智能家居能源管理解决方案带来的多重好处

能源使用的比排放系数。排放类型单位排放系数（2016）二氧化硫/kWh0.290二氧化氮/kWh0.440颗粒物/kWh0.017PM10g/kWh0.015二氧化碳/kWh0.230CO2kg/kWh0.516NOg/kWh0.013CH4（甲烷）g/kWh0.184挥发性有机化合物（VOCs）g/kWh0.017Mercurymg/kWh0.010Source:[99]。同样，每种排放类型的总环境效益(通过在参考案例中应用给定智能家居解决方案产生的EBe）可以基于聚合节能（方程式（7））：  ,（7） 式中，ec是表4中特定排放类型的排放系数。需要改进指标，使排放系数适应实际年值。我们预计，随着大数据的不断积累，这些利率将由公共当局确定【100–102】。在我们的分析中，该指标可以很好地代表房主的效率举措所产生的“最低个人环境影响”。结果我们制定了评估家庭自动化能效升级的节能、投资回报、社会影响和环境影响的指标。以下介绍了在阿尔及利亚阿尔及尔和德国斯图加特的一个家庭住宅10年模拟运行期间，这些指标的计算结果，其中存在两种不同的气候制度和两种不同的监管环境。4.1. 应用家庭自动化设备的节能影响表5以及图2和图3显示了与年度能耗相关的结果。图2：。

采暖、制冷、照明年能耗；阿尔及尔案例（kWh）。0500010000150002000025000300003500040004500050000基线低成本扩展总能耗其中：加热其中：冷却其中：照明21050001000015002000025000300003500004000045000500000基线低成本扩展总能耗其中：加热其中：冷却其中：照明图3。采暖、制冷、照明年能耗；斯图加特案例（kWh）。表5：。家庭自动化节能。城市场景节能【kWh】其中：供暖【kWh】其中：制冷【kWh】其中：照明【kWh】10年累计节能【MWh】阿尔及尔基线低成本安装延期安装11020stutgartbaselinelow-cost安装10092延期安装14222比较节能结果与年均消耗量（例如，对于德国的一户独户住宅，无需制冷的平均年耗电量为30.2 MWh【103】），很明显，在低成本安装方案中已经实现的节约相当于三年多的节能，同时提高了舒适度。4.2. 经济影响不足为奇，在应用指标时，节能影响直接转化为有形的经济影响（3）投资回收期；（4） 净现值和（5）内部收益率。结果汇总在表6中。我们给出了四舍五入的数值，以强调这些数字仅表示模拟的经济评估，而不是真实的价值。表6：。

经济指标汇总。投资回收期NPV（EUR）IRR（%）阿尔及尔·斯图加特阿尔及尔·斯图加特阿尔及尔·斯图加特低成本安装2年，4个月，2.5个月15026延长安装1年，9个月，2.5个月23918鉴于前期投资成本较低，通过家庭自动化实现的节能直接转化为以净现值和内部回报率表示的高利润总体投资。这一结果意味着，不实施家庭自动化的房主错过了一项非常有益的投资。请注意，我们计算的投资回收期对能源价格非常敏感。第12页，共21页第4.3条。衡量节能的社会层面的社会影响比制定其他指标更具挑战性。如第3节所述，我们认为额外可支配收入，即年度货币储蓄，是跟踪社会影响的关键指标。考虑到大量节能，这两种情况下的额外可支配收入都相当可观，如图4所示。图4：。额外可支配收入。整体生命周期分析再次强调了通过智能家居解决方案提高能源效率的社会效益，正如"Urge Vorsatz et al.和Kerr et al.【7,44,50】所讨论的。然而，当考察第一年可支配收入的变化时，阿尔及尔案例清楚地表明，需要为额外投资提供资金。这反映了能源效率的融资障碍，这阻碍了许多家庭参与提高能源效率的解决方案，因为他们被迫从短期角度生活。4.4. 环境影响关于智能家居解决方案产生的环境影响评估，我们在第3节中提出了指标（7）。

该指标将每种排放类型的环境排放系数应用于实现的节能。由此，可以粗略估计排放量和资源节约量。结果如图5和6.0500010000150000200025000基线低成本扩展CO2（kg）NO2（g）SO2（g）CO（g）CH4（g）挥发性有机化合物（g）图5所示。环境影响-阿尔及尔-500005000150002000025000300000阿尔及尔-斯图加特阿尔及尔-斯图加特低成本延长额外可支配收入（第1年）[EUR]额外可支配收入（10年累计）[EUR]21050001000012000250000基线低成本延长CO2（kg）NO2（g）SO2（g）CO（g）CH4（g）挥发性有机化合物（g）颗粒物（g）图6。斯图加特的环境影响。除了实施环境能效解决方案的总体好处外，上述结果还有助于个人切实参与环境福利。在我们的案例中，示范家庭可以获得认证，通过应用扩展的智能家居解决方案，它单独为减少约7.3吨二氧化碳当量的二氧化碳排放作出了贡献。（阿尔及尔）和5.7吨二氧化碳当量。（斯图加特）。类似的考虑也适用于其他温室气体和当地空气污染物，这代表了公民和地方当局的强烈关注。这一好处是采用智能家居解决方案的进一步动机，从而节约能源并最大限度地减少个人对环境的影响。讨论我们模拟了在德国和阿尔及利亚两种不同气候条件和两种不同监管环境下，家庭自动化在10年的能源消耗生命周期内，通过照明、供暖和制冷提供的效率效益。

德国属于大陆性气候（Koeppen-Geiger分类Cfb），而阿尔及利亚属于地中海气候（Csa分类）。德国房主支付的能源价格由市场决定，并收取网络费用，以资助向可持续能源的过渡；阿尔及利亚房主支付的能源价格由国家补贴支持。我们制定了一套效率效益指标，能够同样好地服务于生活在这两种不同条件下的房主的利益。虽然我们的模拟无法详细比较两国提供的效益，但我们的研究结果清楚地表明，能效投资回报率对能源政策选择高度敏感，如能源税或建筑翻新标准。5.1. 房主福利指标我们已经表明，房主可获得的经济效益指标可以通过利用成本效益分析中确立的一组标准指标轻松得出【104】。我们已经表明，将比排放转换系数应用于节能可以让人们对效率方面的个人投资对环境的影响有一个有意义的了解。这是一种方法，允许房主评估其能源决策对环境的影响，其范围和详细程度远远超出了两国目前对二氧化碳减排的标准估计。这些细节满足了房主对家庭能源未来更积极参与的愿望。

我们还表明，能效效益可以定位在房主的经济和环境自身利益范围内，从而使能效投资具有决定性的吸引力。在21项调查中，我们的调查结果中有14项还显示了社会福利投资的正回报，然而，这并不能用标准指标轻易量化。所有类别的好处都高度相关，再次强调有必要扩大宣传活动，包括全面评估能源效率带来的各种好处。目前，阿尔及利亚和德国政府都没有利用这一机会向其公民宣传家庭通过提高家庭能源效率可以获得的个人多重利益。非侵入性推广可以通过建立在线计算工具来实现，这些工具可以获取房主可以获得的全部利益。考虑到我们应用的指标已建立良好且易于使用，可以将其纳入现有的在线工具中，以进一步向采取措施提高能源使用效率的个人房主提供个人利益。我们的研究结果与宏观经济研究一致，宏观经济研究表明，多重效益分析如何使能源效率的理由更加充分[1,7,46,50105-110]。这一原则在宏观经济层面的文献中得到了很好的确立。我们的研究结果表明，对于个人房主来说，多重效率效益也是切实可行的。我们发现，扩展智能家居技术的使用在所有指标上都能带来可观的效益，但即使是低成本的安装也能为个人房主带来引人注目的经济效益。

个人房主越能认识到并通过改善能源使用管理实现其家庭可获得的多重利益，国家就越容易实现其长期能源政策目标。5.2. 局限性和进一步研究由于几个原因，我们的研究结果只能作为房主层面多重能效效益作用的一个近似值，但它们显然需要后续研究进一步阐述。我们的分析仅从文献中已知的福利类别中确定并应用了一部分相关指标。有必要扩大社会影响指标，以便获得健康改善、家庭安全和乘客舒适度改善等好处。考虑到这些方面在智能家居系统的家庭购买决策中所起的关键作用，这一点尤为重要【111】。我们还选择只模拟一个家庭配置，即两层单户家庭，有两个卧室和一个浴室，代表一个普通的初始家庭，对于许多家庭来说，这是他们终身的家。我们使用一组标准化的模板设置对这个家进行建模。虽然这确实代表了两国节能潜力最大的住宅类型，但我们的工作最好作为扩展其他住宅类型调查的起点。能源效率的多重好处的积极影响对所有业主都具有说服力。我们的模拟只模拟了两种气候状况和两种监管环境。随后的研究可以进行敏感性分析，以评估能源价格变化、贴现率和房主回报预期对我们指标的影响。

我们的模拟也没有将环境影响货币化，因为我们的一套效益指标只能反映对空气污染物的影响。然而，即使没有货币化，我们的研究结果也表明，对于房主来说，他们可以通过提高房屋的能效来改善环境足迹。6、结论和建议我们模拟了智能家居解决方案带来的能效多重效益。文献中主要的宏观经济研究方向将房主的担忧抽象为总体概率。相反，我们选择研究对个人房主的影响，他们决定投资于能效【112】。根据已建立的多效益分析路线，我们得出了房主的影响指标，然后我们分析了阿尔及利亚北部和德国南部气候区和监管环境中一个模型独户住宅10年的能源使用寿命。我们编制了21个已确立且易于使用的效益指标中的15个，以评估智能家居解决方案的经济、环境和社会效益。我们发现，房主在资源利用、投资机会和社会影响方面可以获得货币化收益，在缓解气候变化方面也可以获得量化收益。我们研究建议的进一步研究将更详细地调查社会和环境影响指标。指标的质量取决于它如何全面地捕捉相关福利类别的影响。社会影响是一个特别具有挑战性的指标，这意味着未来的研究将取得丰硕成果。我们的调查结果也提出了政策建议。

对于那些使用智能技术提高家庭能源效率的房主来说，这是一个值得讲述的故事。可以公平地说，政策目标将更加接近单个房主的自身利益，这些房主越了解他们从能源效率中获得的多重利益。特别是，推出智能电表和定义智能家居标准的监管流程可以通过以下几种方式实现：（1）升级现有的能效在线计算工具，以显示全套多重效益；（2） 随着目前智能电表的推出，标准和现场测试也随之推出，因此计量和传感器数据可用于量化额外的效益；（3） 调整政府支持计划，以促进实现多重利益，例如以最低成本的政府投资为能源贫乏家庭提供“急救”家庭自动化投资支持。目前的模拟工具涵盖了能源和二氧化碳排放，或效率投资的经济回报，可以扩大到涵盖全套多重效益。随着智能电表和本地传感器大数据的出现，我们的模拟方法不仅可以扩展到涵盖广泛的多重利益，还可以提高房主在评估投资决策时进行全面假设分析的能力。作者贡献：概念化、M.R.、D.D.和R.L。；方法学，R.L.，M.R。；软件，D.D.，R.L。；软件验证，D.D.，R.L。；正式分析，R.L.、M.R.和D.D。；数据整理，R.L。；撰写原稿，审查和编辑，M.R.、R.L.和D.D。；可视化，R.L。；资金收购，D.D。

和M.R基金：目前的捐款是在阿拉伯-德国青年科学和人文学院（AGYA）的框架内开发的，部分是在德国努尔廷根-盖斯林根大学和阿尔及利亚CERSIT研究中心。它利用了德国联邦教育和研究部（BMBF）拨款01DL16002以及阿尔及利亚高等教育和研究部的财政支持。作者非常感谢这种支持。利益冲突：作者声明没有利益冲突。参考文献1共21篇，第16篇。IEA国际能源机构。获取能效的多重好处；IEA：巴黎，法国，2014年。IEA国际能源机构。能源价格和税收；经济合作与发展组织：法国巴黎，2009年。3、林格尔，M。；Knodt，M.《欧洲能源联盟的治理：2016年冬季一揽子计划的效率、有效性和接受度》。能源政策2018，112209–220，内政部：10.1016/j.enpol。2017.09.047. 4、欧盟委员会。能源联盟州；COM（2015）572最终版本；欧盟委员会：比利时布鲁塞尔，2015年。5、欧盟委员会。能源联盟国家附件。作为能源联盟治理的一部分，就国家能源和气候计划向成员国提供指导；COM（2015）572最终版和{SWD（2015）08}、{SWD（2015）209}、{SWD（2015）217á243}；欧盟委员会：比利时布鲁塞尔，2015年。6、欧盟委员会。专员阿里亚斯·卡涅特在里斯本理事会“建立有效的能源联盟”上的讲话；演讲15/4439；欧盟委员会：比利时布鲁塞尔，2015年。7、克尔，N。；Gouldson，A。；Barrett，J.《能效政策的基本原理：评估对能效改造政策多重效益的认识》。