《动手搭建智能家居系统》——1.1　节能潜力

本节书摘来异步社区《动手搭建智能家居系统》一书中的第1章，第1.1节，作者： 【德】Othmar Kyas，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.1 节能潜力

看看总体能源消耗的分布图，就会发现居民用能的部分占了相当的比例。2014年，在28个欧盟国家（EU-28）中能源消费总量的25%发生在居民领域，而在美国这个数字是22%（图1.1和图1.2）。因此，即便从全球角度来看，家庭节能也的确是举足轻重的。而住宅领域的各种能源的节约潜力都是巨大的。住宅用能的总量中，空间采暖和空调的份额占50%到70%。占第二位的是水加热，然后是家用电器和照明。

在过去的 20 年中，美国家庭中用于空间采暖的能源稳定下降，而同时空间制冷的耗能一直上升。导致这一趋势的主要因素包括更有效率的设备、更好的隔热、更有效的窗户的普及，人口变化，甚至气候变暖（图 1.3 和图 1.4）。

降低能源消耗有很多途径，其中所有的这些都是值得注意的：

建筑物隔热；
先进的家用电器；
高效的热水和空间采暖系统；
建筑自动化与控制。
随着前面提及的家居自动化的发展，这个列表中的最后一项，也就是建筑自动化已经成为日益被重视的选择，这是因为其提供了以相对较少的前期投资实现明显节约的机会。智能家电可以随着智能电表（家庭网关）调节自身操作，从而减少总体能源消耗并避开负载高峰。监测当前和过去的电力消耗并识别负载情况，可以为具有以下能力的智能电力管理提供基础：

智能采暖控制，通过基于时间、室外温度和室内人员数量的房间温度的自动管理而实现；
智能照明系统，基于人员检测、日出日落时间和房间功能的照明管理；
智能且主动调节的百叶窗，可以保持建筑物内部的温度；
监测和管理电力消耗；
减少水消耗，通过带有传感器的水龙头和智能灌溉管理来实现。

1.1.1 计算建筑自动化的实际节能效果

研究表明，在民用建筑中，利用自动化照明可以节省高达30%的电力，而利用自动化采暖可以节省15%～20%的采暖用能。但是通过部署一个智能家庭，你到底能节省多少能源呢？一项欧洲标准化研究的方向就是为了回答这个问题，其最终给出了一个用来测量和计算基于建筑物自动化节能的复杂技术标准：欧洲标准EN15232：“建筑能源效率——建筑自动化、控制和建筑管理的效果”。EN15232首次定义了为不同类型建筑物评估建筑自动化与控制系统（BACS）在能源效率方面的影响的标准方法，这些建筑物包括：

办公室
演讲厅
学校
医院
餐馆
批发与零售
住宅
建筑自动化的效果被分成4个级别（A～D），其中A代表建筑自动化的最高效果，而D代表最低效果。

对于每类建筑的每个BACS级别，给出了所谓的BACS因子，利用这些因子可以计算热力和电力的节省。表 1.2展示了各类建筑的4个BACS级别，以及各类建筑的BACS因子。表1.1展示了相对标准的C等级，通过安装效率等级A和B的建筑自动化系统所能节省的热能的百分比。

1.1.2 智能电网需要智能建筑

智能家居最终可以和全球广泛建设中的智能电网进行整合，而可再生能源发电的崛起正在驱动智能电网的建设。智能电表和智能网关只有在家居控制和自动化基础架构就绪的条件下才能发挥作用。这个基础架构要能够与驱动智能电网中的电力成本的供给和需求互动。基于风能和太阳能的可再生能源发电向公共电网中引入了显著的能源水平波动。那么某些场景就会变得有意义了，比如在风力强劲的时候将冷库设定在比正常温度低两三度的温度上，以便让其在一天中能源供给较低的时段也能够更久地停机。

通过持续地监测智能电网中的能源水平和价格，外加调整下面这些高能耗过程的使用时间（延迟或者提前），智能电表能够产生明显的节能效果，而同时并不会影响居民生活的舒适程度：

将热水箱加热
操作洗碗机和洗衣机
让冰箱和冷库制冷

异步社区 异步社区(www.epubit.com)是人民邮电出版社旗下IT专业图书旗舰社区，也是国内领先的IT专业图书社区，致力于优质学习内容的出版和分享，实现了纸书电子书的同步上架，于2015年8月上线运营。公众号【异步图书】，每日赠送异步新书。