدل‌های شبیه‌سازی انتقال حرارت و عملکرد سیستم‌های سرمایشی استفاده کردند. مسئله اصلی به این برمی‌گردد که حذف گرما از خانه چه میزان انرژی نیاز دارد. این مقدار به عواملی چون کیفیت عایق‌بندی ساختمان، نوع و ظرفیت دستگاه تهویه و همچنین دمای بیرون و رطوبت بستگی دارد.
محاسبات اولیه این گروه نشان می‌دهد در بسیاری از موارد اجازه دادن به گرم شدن خانه در طول ساعات کاری و سپس خنک کردن آن هنگام بازگشت، می‌تواند مصرف انرژی کمتری نسبت به خنک نگه داشتن مداوم فضا داشته باشد. البته نتیجه نهایی وابسته به شرایط گوناگون است.
ورود و انباشت گرما
برای درک بهتر موضوع، ابتدا باید به نحوه ورود گرما به خانه توجه کرد. گرما هنگامی وارد ساختمان می‌شود که دمای داخل پایین‌تر از دمای بیرون باشد. اگر فرض کنیم نرخ ورود گرما برابر با یک واحد در ساعت است، در صورت روشن بودن دائمی سیستم سرمایش، دستگاه خنک‌کننده باید هر ساعت همان یک واحد گرما را دفع کند. اما اگر دستگاه خاموش باشد، این گرما انباشته شده و مثلاً پس از هشت ساعت می‌تواند به هشت واحد برسد. با این حال، هر ساختمانی محدودیتی در ذخیره گرما دارد. برای نمونه، اگر خانه تنها بتواند پنج واحد انرژی گرمایی ذخیره کند، پس از رسیدن به این مقدار دیگر گرمای بیشتری وارد نمی‌شود و سیستم در نهایت تنها همان پنج واحد را باید دفع کند.
نکته مهم دیگر آن است که با گرم شدن تدریجی خانه، سرعت انتقال حرارت کاهش یافته و در نهایت به صفر می‌رسد. این حالت زمانی رخ می‌دهد که دمای داخل و خارج برابر شوند. همچنین دستگاه تهویه در گرمای بسیار شدید کارایی کمتری دارد، بنابراین خاموش بودن آن در گرم‌ترین ساعات می‌تواند در مجموع به افزایش بهره‌وری منجر شود. همین عوامل باعث می‌شوند که پاسخ یکسان و قطعی برای همه شرایط وجود نداشته باشد.
شبیه‌سازی در اقلیم‌های مختلف
برای بررسی دقیق‌تر، پژوهشگران یک خانه کوچک با عایق معمولی را در دو اقلیم متفاوت شبیه‌سازی کردند: اقلیم گرم و خشک آریزونا و اقلیم گرم و مرطوب جورجیا در ایالات متحده. این خانه مساحتی برابر با ۱۱۰ متر مربع داشت. آن‌ها سه سناریوی دمایی را مورد آزمایش قرار دادند: حالت اول، ثابت نگه داشتن دمای داخلی روی ۲۴٫۴ درجه؛ حالت دوم، افزایش دما تا ۳۱٫۶ درجه در مدت هشت ساعت کار روزانه؛ و حالت سوم، افزایش دما تا همین مقدار اما فقط در چهار ساعت. در کنار این سه سناریوی دمایی، سه فناوری سرمایشی بررسی شد: دستگاه مرکزی تک‌مرحله‌ای، پمپ حرارتی مرکزی (ASHP) و پمپ‌های حرارتی مینی‌اسپلیت. دستگاه مرکزی تک‌مرحله‌ای متداول‌ترین نوع در ساختمان‌های مسکونی کنونی است، در حالی که پمپ‌های حرارتی به دلیل بازده بالاتر در حال گسترش هستند. نتایج نشان داد حتی با وجود افزایش مصرف لحظه‌ای انرژی هنگام بازگشت دما به ۲۴٫۴ درجه سلسیوس، در مجموع مصرف انرژی در سناریوهای «خاموش کردن دستگاه» کمتر از حالت نگهداری ثابت دما است. در مقیاس سالانه، استفاده از دستگاه مرکزی متداول در حالت خاموش کردن هشت‌ساعته دستگاه می‌تواند تا حدود ۱۱ درصد صرفه‌جویی انرژی ایجاد کند. البته این میزان صرفه‌جویی در خانه‌های بهتر عایق‌بندی‌شده، دستگاه‌های کارآمدتر یا در اقلیم‌هایی با نوسان کمتر دما کاهش می‌یابد. به طور کلی، پمپ‌های حرارتی مرکزی و مینی‌اسپلیت‌ها به دلیل بازده بالاتر، مصرف انرژی کمتری دارند اما میزان صرفه‌جویی ناشی از تغییر دما در آن‌ها کمتر است. در بیشتر شرایط، خاموش کردن هشت‌ساعته دستگاه در روزهای کاری صرفه‌جویی قابل توجهی ایجاد می‌کند، در حالی که خاموش کردن چهار‌ساعته نتایج متغیرتری دارد.
منبع: گاردین
محاسبات اولیه این گروه نشان می‌دهد در بسیاری از موارد اجازه دادن به گرم شدن خانه در طول ساعات کاری و سپس خنک کردن آن هنگام بازگشت، می‌تواند مصرف انرژی کمتری نسبت به خنک نگه داشتن مداوم فضا داشته باشد. البته نتیجه نهایی وابسته به شرایط گوناگون است.
ورود و انباشت گرما
برای درک بهتر موضوع، ابتدا باید به نحوه ورود گرما به خانه توجه کرد. گرما هنگامی وارد ساختمان می‌شود که دمای داخل پایین‌تر از دمای بیرون باشد. اگر فرض کنیم نرخ ورود گرما برابر با یک واحد در ساعت است، در صورت روشن بودن دائمی سیستم سرمایش، دستگاه خنک‌کننده باید هر ساعت همان یک واحد گرما را دفع کند. اما اگر دستگاه خاموش باشد، این گرما انباشته شده و مثلاً پس از هشت ساعت می‌تواند به هشت واحد برسد. با این حال، هر ساختمانی محدودیتی در ذخیره گرما دارد. برای نمونه، اگر خانه تنها بتواند پنج واحد انرژی گرمایی ذخیره کند، پس از رسیدن به این مقدار دیگر گرمای بیشتری وارد نمی‌شود و سیستم در نهایت تنها همان پنج واحد را باید دفع کند.
نکته مهم دیگر آن است که با گرم شدن تدریجی خانه، سرعت انتقال حرارت کاهش یافته و در نهایت به صفر می‌رسد. این حالت زمانی رخ می‌دهد که دمای داخل و خارج برابر شوند. همچنین دستگاه تهویه در گرمای بسیار شدید کارایی کمتری دارد، بنابراین خاموش بودن آن در گرم‌ترین ساعات می‌تواند در مجموع به افزایش بهره‌وری منجر شود. همین عوامل باعث می‌شوند که پاسخ یکسان و قطعی برای همه شرایط وجود نداشته باشد.
شبیه‌سازی در اقلیم‌های مختلف
برای بررسی دقیق‌تر، پژوهشگران یک خانه کوچک با عایق معمولی را در دو اقلیم متفاوت شبیه‌سازی کردند: اقلیم گرم و خشک آریزونا و اقلیم گرم و مرطوب جورجیا در ایالات متحده. این خانه مساحتی برابر با ۱۱۰ متر مربع داشت. آن‌ها سه سناریوی دمایی را مورد آزمایش قرار دادند: حالت اول، ثابت نگه داشتن دمای داخلی روی ۲۴٫۴ درجه؛ حالت دوم، افزایش دما تا ۳۱٫۶ درجه در مدت هشت ساعت کار روزانه؛ و حالت سوم، افزایش دما تا همین مقدار اما فقط در چهار ساعت. در کنار این سه سناریوی دمایی، سه فناوری سرمایشی بررسی شد: دستگاه مرکزی تک‌مرحله‌ای، پمپ حرارتی مرکزی (ASHP) و پمپ‌های حرارتی مینی‌اسپلیت. دستگاه مرکزی تک‌مرحله‌ای متداول‌ترین نوع در ساختمان‌های مسکونی کنونی است، در حالی که پمپ‌های حرارتی به دلیل بازده بالاتر در حال گسترش هستند. نتایج نشان داد حتی با وجود افزایش مصرف لحظه‌ای انرژی هنگام بازگشت دما به ۲۴٫۴ درجه سلسیوس، در مجموع مصرف انرژی در سناریوهای «خاموش کردن دستگاه» کمتر از حالت نگهداری ثابت دما است. در مقیاس سالانه، استفاده از دستگاه مرکزی متداول در حالت خاموش کردن هشت‌ساعته دستگاه می‌تواند تا حدود ۱۱ درصد صرفه‌جویی انرژی ایجاد کند. البته این میزان صرفه‌جویی در خانه‌های بهتر عایق‌بندی‌شده، دستگاه‌های کارآمدتر یا در اقلیم‌هایی با نوسان کمتر دما کاهش می‌یابد. به طور کلی، پمپ‌های حرارتی مرکزی و مینی‌اسپلیت‌ها به دلیل بازده بالاتر، مصرف انرژی کمتری دارند اما میزان صرفه‌جویی ناشی از تغییر دما در آن‌ها کمتر است. در بیشتر شرایط، خاموش کردن هشت‌ساعته دستگاه در روزهای کاری صرفه‌جویی قابل توجهی ایجاد می‌کند، در حالی که خاموش کردن چهار‌ساعته نتایج متغیرتری دارد.
منبع: گاردین
ارسال دیدگاه
