¿Por qué mi casa parece calentarse más rápido en verano de lo que se enfría en invierno? [cerrado]

Creo que parte de la diferencia de percepción tiene que ver con la humedad. El cuerpo humano realmente no siente la temperatura que leemos en nuestros termómetros. La termodinámica del cuerpo humano es complicada, pero la gente ha diseñado varias escalas que se supone que miden la "temperatura aparente" . Uno de estos es el humidex canadiense , que es una fórmula complicada en general, pero cuando se linealiza dicen:

El ajuste de humedad asciende efectivamente a un grado Fahrenheit por cada milibar por el cual la presión parcial del agua en la atmósfera excede los 10 milibares.

En lugar de trabajar con presión parcial, consideremos la humedad relativa, que se define simplemente como la fracción de la presión parcial con respecto a la presión de saturación:

Por lo tanto, intentemos considerar cómo esperamos que invada la temperatura o la humedad después de apagar el calentador/enfriador. Bueno, sabemos que el proceso para ambos debería parecerse a la ley de enfriamiento de Newton , ya que ambos son procesos de invasión, por lo que deberíamos tener algo como

Ahora, a estimar. La diferencia vendrá del hecho de que en el verano, especialmente en climas húmedos (de los cuales supongo que eres, dada tu observación), en el verano, puede haber una diferencia de temperatura de 20 grados de adentro hacia afuera, pero el interior suele tener un 30 % de humedad, mientras que el exterior suele estar cerca del 100 %, por lo que tomaremos$\Delta r = 0.7$. Me estoy imaginando Florida, así que tomaremos$\Delta T \sim 20\, {}^{\circ}F$. La presión de vapor del aire a 21 grados Celsius (70 F) es$P_s \sim 26 \text{ mbar}$. Queda por estimar la relación de la constante de tiempo para la invasión de vapor frente al calor. En esta publicación de blog , el autor realiza un cálculo bastante detallado del flujo de calor en una casa modelo, considerando la conducción, convección y radiación a través de paredes, piso, techo, ventanas, puertas, etc., así como el flujo de calor debido a la invasión de aire. , y descubre que son aproximadamente iguales en contribución. Ahora, en cuanto a la invasión de humedad, esperamos que sea insignificante a través de las paredes, el piso y similares, pero debería estar presente en cualquier invasión de aire. Esto sugiere que$\tau_Q / \tau_v \sim \frac 12$lo que nos da una constante de tiempo efectiva para la temperatura aparente en verano, considerando el aporte de humedad que obtenemos

Ahora bien, en invierno suele haber una diferencia muy pequeña de humedad entre el interior y el exterior, pero sigue siendo una$\sim 20\, {}^{\circ}F$cambio (en Florida) por lo que esperamos$\tau \sim \tau_Q$, lo que sugiere que debería sentir que su casa se calienta un 50 % más rápido en verano de lo que se siente que se enfría en invierno, debido al efecto que la humedad tiene sobre la temperatura aparente.

Un acondicionador de aire de ventana es un equipo pequeño con una capacidad de calor relativamente pequeña. Pero con los calefactores depende, si es eléctrico apenas tiene mucha capacidad y la habitación se sentirá rápidamente muy fría una vez que se apague. Si su calentador es un radiador de vapor o agua forzada, tomará mucho tiempo para que se enfríen. Si la habitación tiene aire forzado central para calentar o enfriar, probablemente no importe de ninguna manera.

Cuando tu casa se calienta, está recibiendo el aporte del aire caliente del exterior, más el calor irradiado por el sol. Cuando se refresca en invierno, los factores son el aire más frío y la pérdida de radiación, que no es comparable a la del sol.

Esta pregunta se puede responder con una buena comparación visual.

Tomemos una cacerola con agua y pongámosla en la estufa a máxima potencia. Le echas periódicamente un cubito de hielo para mantenerlo a temperatura ambiente. Obviamente, en el momento en que dejes de hacer esto, tu sartén se calentará muy rápido. Ahora, toma esa misma sartén y colócala en un lugar un poco más frío. Intuitivamente, puede ver que no se enfriará tan rápido como se calienta con una estufa grande.

Lo mismo ocurre con tu casa en verano. El sol es un radiador masivo ; su casa recibe aproximadamente 1kW por metro cuadrado en un día soleado. Es solo porque una gran parte se refleja que su unidad de aire acondicionado es incluso ligeramente capaz de enfriar su casa. Revise su aire acondicionado; digamos que tiene una potencia frigorífica de aprox 3kW: necesita quitar 3kW de energía de forma continua, sino tu habitación se calentará como si hubiera un calefactor de 3kW.

Ahora, ¿qué tan frío tiene que estar afuera para necesitar un calentador de 3kW? Los valores R típicos son de alrededor de 6 °K m²/W, lo que requiere una diferencia de 6 grados Kelvin (o Celcius) entre el interior y el exterior para perder un vatio de potencia en un metro cuadrado de pared. Digamos que hace -20 °C afuera (eso es -4 Fahrenheit) y 20 °C adentro; es decir, 40°C de diferencia. Necesitará la friolera de 450 m² de superficie de pared para necesitar un calentador de 3kW. Es cierto que esto descuida bastantes cosas a diestra y siniestra, pero deja claro el punto.

TL; DR : su casa no es una bola de fuego caliente como el Sol, y no perderá calor tan rápido a su alrededor, ya que gana calor por la radiación solar.