隨著人口不斷增長、城市化進程加快，以及氣候變化成為人們首要關注的問題，對節能建筑的需求不斷增加，對智能建筑的需求也在不斷增加。僅在美國，商業建筑消耗的能源占美國總能源的19% 以上。HVAC系統占能源使用量的27%，照明占31%，因此最大限度地減少商業建筑的能源使用量可以產生很大的影響。
在美國，商業建筑消耗的能源占總能源的 19% 以上，因此最大限度地減少商業建筑的能源使用量可以產生很大的影響。
新建和改造項目都可以通過實施“智能”技術來節省能源。其中一項技術是占用傳感器。占用傳感器越來越多地用于節省照明和暖通空調系統的能源，并提高居住者的舒適度。而且它們也易于安裝、使用和維護。
但如何使用占用傳感器來節省能源呢？它們的實際影響是什么？將它們納入獨特的建筑或項目中值得嗎？接下來我們將詳細探討占用傳感器是什么、它們的優點、缺點或安全問題、它們節省了多少能源以及它們實際上如何節省能源。
什么是占用傳感器？
占用傳感器(也稱為運動傳感器、存在傳感器或空置傳感器)是監視物理空間以確定該空間中是否有人的傳感器。其中一些還具有人數統計功能(計數傳感器和運動傳感器)。占用傳感器可以連接到建筑系統，并根據空間中是否有人來打開或關閉照明或暖通空調(HVAC)。如果愿意的話，照明也可以根據占用情況進行調暗(取決于燈是否可調光)。
例如，所謂的兩級調光在停車場非常流行，因為在這樣的空間中完全關閉燈光并不理想，但調光仍然可以幫助停車場節省能源。本質上，兩級調光是指默認情況下將燈光設置為低亮度，但當檢測到運動時，空間中燈光的亮度會增加。
占用傳感器不僅用于檢測建筑系統是否應打開、關閉或調節，還用于數據收集。當占用傳感器收集數據時，如果這些數據得到正確利用，它也可以用來幫助人們提高生產力和效率。例如，占用傳感器數據可用于根據空間的使用頻率創建清潔時間表。這樣，每天使用的房間(如浴室)就會得到更頻繁、更徹底的清潔，而幾乎不使用的空間則可以減少清潔頻率(如請假員工的辦公室)。
占用傳感器可以在新建和改造項目中實施，以向照明和暖通空調系統添加自動化等智能功能。
人們可能會認為只有新的建筑項目才能成為智能建筑，但事實并非如此。占用傳感器可以輕松地在新建和改造項目中實施，以向照明和 HVAC 系統添加自動化等智能功能。這是個好消息，因為改造現有建筑物比拆除和更換建筑物更具成本效益且可持續。
占用傳感器的類型：不同占用傳感器的工作原理
市場上有多種不同類型的占用傳感器，具體選擇的類型取決于我們想要實現的目標。
被動紅外 (PIR)傳感器
這是最常見的占用傳感器類型，原因是其檢測存在的簡單性和匿名(且安全)方法。它是一種“被動”傳感器，通過檢測溫暖物體(如人或動物)何時進入其檢查來監控空間占用情況。這些傳感器還可用于生成匿名熱圖。不過，當 PIR 傳感器被玻璃墻等障礙物阻擋時，它們將無法工作。
這些“主動”(而不是被動)傳感器會發出人類和動物聽不到的高頻聲音，并且它們有一個麥克風來檢測回聲。根據反射聲音到達麥克風所需的時間，傳感器可以判斷是否有人在其“視野”中移動。超聲波傳感器可以比 PIR 傳感器覆蓋更大的區域，但它們也更敏感，因此它們經常會被風或通風變化等因素錯誤地觸發。
微波傳感器
微波傳感器比 PIR 傳感器有幾個優點：它們在所有溫度下都能一致地檢測運動，并且覆蓋范圍為 360 度(而 PIR 傳感器通常覆蓋范圍為 90 度)。然而，由于它們可以穿過墻壁感知運動，因此它們可能過于敏感，無法在較小的室內空間中準確使用。微波傳感器通過發射微波信號來工作(但不用擔心，它們是完全安全的)，因此它們被認為是“主動”傳感器。它們通過測量信號反射回傳感器所需的時間(稱為回波時間)來感知運動。這與超聲波傳感器的工作方式類似，但微波傳感器不使用聲波，而是使用電磁波。
聲學傳感器是另一種類型的傳感器，但它們不經常使用，因為它們也容易誤觸發。它們通過監視聲音(例如鍵盤輸入)來檢測空間中的人員，但它們通常會被背景噪音干擾，例如救護車在建筑物外行駛。一些傳感器是“混合”傳感器，這意味著它們使用多種類型的檢測技術。大多數此類傳感器依賴于至少兩種類型的檢測來確定空間是否被占用，但它們只需要確認一種類型的檢測即可保持燈“打開”。
選擇有線還是無線占用傳感器
傳感器也可以是有線的或無線的。有線傳感器被認為比無線傳感器更快、更可靠，因為有線傳感器不受距離或無線干擾的影響。這有助于提高數據收集的速度和一致性。然而，它們也更昂貴且安裝復雜。有線傳感器的成本可能會上升，具體取決于將其連接到建筑系統(如照明或暖通空調)所需的電線數量。此外，聘請合格的專業人員將它們連接到建筑物中的成本也可能很高。
另一方面，無線傳感器的電池需要定期更換，但無線設備技術的進步使得大多數傳感器的電池壽命達到 10 年以上。無線傳感器的主要優點是安裝成本非常低，安裝就像剝離并粘貼在墻壁或天花板上一樣簡單，然后對傳感器進行遠程編程，將其與照明或 HVAC 系統分組。
占用傳感器的應用：節省能源并提高生產力
占用感應可以節省能源，但在商業建筑中安裝占用傳感器還有許多其他好處。我們的社會正在擺脫大流行的影響，人們開始返回辦公室，所以現在是時候更好地了解我們的物理空間是如何使用的了。占用傳感器可以通過收集建筑物、房間和辦公桌利用率的數據來幫助我們做到這一點。可以分析這些數據以形成智能清潔時間表、適合生產力的辦公室布局等。
應用一：節能
在 2011 年的一項研究中，美國勞倫斯伯克利國家實驗室發布了對商業建筑照明控制節能的薈萃分析，發現占用感應在照明應用中可節省約 24% 的能源。占用傳感器還有助于保持商業建筑中照明和 HVAC 系統的能耗符合能源法規；“大多數商業建筑能源法規要求在不使用時關閉或減少照明”。占用感應可以通過幾種不同的方法來節省能源；包括通過需求控制的通風和照明。
需求控制通風 (DCV)由占用傳感器支持。HVAC 系統的規模是根據空間中的最大居住人數來確定的，但當空間尚未達到其最大容量時，就不需要這種最大的性能，這就是 DCV 的用武之地。通過使用占用傳感器和人數統計傳感器，可以收集有關空間使用情況的實時數據，并使 HVAC 系統自動化，使其僅在提供適當通風和理想溫度所需的情況下工作。
室內環境質量 (IEQ) 傳感器使 DCV 變得更好，它可以收集與空間的室內環境和空氣質量相關的溫度和其他參數的數據。例如，在封閉空間內舉行的大型聚會可能會變得非常溫暖。如果利用 IEQ 傳感器來感測溫度，則該數據可用于自動增強空間內的通風和空調，使其恢復到理想溫度。這如何與占用傳感器配合使用？可以通過自動化系統根據占用情況進行 HVAC 控制，以在空間內人員較多時增強通風和空調，反之亦然。
事實上， 通過根據實際占用情況調整建筑物的通風，每年可以減少 10% 至 40% 的能源成本。需求控制照明的工作原理相同；當空間被占用時，照明可以自動打開，當空間中不再檢測到有人時，照明可以自動關閉。
由于占用傳感器可以節省能源，其實施可為LEED認證提加分，并且可以通過 DCV 獲得更多積分。
占用傳感器不僅可以提高照明和暖通空調系統的效率，還可以幫助提高人們的工作效率。接下來讓我們深入探討一下。
應用二：改善居住者、租戶或員工體驗
到目前為止，我們已經介紹了占用傳感器如何用于檢測何時以及控制照明和通風。下一個層次是利用他們的數據收集功能來使空間的占用者受益。
想象一下：企業的員工在大流行后開始返回辦公室，雇主已經做好準備，在整個樓層分布了一些匿名、安全的占用傳感器，希望了解人們如何直觀地使用辦公室。通過這樣做，可以相應地調整辦公室和會議室，并將辦公桌和會議調整到對員工來說更舒適的位置。我們知道，人們越舒適，他們受到的干擾就越少，他們的工作效率就會提高。那么，這是如何運作的呢？
PIR 占用傳感器可以收集匿名、安全的數據，并將其發送到數字孿生(建筑經理可以查看可視化的占用數據、趨勢，甚至人工智能技術生成的潛在可行見解。然后，這些信息可用于優化建筑物的布局)空間以提高生產力，并提供會議室和辦公桌的實時可用性數據。
通過可用性數據，員工可以了解哪些房間、辦公桌等已占用和空閑，以方便使用。使用此類占用數據可以改善會議體驗人們在空間中工作或生活，還可以幫助識別建筑物的哪些部分不舒服，并且可以通過 DCV 進行優化并總體改善室內環境質量。
大多數建筑物都根據一致的日期或時間設定清潔時間表。這些清潔計劃很簡單，但通常效率低下。清潔時間表通常是根據建筑物一年中最繁忙的一天(即建筑物最需要清潔的時間)來制定的。按照這個時間表，當清潔工每天或每周清潔時，他們會清潔每個房間，就像這是一年中最繁忙的一天一樣。
動態清潔計劃就像按需控制的通風或照明，但用于清潔。使用占用傳感器，人們可以根據是否需要清潔特定房間或樓層來制定建筑物的清潔計劃。例如，浴室是人流量大的房間，有時很難保持衛生和原始。如果在浴室中使用匿名、安全的占用傳感器，則可以收集有關浴室一天中最繁忙時間的數據，并可以在該時間之后直接安排清潔工作。使用這樣的動態時間表是保持浴室清潔并最大程度地減少住戶投訴的更有效方法。
使用占用數據
如果確實認為占用傳感器可以使管理的建筑物受益，那么需要主要的主要事情是，沒有可操作見解的原始數據對大多數人來說是毫無用處的。占用傳感器非常適合收集數據，但除此之外，人們還需要一種方法來監控數據、查看可視化趨勢(以熱圖、圖表等形式)，并從該數據中獲得可操作的見解。通過將占用傳感器連接到云應用(最好與數字孿生集成)，數據可以通過無線網狀網絡傳輸到應用程序，然后使用應用程序上的軟件進行分析和解釋。
云應用會進行分析，是指集成軟件會查看傳感器數據點之間的相關性、因果關系和趨勢，并可以根據這些趨勢生成可操作的見解。例如，如果確定會議室的人流量很大(可能有 10 人或更多人，具體取決于軟件如何定義“人流量大”)，則應用程序可以通知用戶房間需要清潔，或者帳戶在生成動態清潔計劃時最繁忙的日子和時間。
通過使用占用傳感器來真實了解空間的使用情況，從而可以提高能源使用、辦公室布局和清潔計劃的效率。例如，當清潔計劃變得更加高效時，可以更有效地利用維護和清潔人員的時間。動態清潔計劃還將讓居住者更加舒適，并且按需控制的照明和暖通空調系統可以節省能源。
