¿Apagar el aire acondicionado cuando no se está en casa ahorra energía? Tres ingenieros hacen números

Los calurosos días de verano suelen acompañarse de facturas de electricidad elevadas. Una faena cuando nos gustaría estar cómodos sin derrochar energía y dinero. Puede que en su casa hayan debatido cuál es la mejor estrategia para refrigerarla. ¿Es más eficiente que encendamos el aire acondicionado todo el verano sin descanso o apagarlo durante el día mientras la casa está vacía? O lo que es lo mismo, ¿qué consume más, eliminar calor las 24 horas o extraer el exceso de calor sólo al final del día?

Somos un equipo de arquitectose ingenieros de sistemas de edificios que utilizamos modelos energéticos que simulan la transferencia de calor y el rendimiento del sistema de aire acondicionado para abordar esta eterna pregunta.

Para dar con la respuesta debemos calcular el consumo de energía necesario para eliminar el calor de la vivienda en ambas circunstancias. En ello influyen muchos factores, como lo bien aislada que esté la casa, el tamaño y tipo de aire acondicionado y la temperatura y humedad exteriores.

Según nuestros cálculos inéditos, dejar que nuestra casa se caliente mientras trabajamos y enfriarla al regresar puede consumir menos energía que mantenerla siempre fría. Aunque no siempre.

¿Aire acondicionado todo el día, incluso cuando no estamos?

En primer lugar, piense que el calor entra en casa cuando el edificio tiene menos calor almacenado del que existe en el exterior. Si la cantidad de calor que entra en su casa viene dada por una tasa de “una unidad por hora”, su aire acondicionado siempre tendrá una unidad de calor que eliminar cada hora. Si apaga el aire acondicionado y deja que el calor se acumule, en teoría podría tener hasta ocho horas de calor al final del día.

Sin embargo, a menudo es menos: las casas tienen un límite para la cantidad de calor que pueden almacenar. Y la cantidad de calor que entra en casa depende de lo caliente que estuviera el edificio al principio.

Por ejemplo, si nuestra casa sólo puede almacenar cinco unidades de energía térmica antes de alcanzar un equilibrio con la temperatura del aire exterior, al final del día sólo necesitaremos retirar cinco unidades de calor como máximo (y no ocho o nueve, si esa es nuestra jornada laboral fuera de casa).

Además, a medida que la casa se calienta, el proceso de transferencia de calor se ralentiza hasta que, finalmente, alcanza la transferencia de calor cero en el equilibrio, cuando la temperatura interior es la misma que la exterior.

El 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.

Diferencias entre sistemas de aire acondicionado

Imaginemos una casa pequeña con un aislamiento típico en dos climas cálidos: seco (Arizona) y húmedo (Georgia). Utilizando el programa de modelado energético creado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU. para analizar el uso de la energía en edificios residenciales, estudiamos el uso de la energía en esta hipotética vivienda de 110 metros cuadrados.

Consideramos tres posibles escenarios. En uno, la temperatura interior se mantenía constante en 24,4 ℃. La segunda dejaba que la temperatura subiera hasta 31,6 ℃ durante una jornada laboral de ocho horas, lo que denominamos un “retroceso”. En el último, se apagaba el aire acondicionado y la temperatura se situaba en 31,6 ℃, pero durante una breve jornada laboral de solo cuatro horas.

Dentro de estos tres escenarios, analizamos tres tecnologías de aire acondicionado diferentes: un sistema de aire acondicionado centralizado de una sola etapa, una bomba de calor central de fuente de aire (ASHP, por sus siglas en inglés) y unidades de bomba de calor minisplit.

Las unidades centrales de aire acondicionado son típicas de los edificios residenciales actuales, mientras que las bombas de calor están ganando popularidad debido a su mayor eficiencia. Las ASHP centrales pueden sustituir fácilmente a las unidades centrales de aire acondicionado; los minisplits son más eficientes que el aire acondicionado central, pero su instalación es más costosa.

Queríamos ver cómo variaba el consumo de energía del aire acondicionado en estos casos. Sabíamos que, independientemente de la tecnología de climatización utilizada, el sistema de aire acondicionado se dispararía cuando el termostato volviera a los 24,4 ℃ y también en los tres casos a última hora de la tarde, cuando las temperaturas del aire exterior suelen ser más altas.

En los casos de retroceso, programamos el aire acondicionado para que empezara a enfriar el espacio antes de que el residente estuviera de vuelta, asegurando el confort térmico a su regreso.

Lo que descubrimos fue que, incluso cuando el aire acondicionado se dispara 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. A escala anual, con un aire acondicionado central convencional, esto podría suponer un ahorro energético de hasta el 11 %.

Sin embargo, el ahorro energético puede disminuir si la vivienda está mejor aislada, el aire acondicionado es más eficiente o el clima tiene oscilaciones de temperatura menos drásticas.

La bomba de calor de fuente de aire y la bomba de calor minisplit son más eficientes en general, pero producen menos ahorros cuando el funcionamiento del aire se interrumpe.

En conclusión, una parada del funcionamiento del aparato de aire acondicionado de ocho horas en días laborables permite ahorrar energía independientemente del tipo de sistema empleado, mientras que los beneficios obtenidos con una reducción de cuatro horas son menos evidentes.

Aisling Pigott, Ph.D. Student in Architectural Engineering, University of Colorado Boulder; Jennifer Scheib, Assistant Teaching Professor of Building Systems Engineering, University of Colorado Boulder y Kyri Baker, Assistant Professor of Building Systems Engineering, University of Colorado Boulder

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.