住宅建筑节能与可再生能源 
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现代住宅建筑消耗着全球相当一部分能源。根据国际数据，住宅部门占最终能源消耗总量的21%，是非住宅建筑的两倍多。 住宅建筑的直接和间接排放占总能源排放的17%。这些数据凸显了家庭节能的重要性。
住宅建筑的能源效率发展速度低于工业部门。过去几十年来，工业部门的电力消耗占比有所下降，而住宅部门的占比则从23.1%上升至26.9%。天然气也呈现出类似的趋势 — — 工业部门的占比从54.7%下降至37%，而住宅部门的占比则从22.7%上升至29.9%。
家庭节能进展缓慢的主要原因是缺乏家庭能源消费的基本知识。家庭在日常生活中使用不同类型的能源，但往往不清楚每种能源的用途。
智能家居技术和自动化
智能家居集成各种设备，以优化能源消耗。现代技术包括传感器、执行器和先进的控制系统。研究表明，使用智能家居技术可以平均降低30%的能耗，并将峰值需求降低高达20%。
智能家居能源管理系统将洗衣机和烘干机等可控负载与分布式可再生发电机和储能设备集成在一起。这些系统会根据一天中的时间和可再生能源的可用性来优化能源消耗。
具有能耗分析功能的智能插座正成为重要的监控工具。这些设备会考虑环境参数（温度、湿度、光照）对能耗的影响。这种方法可以更准确地预测和管理能耗。
家庭自动化系统
家庭自动化融合了协调技术、智能代理、环境智能技术和普适计算。现代系统能够适应居住者的行为并自动调节能源消耗。
多智能体系统允许家中的不同设备相互交互，以实现共同的节能目标。例如，当系统检测到窗户打开时，可以自动降低供暖功率，或根据太阳能的可用性调整家用电器。
节能游戏化可以激励居民更加注重能源消耗。系统以游戏的形式展示能源消耗数据，营造竞争氛围，鼓励居民节约用电。
住宅建筑中的太阳能
家用太阳能电池板的工作原理是基于光伏技术，将阳光转化为电能。光伏电池通常由硅制成，被组装成更大的模块或阵列。当光与这些电池相互作用时，电子开始移动，从而产生电流。
安装太阳能系统的房主将获得诸多益处：降低电费、减少碳足迹，并可能提升房产价值。太阳能是一种可再生能源，不会枯竭，不像化石燃料那样储量有限。
税收抵免使太阳能装置更经济实惠。房主可获得安装太阳能系统费用30%的税收抵免。太阳能系统发电通常比传统公用事业更便宜。
太阳能的经济方面
带电池的太阳能电池板即使在停电期间也能提供稳定的电力供应，从而节省发电机或临时住房的费用。许多买家认为太阳能电池板是一种改进，并愿意为配备太阳能系统的房屋支付更高的价格。
在许多地区，房主可以将太阳能电池板产生的多余电力卖回给电网。这创造了额外的收入来源，并增加了太阳能装置的经济吸引力。
太阳能系统的规模需要精心规划。太小的系统无法产生足够的能量，而太大的系统则需要强大的储能系统。如果没有高容量的储能系统，产生的电能就会被浪费。
建筑能源效率与健康
节能建筑对居住者的健康有重大影响。研究表明，被评为绿色建筑的建筑可以改善人们的健康。更高效的供暖和更佳的隔热性能可以改善能源匮乏家庭的健康状况。
然而，在密封建筑中采取节能措施和隔热措施而不安装机械通风设备可能会损害健康。节能改造可能会增加室内氡气含量，从而导致肺癌。安装机械通风系统可以解决密封建筑带来的许多负面影响。
节约能源可以减少空气和水污染，保护自然资源，创造更健康的环境。燃烧煤炭和石油等燃料会产生空气污染，包括氮氧化物、二氧化硫、烟尘、汞和铅。
对空气质量的影响
能源效率可以减少燃料消耗，从而减少污染并节省成本。到2030年，新的汽车燃油经济性标准带来的空气质量改善每年将挽救100至300人的生命，避免1.4万个工作日的损失，并带来价值10亿至25亿美元的其他健康效益。
化石燃料燃烧造成的空气污染会导致肺癌、哮喘、心脏病，甚至在某些情况下导致中风和大脑发育受损。通过减少空气污染，提高能源效率可以改善公众健康。
如果操作得当，房屋改造可以改善通风和室内空气质量。节省下来的资金可以让低收入居民获得更好的供暖和制冷，并获得医疗保健。
可再生能源：挑战与解决方案
可再生能源在住宅领域部署面临诸多重大挑战。高昂的初始安装成本仍然是许多房主面临的主要障碍。从生命周期成本的角度来看，风能和太阳能或许是更好的投资，但前期成本往往会让消费者望而却步。
基础设施匮乏是可再生能源发展的一大障碍。现有基础设施主要为化石燃料和核电站建设。目前的能源基础设施亟待改革，无法承载大量的可再生能源。
电网的主要问题是老化。大多数输配电线路建于20世纪50年代和60年代，使用寿命已超过50年。这使得它们无法满足现代需求并应对严重的气候变化。
储能
缺乏经济实惠的能源储存是另一个主要缺点。可再生能源的大部分能源是在一天中的特定时间段内产生的。电力生产与用电高峰时段并不重合。
阳光和风能的变化无常，无法提供全天候的按需电源。太阳能和风能本身不可预测，发电量和负载都存在波动。
化石燃料发电更加稳定。另一方面，可再生能源发电具有间歇性，因此需要高效的电池储能系统。电池储能系统有助于储存多余的电能以备后用，并防止断电。
技术进步提高了电池储能系统的耐用性和容量。高昂的成本阻碍了其广泛应用。必须降低电池价格，才能提高太阳能储能的成本效益。
热泵和替代供暖
热泵是传统供暖系统的有效替代方案。例如，空气源热泵通常体积较大，需要更大的空气空间才能正常运行，这对于较小的建筑物或空间有限的建筑物来说可能是一个问题。
这些系统可能会影响建筑物和周边区域的美观，因为设备必须放置在花园中，尽管隐藏在隔音屏障后面。绿色技术也比标准系统需要更多的调试和维护，这意味着人们愿意付出额外的努力来确保技术以最佳效率运行。
地热热泵的运行温度通常低于燃气供暖系统，需要更长的时间才能将建筑物加热到所需温度。储热式热水器需要很长时间才能加热，而且热水使用后需要一段时间进行补充，而燃气锅炉则可以持续供应热水。
适应新技术
绿色技术带来的最大挑战是思维的转变。重要的是要理解，与标准设施相比，绿色技术有时需要做出妥协，这可能会影响生活质量。
您不可能指望每天淋浴数次，既能保证热水供应稳定，又能节省能源。不过，您可以聘请专业工程师计算用水负荷和用量，安装合适尺寸的热水箱、低流量淋浴喷头和水龙头，以满足您的个性化需求。
合理的规划和专业的方法可以最大限度地发挥替代供暖系统的优势，同时最大限度地减少不便。切实了解新技术的能力和局限性是成功的关键。
节能的行为方面
消费者行为对节能措施的有效性至关重要。即使节能效益显而易见，一些消费者仍然不会购买节能电器。这类消费者的产品选择行为无法用一个假设理性经济人的简单经济模型来完全描述。
研究表明，通过降低家庭能源消耗成本来实现碳中和家庭是一项艰巨的任务。除了使用节能产品外，还建议使用可再生能源等替代能源。
公共政策和能源价格在各国危机背景下发挥着决定性作用。以越南为例，家庭能源消费量急剧增加，占工业能源消费总量的30.8%。
家庭数字化转型
家庭数字化转型是实现绿色低碳发展的关键。家庭消费产生的碳排放是全球能源消费的重要组成部分，家庭数字化转型对于提高能源效率至关重要。
家居数字技术的运用可以通过过程自动化、能耗监控和系统优化显著提高能源效率。智能电表、自动照明和气候控制系统以及智能家电 — — 所有这些技术都有助于降低能耗。
节能教育项目和宣传活动有助于提高消费者对高效能源使用重要性的认识。各国政府开展各种教育项目，以塑造公民的节能行为。
经济和社会影响
提高建筑能源效率可以减少6%至11%的碳排放，并显著减少过早死亡。咨询公司麦肯锡发现，美国每年可以通过提高能源效率减少超过10亿吨的碳排放，节省超过1万亿美元。
提高能源效率可以显著减少温室气体排放和其他污染，为消费者省钱并带来其他好处 — — 这是一个永不后悔的策略。发电、供暖、驾驶汽车和运行工业工厂都会造成碳污染。
精心设计的社区提供多种交通选择，鼓励步行和骑自行车而不是开车，这可以通过促进居民积极的生活方式同时减少车辆污染来对抗肥胖症的流行。
对家庭福利的影响
家庭清洁能源消费对居民幸福感有显著影响，研究表明健康状况和抑郁在家庭清洁能源消费对幸福感的影响中起中介作用，社会交往起调节作用。
一些家庭可能因降低能源费用而获得经济利益，而另一些家庭则需要帮助才能转向更环保的能源习惯。政府应该采取针对不同受众的价格控制计划。
各种家用电器的普及不仅方便了人们的娱乐、温度调节，还提升了人们的幸福感。使用电力还具有其他好处，例如减少劳动力和节省时间。它还为女性提供了更多就业机会，例如独立工作的能力。
全球趋势和发展前景
可再生能源正在全球快速增长。在英国，可再生能源装机容量在2019年首次超过化石燃料装机容量。过去五年，可再生能源装机容量增长了两倍，而化石燃料的使用量却下降了三分之一。
英国政府宣布计划到2025年禁止所有新建住宅使用燃气锅炉，以减少碳排放。这代表着能源政策的重大转变，并凸显了替代供暖系统日益增长的重要性。
许多国家/地区都以不同的名称实施家庭能源效率计划：英格兰的“暖锋”（Warm Front）、苏格兰的“暖交易”（Warm Deal）和中央供暖计划（Central Heating Programme）、威尔士的“家庭能源效率计划”（Home Energy Efficiency Scheme）以及北爱尔兰的“温暖家园”（Warm Homes）。这些计划通常以节能、减少燃料费用和减少燃料贫困为评估标准。
国际合作
可持续发展已成为全球共同目标。联合国于2015年确定了17项可持续发展目标，其中目标7“可负担的清洁能源”和目标11“可持续城市和社区”分别侧重于能源和建筑。
国际研究表明，可控负荷、分布式可再生能源发电机和分布式储能设备对未来住宅建筑具有积极影响。无论是在德国的大陆性气候区，还是在阿尔及利亚的地中海气候区，这些优势都显而易见，尤其是在考虑到制冷能源需求的情况下。
智能家居技术为实现能源效率目标提供了一条极具吸引力的途径。研究人员制定的指标既可以帮助政策制定者提升能源效率对个人房主的实际效益，又能帮助他们确定哪些公共投资最能支持个人追求国家和跨国能源目标。