خانه‌های هوشمند با شخصی‌سازی مدیریت و برنامه‌ریزی تجهیزات خانگی می‌توانند در کاهش هزینه‌های ساختمان مؤثر باشند. محاسبات وزارت انرژی ایالات متحده نشان می‌دهد که بیش از ۳۹ درصد از کل مصرف انرژی این کشور مربوط به خانه‌ها و ساختمان‌های تجاری است، به همین دلیل مسئولان شهری در بسیاری از نقاط جهان تصمیم به تشویق افزایش کارایی در خانه‌ها به وسیله هوشمندسازی گرفته‌اند. نکته مثبت هوشمندی خانه‌ها در این است که انرژی دقیقاً در مکان و زمانی مصرف می‌شود که نیاز است. با ادغام فناوری‌های ارائه‌شده توسط سیستم‌های اتوماسیون خانگی مدیریت عملکردهای مختلف یک خانوار، همراه با ادغام آنها در شبکه‌های هوشمند شهرها امکان‌پذیر شده است. دیجیتالی شدن، اتصال و اینترنت اشیا (IoT) در خانه‌ها اطلاعات لازم را در اختیار سیستم‌های اتوماسیون قرار می‌دهد و این امکان را به مالکان می‌دهد تا از راه دور به مدیریت و کنترل ساختمان خود بپردازند. 

دلایل هوشمندسازی خانه‌ها

اولین دلیل منطقی برای هوشمندسازی خانه‌ها، تغییرات آب‌وهوایی است. شهرها حدود ۶۵ درصد از تقاضای جهانی انرژی را دارند و مسئول ۷۰ درصد از انتشار دی‌اکسید کربن جهانی هستند، در این میان، ساختمان‌ها به عنوان عامل مهمی در تغییرات آب‌وهوایی ساخته دست بشر شناخته می‌شوند و تقریباً یک‌پنجم از انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط با انرژی جهانی را ایجاد می‌کنند. دلیل دوم، افزایش روند شهرنشینی است که همچنان ادامه دارد. پیش‌بینی می‌شود شهرهای آسیا در دو دهه آینده ۱.۱ میلیارد نفر دیگر را به خود اختصاص دهند، همچنین سازمان ملل پیش‌بینی کرده است که تا سال ۲۰۵۰، ۲.۵ میلیارد نفر بیشتر در مراکز شهری سراسر جهان زندگی خواهند کرد. سومین دلیل، تمایل فزاینده بشر برای گسترش فناوری در زندگی روزمره برای رسیدن به اهداف پایداری و بهره‌وری انرژی است. همه این عوامل طراحان و برنامه‌ریزان شهری را به توسعه ساختمان‌های هوشمند تشویق می‌کند. خانه‌های هوشمند همزمان با فراهم کردن آسایش و حمایت از راحتی بهینه ساکنان، مصرف انرژی را کاهش می‌دهند و بار خانه را بر شبکه انرژی محلی و محیط زیست کمتر می‌کنند. انرژی از طریق ویژگی‌هایی مانند روشنایی هوشمند و خودکار، تهویه مطبوع، کنترل دما و تشخیص حرکت مدیریت می‌شود و در عین حال محیط زندگی بهتری را ارائه می‌دهد.

ترموستات‌های هوشمند

تنظیم دمای خانه‌ها همواره یکی از اصلی‌ترین دغدغه‌های شهرهای هوشمند است و ترموستات‌های به‌کاررفته در خانه‌های هوشمند می‌تواند به کمک عایق‌های ساختمان بیاید و جریان انرژی را کنترل کند تا فضای خانه در دمای ایده‌آل باقی بماند. این فناوری در سطوح مختلف اقتصادی، اجتماعی و محیط زیست تأثیرگذار است. ترموستات‌های هوشمند راه برای شخصی‌سازی مصرف برق و گاز هموار و دمای داخلی هر فضا را متناسب با نیازهای آن فضا و ترجیحات ساکنین تنظیم می‌کنند و از این طریق هزینه‌های کلی ساختمان به‌ویژه انرژی مصرفی را کاهش می‌دهند.

روشنایی هوشمند

مطالعات نشان می‌دهد که روشنایی پنج درصد از مصرف انرژی خانگی را تشکیل می‌دهد و در این راستا، سیستم‌های روشنایی هوشمند با برنامه‌ریزی چراغ‌ها برای روشن و خاموش شدن، تنظیم میزان نور و مصرف انرژی هر منبع نور به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و پایداری کمک می‌کنند.

پنل‌های خورشیدی

با توجه به اینکه امکان تولید انفرادی انرژی خورشیدی وجود دارد و تجهیزات آن به تعمیر و نگهداری خاصی نیاز ندارد، خانه‌های هوشمند مجهز به پنل‌های خورشیدی می‌شوند تا انرژی خورشیدی تولیدشده با سایر منابع انرژی ادغام شود. در صورتی که انرژی تولیدشده توسط این پنل‌ها از میزان مصرف خانه بیشتر شود، ساختمان‌های همسایه نیز می‌توانند از آن بهره‌مند شوند. آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده اعلام کرده است که یک سیستم خورشیدی که مصرف برق یک خانوار را در طول عمر خود پوشش می‌دهد، از انتشار ۲۰۰ تن دی‌اکسید کربن جلوگیری می‌کند.

دستیارهای صوتی

دستیار صوتی یکی از سیستم‌هایی است که در سال‌های اخیر محبوبیت زیادی پیدا کرده است و از هر پنج جستجوی گوگل، یک مورد جستجوی صوتی است. این سیستم‌ها که از راه دور و با دریافت صدای افراد کار می‌کنند به کمک ساکنان با ناتوانی‌های خاص می‌آیند. افراد سالخورده که کمتر مستعد یادگیری کار با وسایل الکترونیکی هستند، می‌توانند از آنها برای کنترل سیستم‌های داخلی خانه، بررسی آب‌وهوا و تماس با خدمات اضطراری استفاده کنند. پتانسیل این دستیاران صوتی برای کمک به افراد نابینا و ناتوان حرکتی نیز بسیار زیاد است. تنها در سال ۲۰۱۹، چین ۸۵ میلیون دستگاه مجهز به دستیار صوتی فروخته است.

امنیت هوشمند در خانه‌ها

دوربین‌ها، ردیاب‌های حرکتی، حسگرهای شکست شیشه و در و پنجره، سنسورهای دود و رطوبت امکانات امنیتی ساختمان‌های هوشمند هستند که استفاده از آنها در سال‌های اخیر افزایش یافته است. تحقیقات نشان می‌دهد که از هر پنج مورد مرگ بر اثر آتش‌سوزی در خانه‌ها، سه مورد در خانه‌های بدون سیستم هشدار دود رخ می‌دهد. در شهرهای هوشمند، شبکه‌های نظارتی متصل و سیستم‌های واکنش اضطراری، تشخیص و واکنش سریع‌تر در برابر حادثه را امکان‌پذیر و ایمنی عمومی را تقویت می‌کنند.

دستگاه‌های هوشمند

جدا از موارد فوق، دیجیتالی‌شدن و اینترنت اشیا برای وسایل الکترونیکی خانه مانند ماشین لباسشویی، خشک‌کن، فر، اجاق گاز، رادیاتور، ماشین ظرفشویی و جاروبرقی و هوشمند ساختن آنها از مرزها فراتر رفته است. می‌توان همه این وسایل را در یک سیستم سفارشی واحد ادغام کرد تا با میزان استفاده و ترجیحات انرژی ساختمان سازگار شوند و مزایای قابل‌توجهی را برای کارایی فردی و همچنین افزایش بهره‌وری فضاهای شهری ارائه دهند.

 آینده‌ای خودپایدار

خانه‌های هوشمند به کمک صاحبان خانه می‌آیند تا وسایلی که فراموش کرده‌اند هنگام خروج از خانه خاموش کنند را خاموش کنند، با جابه‌جایی خودکار پرده‌ها با توجه به وضعیت خورشید، دمای داخلی خانه را برای خنک ماندن در تابستان و گرم ماندن در زمستان بهینه‌سازی کنند و امکان مشاهده مستقیم مصرف انرژی را برای آنها فراهم کنند تا به درک قابل توجهی از مصرف انرژی خانه خود برسند و آن را به حداقل برسانند. علاوه بر این، ادغام پنل‌های خورشیدی با شبکه محلی باعث کاهش ردپای کربن خانه‌ها می‌شود و خانه‌های هوشمند می‌توانند از حلقه‌های انرژی خودپایدار بین تولید، ذخیره و مصرف انرژی پشتیبانی کنند.

 هوشمندسازی ساختمان از دیدگاه بلندمدت

در حالی که فناوری‌های هوشمند باعث صرفه‌جویی فوری در انرژی می‌شوند، تأثیر طولانی‌مدت آنها بر حفظ منابع به عواملی مانند طول عمر سیستم و نیازهای تعمیر و نگهداری بستگی دارد. اصول طراحی پایدار و ارزیابی‌های چرخه طول عمر دستگاه‌ها، برای اطمینان از پایداری زیست‌محیطی زیرساخت‌های هوشمند در طول زمان ضروری است.

 از آنجایی که خانه‌ها و شهرهای هوشمند مقادیر زیادی داده در مورد رفتارها و ترجیحات ساکنان جمع‌آوری می‌کنند، نگرانی‌ها در مورد حفظ حریم خصوصی و امنیت داده‌ها بیشتر می‌شود. حفاظت از اطلاعات شخصی و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به سیستم‌های هوشمند، از جمله ملاحظات ضروری برای اعتماد و پذیرش طولانی مدت این خانه‌ها است.

 شهرهای هوشمند نوید انعطاف‌پذیری بیشتر در برابر تغییرات آب‌وهوایی و بلایای طبیعی را از طریق پایش بلادرنگ، تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده و زیرساخت‌های تطبیقی دارند. با این حال، دستیابی به انعطاف‌پذیری بلندمدت مستلزم سرمایه‌گذاری‌های مداوم در ارتقای زیرساخت‌ها، مشارکت جامعه و چارچوب‌های سیاستی است که پایداری و برابری را در اولویت قرار می‌دهند.

 گلوماک/ ‏ شانگهای

یک سیستم تصفیه و مانیتورینگ هوای پیچیده به‌عنوان اصلی‌ترین ویژگی هوشمند در ساختمان ۶۴۵۰ فوت مربعی گلوماک عمل می‌کند. از آنجایی که آلودگی هوا مدت‌ها مشکل مهمی در شهرهای اصلی چین بوده است، شرکت مهندسی Glumac هنگام بازسازی فضای اداری خود در شانگهای، که در طبقه سوم عمارت راکفلر ۱۰۰ ساله قرار دارد، کیفیت هوای داخلی را در اولویت اول قرار داد.

 دفتر مرکزی گلوماک در شانگهای نخستین پروژه انرژی، آب و کربن‌صفر در آسیا است که به لطف گواهی‌نامه LEED از نظر انرژی اعتبار پیدا کرده است.

 وسایل موسوم به «کم‌جریان» مصرف آب ساختمان را تا ۶۳ درصد کاهش داده‌اند، در حالی که سیستم‌های آب و بازیافت تقریباً سه برابر بیشتر از نیاز ساکنان انرژی تولید کرده‌اند. تمام انرژی مورد نیاز ساختمان توسط خورشید تولید می‌شود و بخش بزرگی از سازه با مفاهیم بیوفیلیک (طبیعت‌باره) طراحی شده است که با ایجاد فرصت‌های بیشتری برای تعامل با طبیعت، زیست‌پذیری و سلامت ساختمان را افزایش می‌دهد.

 یک برنامه تلفن همراه به نام RESET همچنین جزئیاتی در مورد ظرفیت گیاهان برای فیلتر کردن هوا ارائه می‌کند و به ساکنان ساختمان اجازه می‌دهد تا اطلاعات مربوط به کیفیت هوای داخل ساختمان را در زمان واقعی دریافت کنند.

 کریستال / ‏ لندن

هدف اصلی ایجاد این ساختمان دستیابی به حداکثر پایداری و خود کارایی بود. از نوآوری‌های این ساختمان می‌توان به استفاده مجدد از آب باران، به لطف استفاده از حسگرهای هوشمند نصب شده روی سقف ساختمان اشاره کرد. علاوه بر این، برای کاهش مصرف انرژی، کریستال دارای سنسورهای مؤثری است که تشخیص می‌دهد نور کافی برای روشن یا خاموش کردن روشنایی در هر اتاق وجود دارد یا خیر. نظارت بر مصرف انرژی و آب در این ساختمان هوشمند امکان کاهش هزینه‌های غیرضروری و جمع‌آوری داده‌های ارزشمند را فراهم کرده است که امکان پیش‌بینی‌های دقیق را نیز میسر می‌کند.