今年特别炎热的夏日！这可能意味着你需要支付高昂的电费。人们希望在不浪费精力和金钱的情况下保持舒适。也许您的家庭已经为冷却您的空间的最佳策略而争论不休。哪个更有效：整个夏天不间断地运行空调，还是在白天你不在那里享受它的时候关掉它？
我们是一个由建筑和建筑系统工程师组成的团队， 他们使用模拟传热和空调系统性能的能源模型来解决这个长期存在的问题：您是否需要通过全天持续散热或去除多余的热量来去除家中的更多热量只在一天结束时加热？
答案归结为从家中带走热量的能源密集程度。它受许多因素的影响，例如您的房屋隔热程度、空调的大小和类型以及室外温度和湿度。
根据我们未发表的计算，让您的家在您外出工作时取暖并在您回到家时为其降温比保持始终凉爽所消耗的能源更少——但这取决于情况。
整天开空调，即使你不在？
首先，首先考虑热量是如何积累的。当建筑物储存的热量比室外少时，它会流入您的家中。如果流入您家的热量以“每小时 1 个单位”的速率给出，那么您的空调将始终每小时排出 1 个单位的热量。如果您关闭空调并让热量积聚，那么一天结束时您可能会获得长达八小时的热量。
然而，它通常比这要少——家庭可以储存多少热量是有限的。进入您家中的热量取决于建筑物开始时的热度。例如，如果您的家在与室外空气温度达到平衡之前只能储存 5 个单位的热能，那么在一天结束时，您最多只需要移除 5 个单位的热量。
此外，随着您的房屋升温，传热过程会减慢；当内部温度与外部温度相同时，最终达到平衡时的零传热。您的空调在极端高温下也不太有效地冷却，因此在一天中最热的时候保持关闭可以提高系统的整体效率。这些影响意味着对于您是应该整天开空调还是等到晚上回家，没有一个直接的答案。
不同空调策略使用的能源
考虑一个在两个温暖气候下具有典型绝缘的小型住宅的测试案例：干燥（亚利桑那州）和潮湿（格鲁吉亚）。使用美国国家可再生能源实验室创建的用于分析住宅建筑能源使用的能源建模软件，我们查看了这个假设的 1,200 平方英尺（110 平方米）住宅中能源使用的多个测试案例。
我们考虑了三种温度策略方案。一个将室内温度设置为恒定的 76 华氏度（24.4 摄氏度）。在一个八小时的工作日中，一秒钟让温度上升到 89° F (31.6° C)——这是一个“挫折”。最后一个在短短的四小时工作日内将温度降至 89° F (31.6° C)。
在这三个场景中，我们研究了三种不同的空调技术：单级中央空调、中央空气源热泵 (ASHP)和小型分体式热泵机组。中央空调机组是当前住宅建筑的典型代表，而热泵由于效率提高而越来越受欢迎。中央 ASHP 可轻松用于中央空调机组的一对一更换；minisplits 比中央空调更有效，但安装成本很高。
我们想了解这些案例中空调的能源使用情况如何变化。我们知道，无论使用何种 HVAC 技术，当恒温器设定点恢复到 76° F (24.4° C) 时，空调系统都会激增，并且在下午晚些时候室外空气温度通常最高的所有三种情况下也是如此。在遇到挫折的情况下，我们对空调进行了编程，以便在居民回来之前开始冷却空间，确保他们回家时的热舒适度。
我们发现，即使在空调暂时升高以从较高的室内温度中恢复过来的情况下，在受挫情况下的总能耗仍然低于全天保持恒温时的总能耗。在使用传统中央空调的年度规模上，这可以节省高达 11% 的能源。
但是，如果房屋隔热效果更好、空调效率更高或气候的温度波动较小，则节能可能会减少。
中央空气源热泵和小分体热泵总体上效率更高，但因温度下降而产生的节省更少。无论系统类型如何，工作日 8 小时的回退都可以节省成本，而从 4 小时的回退中获得的好处则不那么直接。
