真冬でも真夏でも、どの季節にも一度は出てくる質問です。「サーモスタットをどのように設定すれば、快適性と節約を最大限に両立できるのか？
真冬と真夏、それぞれの季節に一度は出てくる質問です。快適さと節約を両立させるには、サーモスタットをどのように設定したらよいのでしょうか。
基本的には2つの考え方があります。
1つ目のグループは、サーモスタットを目標温度に設定し、長時間家を空けていても、常にその温度を維持するべきだというものです。その理由は、寒い家を暖めたり、暑い家を冷やしたりするには、一定の温度を保つよりも多くのエネルギーが必要になるからです。
2つ目は、「長期不在にしたいときは、冷暖房を控えましょう」というものです。休みの間に節約したエネルギーで、寒い家を暖めたり暑い家を冷やしたりしようとすることで発生する追加コストを相殺できるからだ。長い目で見れば、実はずっとつけっぱなしの方がお金がかかるのです。
この記事では、熱物理学によると、どちらが正しいのか（そしてなぜ正しいのか）を学びます。
熱伝導の基礎
ある方法がなぜ優れているのかを理解する前に、熱の移動の基本を理解する必要があります。冬でも夏でも、暖房や冷房の原理は同じです。
家庭の温度に関しては、「現在の温度」と「目標温度」の2つを見る必要があります。具体的には、この2つの温度の差である「デルタ温度（？）T）はい。
これが熱の流れ（Q）の基本式である。
U（U-value）とは、家の熱をどれだけ早く逃がすことができるかを示す評価数値のことです。また、Uは家の断熱性能の逆数と考えることもでき、家の断熱性能が高いほどUは小さくなります。
Aは家の大きさです。シンプルですね。
つまりこの式は、熱の移動速度に関する3つの基本的な事実を教えてくれるのだ。
- 家の中のUが小さいほど、熱の移動は遅くなります。
- 家が小さいほど、熱の移動は遅くなります。
- 家が高ければ高いほど、熱の伝わり方が速くなります。
サーモスタットを理解する上で最も重要なのは、この最後のポイントです平たく言えば、現在の家の温度と目標温度の差が大きいほど、暖房の影響を受けると早く暖まり（エアコンの影響を受けると早く冷える）、目標温度を達成することができます。目標温度に近づくにつれ、温度変化のスピードは遅くなります。
例えば、家の中の温度が華氏50度で、目標温度が華氏70度だとします。この式によると、華氏50度から60度になるのにかかる時間は、華氏60度から70度になるのにかかる時間よりはるかに短い。実は前半の方が2倍速い!
悔しさを科学する
もうひとつ、現代のヒーターの仕組みも知っておく必要があります。
寒いときにはヒーターは「がんばる」必要があり、気温が上がるとヒーターは「やわらかくなる」、まるで時速0マイルから60マイルに加速するように、という話を聞いたことがあるかもしれませんね。また、エアコンについても聞いたことがあるかもしれません。バルブ理論」と呼ばれるものですが、これは絶対に間違っています。
ヒーターやエアコンは、実はサーモスタットがどこに設定されていても、一定の温度を送り出しているのです。目標温度に達すると、その温度を維持するためにオンとオフを繰り返す。(手動式のヒーターやエアコンを使っている場合は別ですが、その場合は快適になったらスイッチを切る必要があります)。
例えば、あなたの家の温度が現在40Fでも50Fでも60Fでも、何でも（グラフの都合上、どんな値でも）、ヒーターは100Fで暖まることになるのです。あなたの家の40度では120Fの熱を取り出し、50度では110F、60度では100Fといったように考えるのは間違いです。
さて、これを上記の熱伝導の基礎と組み合わせます。
実は、皆さんが思っている以上に、家の中は暑いのです。それだけでなく、暖房している家と寒い冬の外との温度差も考えなければなりません。差が大きすぎるため、熱がすぐに伝わってしまい、ヒーターの反動を促すだけで、そのサイクルが繰り返されるのです。
一方、暖房を切ると家の中の温度は急激に下がりますが、温度が下がると熱の損失率も下がります。そのため、室内温度と外気温を大きく変化させるには、実は多くのエネルギーが必要であり、これは夏でも冬でも同じことです。
エネルギースターは、この問題に関して次のように語っています。
冬場は、日中の数時間と夜間就寝中の不在時に冷房をかけることが、最も省エネにつながるということがよくわかります。
最後に、数時間家に誰もいないときは、暖房やエアコンを切り、帰宅後につけ直すとよいでしょう。サーモスタット・セットバックと呼ばれるこの技術こそが正解であり、Bird's Nestのようなスマートサーモスタットがなぜこれほどまでにコストを削減できるのか、その理由を説明します。
エネルギー効率を高めるには、どの程度の温度が最適なのでしょうか？
energy.govによると、一般的なサーモスタットのガイドラインは以下の通りです。
- 冬場、家で起きているとき。
- 自宅でシラフでいるとき。
- 寝ているときや家にいないときは、サーモスタットの温度を7～10度下げる。スマートなプログラム可能なサーモスタットは、このためにとても有効です
ご自身の快適さに合わせて自由に調整していただけますが、1度1度が大切であることを忘れないでください。68Fと69Fの差はそれほど大きくないように思われるかもしれませんが、電気代は確実にアップしています。もし68Fがあまりに不快なら、これらの素敵なヒントで暖かく過ごすことができます。
冬にサーモスタットを華氏55度以下に下げると、家の中の特定の場所が非常に寒くなり、パイプが凍結して破裂する可能性がありますのでご注意ください。したがって、たとえば休日に出かけるときは、サーモスタットをこの温度以上に保ってください。
しかし、最も効果的な方法は、家の断熱性を高め、暖房や冷房に必要な空気の量を減らすことです（この記事で紹介した熱流方程式のU値や面積が小さくなります）。
また、Redditに掲載されている省エネのヒントも参考にしてください。
もしあなたが科学に興味があるなら、Netflixの素晴らしい科学ドキュメンタリーを気に入るはずです。
