本文来自微信公众号“电子发烧友网”，作者/黄山明。
在碳中和的方针指引下，人们生活开始向着低碳发展。这也要求生活中的许多设备都实现低碳环保，对应在智能家居领域中，就要求产品需要能够实现节能环保的功能，这也就是目前智能家居中很重要的节能系统。
智能家居如何实现节能？
每到夏天，尤其是南方地区，炎热的气候会让许多人选择呆在室内，因为室内可以开启凉爽的空调。但如果是在家中的话，在空调带来凉爽的同时，也会产生一些担忧，是否会产生高昂的电费。
但智能家居之所以被冠以“智能”的名称，是因为其能够针对外部的环境做出合适的自我调节。一个显著的例子是传感器，在许多居民楼的楼道中，为了夜晚照亮楼梯间的道路，会安装灯光，但如果一直亮着，或者通过固定的开关进行控制，难免会产生一些浪费。
因此，许多楼道中为其加装了一些声音传感器、光敏传感器等，用来判断外界是否是白天，以及是否有人经过。
如今在智能家居中，人在传感器与日光传感器都被普遍使用，这些传感器不仅能够提升灯光的使用效率，同时还能极大地节省能源消耗。
例如很多人分不清90%和100%的灯光亮度有什么区别，但是当全屋所有灯光都减少10%时，一年内可以减少850磅的二氧化碳排放量，相当于一个月不开车。而且房子越大，有些房间就越容易忘记关灯或空调，这也导致能源浪费。
智能家居培养人们的节约意识，与其说是让人想办法培养环保意识，不如说智能家居本身就具有环保意识。通过预先设置，系统会在夏季阳光强烈时自动关闭门窗和窗帘。不使用时，电源自动切断。这样，随时随地就能实现节能。
据英国碳信托组织（CarbonTrust）数据显示，人在传感器的使用上可以减少30%的能源消耗，而加上日光传感器，这一效率可以再提升40%。英国伦敦国王学院也进行了一个实验，在2013年，由于室内照明安装了传感器，该大学的照明能源使用量减少了近90%，因此每年节省了6349英镑（约合人民币56530元）的电费。
此外，智能温控系统也可以有效调节家中的温度情况，结合室内温度、湿度、气流等传感器，通过智能控制算法优化家庭的供暖和空调系统。系统可以根据家庭成员的偏好和活动情况，智能地控制室内温度，并实时监测节能效果。据加拿大《全球新闻》数据显示，这些功能可以帮助用户节省15%的电费。
同时，还可以通过设备联网智能化管理，使得能在涵盖多个家庭成员的情况下进行不同家用设备的控制、定时预约操作和自动化智能调节，从而达到家庭能源管理的最大化效果。智能家居中，如空调、热水器、智能电表、照明系统、水泵、立式空调等均可被视为对象，实现对其能源的控制和计量，能在无形中减少不必要的电力浪费，在无人家庭的情况下节省杂项开支。
节能系统背后的技术
为了能够进一步实现节能减排，以及帮助用户实现节省能源消耗的目的。除了添加传感器来实现即时对外感知，从而控制产品的开关状态，比如不少产品会结合环境温湿度情况，主动调整空调的温度控制曲线，提供既舒适又节能的吹风模式。当感知到用户出门时，会关闭空调、新风、智能灯等设备，避免因为忘关电器造成的浪费。
使用较多的传感器，如人在传感器，原理是通过探测人体发射的红外线来工作。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
除此之外，还有不少产品也为了节能加入了许多针对性的技术与产品。在为供暖、通风、中央空调、水处理等系统的节能降耗而定量定制的产品中，会选用当今世界较先进的专用变频器，采用具有国际先进水平的、较简单的可编程技术和操作方法，自动调节水泵电机、风机转速，从而使系统始终保持在最经济的运行状态，平均节电率能够达到20-60%。
而在一些负载变化频繁、电网电压波动较大、电源中谐波含量较高的特殊场合工作的电机中，会加入电机专用变频器。其功能主要是采用信号采集存储，实时跟踪负荷变化，节电率可达20%以上。
为何控制变频能够实现节能？以调节风量为例，通过减小风量，可大幅减少耗电。根据流体力学，功率=压力×流量，流量和转速的一次方是成正比的，压力与转速的平方是成正比的，功率和转速的立方成正比。
如果说水泵效率固定的话，当调节流量下降时，转速就会成比例下降，输出的功率也就成立方关系下降。所以说，风机的转速与电机耗电功率是近似立方比关系。
而今许多智能家居生态中还加入了大数据学习，通过大数据云对用户的生活习惯和喜好进行记忆、分析和决策，比如室内空气环境制冷，结合该地区用户的使用习惯，制定到地区到月份的空气调节方案，又比如当检测到冰箱温度过低时，会通过消息推送提醒用户。甚至还能通过云端进行监测和分析，再根据设备的使用情况，自动调整设备的运行参数，从而减少能源的浪费。
小结
随着人工智能技术的发展，未来的智能家居系统将更加智能化和自主化，能够更好地适应用户的需求，提供更加个性化、舒适和节能的使用环境。同时，随着政策的推动和产业的发展，智能家居在节能领域的应用也将更加广泛和普及，甚至成为产品不可或缺的重要一环。
