Warum scheint sich mein Haus im Sommer schneller zu erwärmen als im Winter abzukühlen? [geschlossen]

Ich denke, ein Teil des Wahrnehmungsunterschieds hat mit der Luftfeuchtigkeit zu tun. Der menschliche Körper spürt die Temperatur, die wir an unseren Thermometern ablesen, nicht wirklich. Die Thermodynamik des menschlichen Körpers ist kompliziert, aber die Menschen haben verschiedene Skalen entwickelt, die die „scheinbare Temperatur“ messen sollen . Einer davon ist der kanadische Humidex , der im Allgemeinen eine komplizierte Formel ist, aber linearisiert heißt es:

Die Feuchtigkeitsanpassung beträgt effektiv ein Grad Fahrenheit für jedes Millibar, um das der Wasserpartialdruck in der Atmosphäre 10 Millibar übersteigt.

Anstatt mit Partialdruck zu arbeiten, betrachten wir die relative Luftfeuchtigkeit, die einfach als Bruchteil des Partialdrucks in Bezug auf den Sättigungsdruck definiert ist:

Versuchen wir also zu überlegen, wie wir erwarten, dass die Temperatur oder Feuchtigkeit eindringt, nachdem wir die Heizung/Kühlung ausgeschaltet haben. Nun, wir wissen, dass der Prozess für beide wie Newtons Abkühlungsgesetz aussehen sollte , da es sich bei beiden um Invasionsprozesse handelt, also sollten wir so etwas haben

Nun zur Schätzung. Der Unterschied ergibt sich aus der Tatsache, dass im Sommer, insbesondere in feuchten Klimazonen (von denen ich aufgrund Ihrer Beobachtungen annehme), im Sommer ein Temperaturunterschied von 20 Grad von innen nach außen bestehen kann. aber drinnen ist normalerweise eine Luftfeuchtigkeit von etwa 30%, während draußen normalerweise fast 100% Luftfeuchtigkeit sind, also nehmen wir$\Delta r = 0.7$. Ich stelle mir Florida vor, also nehmen wir$\Delta T \sim 20\, {}^{\circ}F$. Der Dampfdruck von Luft bei 21 Grad Celsius (70 F) ist$P_s \sim 26 \text{ mbar}$. Es bleibt das Verhältnis der Zeitkonstanten für die Dampfinvasion gegenüber der Wärme abzuschätzen. In diesem Blogbeitrag führt der Autor eine ziemlich detaillierte Berechnung des Wärmeflusses in einem Modellhaus durch, wobei Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung durch Wände, Böden, Decken, Fenster, Türen usw. sowie der Wärmefluss durch das Eindringen von Luft berücksichtigt werden , und entdeckt, dass sie im Beitrag ungefähr gleich sind. Nun, was das Eindringen von Feuchtigkeit betrifft, erwarten wir, dass es durch die Wände und den Boden und dergleichen vernachlässigbar ist, aber bei jedem Eindringen von Luft vorhanden sein sollte. Das deutet darauf hin$\tau_Q / \tau_v \sim \frac 12$was uns eine effektive Zeitkonstante für die scheinbare Temperatur im Sommer gibt, unter Berücksichtigung des Beitrags der Feuchtigkeit, den wir erhalten

Jetzt, im Winter, gibt es normalerweise einen sehr kleinen Unterschied in der Luftfeuchtigkeit von innen nach außen, aber immer noch a$\sim 20\, {}^{\circ}F$ändern (in Florida) so erwarten wir$\tau \sim \tau_Q$, was darauf hindeutet, dass Ihr Haus aufgrund der Auswirkung der Luftfeuchtigkeit auf die scheinbare Temperatur das Gefühl haben sollte, dass es im Sommer etwa 50 % schneller heißer wird als im Winter kälter wird.

Eine Fensterklimaanlage ist ein kleines Gerät mit relativ geringer Wärmekapazität. Aber bei Heizungen kommt es darauf an, wenn es elektrisch ist, hat es kaum viel Kapazität und der Raum wird sich schnell sehr kalt anfühlen, wenn es ausgeschaltet ist. Wenn Ihre Heizung ein Dampfstrahler oder Zwangswasser ist, dauert es lange, bis diese abgekühlt sind. Wenn der Raum über eine zentrale Umluft zum Heizen oder Kühlen verfügt, spielt es wahrscheinlich keine Rolle.

Wenn sich Ihr Haus aufheizt, erhält es den Beitrag der heißen Außenluft sowie der Strahlungswärme der Sonne. Beim Kühlen im Winter sind die Faktoren die kühlere Luft und der Strahlungsverlust, der nicht mit dem der Sonne vergleichbar ist.

Diese Frage lässt sich mit einem schönen visuellen Vergleich beantworten.

Nehmen wir einen Topf mit Wasser und stellen ihn mit voller Leistung auf den Herd. Sie werfen regelmäßig einen Eiswürfel hinein, um ihn auf Raumtemperatur zu halten. In dem Moment, in dem Sie damit aufhören, wird Ihre Pfanne natürlich sehr schnell heiß. Nehmen Sie nun dieselbe Pfanne und stellen Sie sie an einen etwas kälteren Ort. Intuitiv können Sie sehen, dass es nicht so schnell abkühlt, wie es mit einem großen Ofen aufgeheizt wird.

Dasselbe gilt für Ihr Haus im Sommer. Die Sonne ist ein massiver Strahler; Ihr Haus wird an einem sonnigen Tag mit etwa 1 kW pro Quadratmeter belastet . Nur weil ein großer Teil reflektiert wird, ist Ihre Klimaanlage auch nur annähernd in der Lage, Ihr Haus zu kühlen. Überprüfen Sie Ihre Klimaanlage; Nehmen wir an, es hat eine Kühlleistung von ca. 3 kW: Es muss kontinuierlich 3 kW Energie aufnehmen, sonst heizt sich Ihr Raum auf, als ob es eine Heizung mit 3 kW gäbe.

Nun, wie kalt muss es draußen sein, um eine 3-kW-Heizung zu benötigen? Typische R-Werte liegen bei etwa 6 °K m²/W, was einen Unterschied von 6 Grad Kelvin (oder Celsius) zwischen innen und außen benötigt, um ein Watt Leistung auf einem Quadratmeter Wand zu verlieren. Nehmen wir an, es sind -20 °C draußen (das sind -4 Fahrenheit) und 20 °C drinnen; dh 40°C Unterschied. Für eine 3-kW-Heizung benötigen Sie satte 450 m² Wandfläche. Das vernachlässigt zwar links und rechts einiges, bringt es aber auf den Punkt.

TL;DR : Ihr Haus ist kein glühend heißer Feuerball wie die Sonne und wird Wärme nicht so schnell an seine Umgebung abgeben, wie es Wärme durch Sonneneinstrahlung gewinnt.