電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）在碳中和的方針指引下，人們生活開始向著低碳發(fā)展。這也要求生活中的許多設(shè)備都實現(xiàn)低碳環(huán)保，對應(yīng)在智能家居領(lǐng)域中，就要求產(chǎn)品需要能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功能，這也就是目前智能家居中很重要的節(jié)能系統(tǒng)。

智能家居如何實現(xiàn)節(jié)能？

每到夏天，尤其是南方地區(qū)，炎熱的氣候會讓許多人選擇呆在室內(nèi)，因為室內(nèi)可以開啟涼爽的空調(diào)。但如果是在家中的話，在空調(diào)帶來涼爽的同時，也會產(chǎn)生一些擔憂，是否會產(chǎn)生高昂的電費。

但智能家居之所以被冠以“智能”的名稱，是因為其能夠針對外部的環(huán)境做出合適的自我調(diào)節(jié)。一個顯著的例子是傳感器，在許多居民樓的樓道中，為了夜晚照亮樓梯間的道路，會安裝燈光，但如果一直亮著，或者通過固定的開關(guān)進行控制，難免會產(chǎn)生一些浪費。

因此，許多樓道中為其加裝了一些聲音傳感器、光敏傳感器等，用來判斷外界是否是白天，以及是否有人經(jīng)過。

如今在智能家居中，人在傳感器與日光傳感器都被普遍使用，這些傳感器不僅能夠提升燈光的使用效率，同時還能極大地節(jié)省能源消耗。

例如很多人分不清90%和100%的燈光亮度有什么區(qū)別，但是當全屋所有燈光都減少10%時，一年內(nèi)可以減少850磅的二氧化碳排放量，相當于一個月不開車。而且房子越大，有些房間就越容易忘記關(guān)燈或空調(diào)，這也導致能源浪費。

智能家居培養(yǎng)人們的節(jié)約意識，與其說是讓人想辦法培養(yǎng)環(huán)保意識，不如說智能家居本身就具有環(huán)保意識。通過預先設(shè)置，系統(tǒng)會在夏季陽光強烈時自動關(guān)閉門窗和窗簾。不使用時，電源自動切斷。這樣，隨時隨地就能實現(xiàn)節(jié)能。

據(jù)英國碳信托組織（CarbonTrust）數(shù)據(jù)顯示，人在傳感器的使用上可以減少30%的能源消耗，而加上日光傳感器，這一效率可以再提升40%。英國倫敦國王學院也進行了一個實驗，在2013年，由于室內(nèi)照明安裝了傳感器，該大學的照明能源使用量減少了近90%，因此每年節(jié)省了6349英鎊（約合人民幣56530元）的電費。

此外，智能溫控系統(tǒng)也可以有效調(diào)節(jié)家中的溫度情況，結(jié)合室內(nèi)溫度、濕度、氣流等傳感器，通過智能控制算法優(yōu)化家庭的供暖和空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)家庭成員的偏好和活動情況，智能地控制室內(nèi)溫度，并實時監(jiān)測節(jié)能效果。據(jù)加拿大《全球新聞》數(shù)據(jù)顯示，這些功能可以幫助用戶節(jié)省15%的電費。

同時，還可以通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)智能化管理，使得能在涵蓋多個家庭成員的情況下進行不同家用設(shè)備的控制、定時預約操作和自動化智能調(diào)節(jié)，從而達到家庭能源管理的最大化效果。智能家居中，如空調(diào)、熱水器、智能電表、照明系統(tǒng)、水泵、立式空調(diào)等均可被視為對象，實現(xiàn)對其能源的控制和計量，能在無形中減少不必要的電力浪費，在無人家庭的情況下節(jié)省雜項開支。

節(jié)能系統(tǒng)背后的技術(shù)

為了能夠進一步實現(xiàn)節(jié)能減排，以及幫助用戶實現(xiàn)節(jié)省能源消耗的目的。除了添加傳感器來實現(xiàn)即時對外感知，從而控制產(chǎn)品的開關(guān)狀態(tài)，比如不少產(chǎn)品會結(jié)合環(huán)境溫濕度情況，主動調(diào)整空調(diào)的溫度控制曲線，提供既舒適又節(jié)能的吹風模式。當感知到用戶出門時，會關(guān)閉空調(diào)、新風、智能燈等設(shè)備，避免因為忘關(guān)電器造成的浪費。

使用較多的傳感器，如人在傳感器，原理是通過探測人體發(fā)射的紅外線來工作。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線而進行工作的。

人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號 。

除此之外，還有不少產(chǎn)品也為了節(jié)能加入了許多針對性的技術(shù)與產(chǎn)品。在為供暖、通風、中央空調(diào)、水處理等系統(tǒng)的節(jié)能降耗而定量定制的產(chǎn)品中，會選用當今世界較先進的專用變頻器，采用具有國際先進水平的、較簡單的可編程技術(shù)和操作方法，自動調(diào)節(jié)水泵電機、風機轉(zhuǎn)速，從而使系統(tǒng)始終保持在最經(jīng)濟的運行狀態(tài)，平均節(jié)電率能夠達到20-60%。

而在一些負載變化頻繁、電網(wǎng)電壓波動較大、電源中諧波含量較高的特殊場合工作的電機中，會加入電機專用變頻器。其功能主要是采用信號采集存儲，實時跟蹤負荷變化，節(jié)電率可達20%以上。

為何控制變頻能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能？以調(diào)節(jié)風量為例，通過減小風量，可大幅減少耗電。根據(jù)流體力學，功率=壓力×流量，流量和轉(zhuǎn)速的一次方是成正比的，壓力與轉(zhuǎn)速的平方是成正比的，功率和轉(zhuǎn)速的立方成正比。

如果說水泵效率固定的話，當調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速就會成比例下降，輸出的功率也就成立方關(guān)系下降。所以說，風機的轉(zhuǎn)速與電機耗電功率是近似立方比關(guān)系。

而今許多智能家居生態(tài)中還加入了大數(shù)據(jù)學習，通過大數(shù)據(jù)云對用戶的生活習慣和喜好進行記憶、分析和決策，比如室內(nèi)空氣環(huán)境制冷，結(jié)合該地區(qū)用戶的使用習慣，制定到地區(qū)到月份的空氣調(diào)節(jié)方案，又比如當檢測到冰箱溫度過低時，會通過消息推送提醒用戶。甚至還能通過云端進行監(jiān)測和分析，再根據(jù)設(shè)備的使用情況，自動調(diào)整設(shè)備的運行參數(shù)，從而減少能源的浪費。

小結(jié)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來的智能家居系統(tǒng)將更加智能化和自主化，能夠更好地適應(yīng)用戶的需求，提供更加個性化、舒適和節(jié)能的使用環(huán)境。同時，隨著政策的推動和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能家居在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛和普及，甚至成為產(chǎn)品不可或缺的重要一環(huán)。