ترموستاتهای هوشمند ترموستات هایی هستند که می توانند با اتوماسیون منزل مورد استفاده قرار گیرندووظیفه کنترل گرمایش خانه و / یا تهویه هوا را بر عهده دار شوند.آنها عملکردهای مشابهی را به عنوان یک ترموستات قابل برنامه ریزی انجام می دهند.زیرا به کاربر اجازه می دهند دمای روز خانه خود را در طول روز با استفاده از یک برنامه کنترل کند.
همچنین حاوی ویژگی های اضافی مانند سنسورها و اتصال WiFi است ، که باعث بهبود یافتن مشکلات مربوط به ترموستات های قابل برنامه ریزی است آنهایعنی ترموستات های هوشمند مانند یک ترموستات همراه متصل به اینترنت متصل هستند.آنها به کاربران اجازه می دهند تنظیمات گرمایشی را از دیگر دستگاههای متصل به اینترنت ، مانند لپ تاپ یا تلفن های هوشمند تنظیم کنند. این به کاربران امکان می دهد ترموستات را از راه دور کنترل کنند.این سهولت استفاده برای اطمینان از صرفه جویی در مصرف انرژی ضروری است. مطالعات نشان داده اند که خانواده هایی که دارای ترموستات قابل برنامه ریزی هستنددر واقع مصرف انرژی بالاتری نسبت به آنهایی که ترموستات های ساده دارند ، دارند زیرا ساکنین آنها را به طور نادرست برنامه ریزی می کنند یا آنها را کاملاً غیرفعال می کنند. ترموستات هوشمند همچنین دمای داخلی و خارجی را ضبط می کند ، زمان اجرای سیستم HVAC و حتی در صورت نیاز به تعویض فیلتر هوا،به شما اطلاع می دهد.این اطلاعات معمولاً بعداً در یک دستگاه متصل به اینترنت نمایش داده می شود. ترموستات دستی ترموستات های دستی (همچنین به عنوان ترموستات های آنالوگ نیز شناخته می شوند) قدیمی ترین و ساده ترین این نوع، ترموستات ها هستند. این ترموستات ها روی یک درجه حرارت تنظیم شده و تا تنظیم کاربر به طور دستی دما را تغییر نمی دهد. ترموستات برنامه پذیر ترموستات های قابل برنامه ریزی که برای اولین بار در دهه 1970 معرفی شده اند ،نوعی ترموستات است که به کاربر امکان می دهد در زمان های مختلف برنامه ای رابرای درجه حرارت های مختلف تنظیم کند. بیشتر ترموستاتهای قابل برنامه ریزی همچنین دارای ویژگی نگهدارنده ای هستند که برنامه را به حالت تعلیق در می آورند و به طور موثر ترموستات را به ترموستات دستی تبدیل می کنند.ایده ی ویژگی برنامه ریزی این است که کاربران در صورت عدم استفاده از خانه برای صرفه جویی در مصرف انرژی وهزینه ، دمای گرمتر یا خنک تری را تنظیم کنند. با توجه به این صرفه جویی در مصرف انرژی ،برخی از کدهای ساختمان وبرنامه های دولت نیاز به استفاده از ترموستات های قابل برنامه ریزی را دارند.متأسفانه به دلیل خطای انسانی در استفاده از این دستگاه ها ،در بسیاری از ترموستات های قابل برنامه ریزی استفاده غلط اساسا منجر به مصرف انرژی بیشتری نسبت به ترموستات دستی می شوند.
مشکلات مربوط به ترموستاتهای قابل برنامه ریزی
یكی از اهداف اصلی ترموستاتهای هوشمند ، كاهش مسائل مربوط به استفاده از ترموستات های قابل برنامه ریزی سنتی است. برای درک اینکه ترموستاتهای هوشمند چگونه این وظیفه را انجام می دهند ،مهم است که موضوعات مربوط به ترموستات های قابل برنامه ریزی و چگونگی تأثیر آنها بر مصرف انرژی را درک کنید بین سالهای 2008-2009 ، فلوریدا پاورولایت (FPL) 400 صاحبخانه را برای ترموستات های قابل برنامه ریزی فراهم کرد و الگوهای گرمایش و سرمایش آنها را تحت نظر داشت. از 400 شرکت کننده ، 56٪ از کاربران از ویژگی برنامه نویسی استفاده کرده اند در حالی که شرکت کنندگان باقیمانده برنامه ترموستات را برنامه نویسی نکرده وآنرا نگه داشته اند.مشخص شد کاربرانی که از ویژگی برنامه نویسی استفاده کرده اند در واقع 12٪ انرژی بیشتری نسبت به غیر برنامه نویسان مصرف می کنند. این میزان مصرف به دلیل سردرگمی با تنظیم برنامه،ازچرخه های کاری شبانه بالاترکه مربوط به نقاط تنظیم ترموستات پایین تر است (به عنوان مثال تنظیم دمای پایین تر) به سرعت افزایش می یابد. این مطالعه نشان می دهد که ترموستات های قابل برنامه ریزی لزوما در مصرف انرژی صرفه جویی نمی کنند. ترموستات هوشمند با خارج کردن کاربر از تصویر و تکیه بر حسگرها و رایانه ها برای صرفه جویی در مصرف انرژی تلاش می کند با این مسئله مقابله کند. مطالعه دیگری که روی این موضوع انجام شد،مشخص کرد که بزرگترین مشکل ترموستات قابل برنامه ریزی،انسانی است که از آن استفاده می کند. تكنولوژی موجوددر ترموستات قابل برنامه ریزی بدون تردید یكی از مهمترین عوامل در تعیین موفقیت ترموستات در صرفه جویی در مصرف انرژی است یا خیر. اما یک عامل به همان اندازه مهم، انسانی است که از ترموستات استفاده می کند. متأسفانه،بسیاری از افرادی که دارای ترموستات قابل برنامه ریزی هستند،نمی دانند چگونه از ترموستات استفاده کنند یااز تمام ویژگی هایی که ارائه می دهند استفاده نمی کنند.در یک مطالعه تعدادی مصاحبه،نظرسنجی و مشاهداتی انجام شد تا مشخص شود که اکثریت صاحبان ترموستات قابل برنامه ریزی از ترموستات برای اهداف مورد نظر خود استفاده نمی کنند. یک نظرسنجی آنلاین نشان داد که 89٪ از پاسخ دهندگان از ویژگی برنامه در ترموستات قابل برنامه ریزی خود استفاده نمی کنند. نتایج دیگر مصاحبه ها و نظرسنجی ها نشان می دهد که تعداد زیادی از مردم تصور غلط در مورد گرمایشی / سرمایش و استفاده از ترموستات های قابل برنامه ریزی دارند. تصور غلط این است که افراد معتقدند که گرم کردن همه زمانها کارایی بیش از زمان بندی گرما برای خاموش کرد دارد. تصور غلط دیگری که در این تحقیق مشاهده شد این است که خاموش کردن ترموستات به میزان قابل توجهی مصرف انرژی را کاهش نمی دهد. بااین تصورات غلط تصور می شود که ترموستات قابل برنامه ریزی خود می تواند تمام ابزارهای لازم را داشته باشد ، اما اگر کاربر از آنها استفاده نکند یا از آنها به طور نادرست استفاده کند ، در نتیجه این ترموستات ها در صرفه جویی در مصرف انرژی شکست می خورند.در نتیجه این مطالعات و مطالعات مشابه ، ستاره انرژی در دسامبر 2009 برچسب زدن خود را به ترموستات های قابل برنامه ریزی متوقف کرد. این هدف از ایده و ساخت ترموستات های هوشمند بود که با خارج کردن انسان از تصویر و ایجاد ترموستاتی که از محاسبات هوشمند استفاده می کند وارد بازار شود تا واقعاً کاهش مصرف انرژی و هزینه را برطرف سازد و هوشمندانه به این موارد رسیدگی کند
ترموستات هوشمند شبیه به ترموستات های قابل برنامه ریزی است به این معنا که دارای یک ویژگی برنامه ریزی هستند که به کاربران امکان می دهد برای زمان های مختلف روز دمای مختلفی را تنظیم کنند.علاوه بر این ویژگی، ترموستات هوشمند فن آوری های دیگری را نیز اجرا می کند تا میزان خطای انسانی در استفاده از ترموستات های قابل برنامه ریزی را کاهش دهد.ترموستاتهای هوشمند از حسگرهایی استفاده می كنند كه مشخص می كند خانه اشغال شده است یا خیر و می تواند تا زمان بازگشت سرنشین ،گرمایش یا سرمایش را به حالت تعلیق درآورد.علاوه بر این، ترموستات هوشمند از اتصال Wi-Fi استفاده می کند تا در هر زمان به کاربر دسترسی به ترموستات دهد.این فناوریهای اضافی ثابت کرده اند که ترموستات هوشمند در صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه کاربران موفق است.
تاریخچه
توسعه ترموستات هوشمند در سال 2007 با ایجاد ترموستات ecobee آغاز شد.بنیانگذار ecobee ، استوارت لومبارد، می خواست در مصرف انرژی صرفه جویی کند و ردپای کربن خانواده خود را کاهش دهد.لمبارد پس از فهمیدن اینکه گرمایشی و سرمایش بیشتر انرژی مصرفی خانه او را تشکیل می دهد،یک ترموستات قابل برنامه ریزی را بقصد تلاش برای کاهش مصرف کل انرژی خریداری کرد. لومبارد به سرعت فهمید که استفاده از ترموستات قابل برنامه ریزی دشوار است و غیرقابل اعتماد است.به دنبال مشکلات با ترموستات قابل برنامه ریزی ، وی اقدام به ایجاد یک ترموستات هوشمند کرد که موجب صرفه جویی در مصرف انرژی و استفاده آسان می شود.با این هدف ، شرکت ecobee در تلاش شد تا ترموستاتی را برای کاربران فراهم کند که با رفع مشکلات با ترموستات های قابل برنامه ریزی،در مصرف انرژی صرفه جویی کند.پس از ecobee ، EnergyHub نسخه خود را از ترموستات هوشمند در سال 2009 با ایجاد داشبورد EnergyHub منتشر کرد.بنیانگذار EnergyHub ، ست فرادرز تامپسون ، ایده ی داشبورد را از Prius خود گرفت. پریوس دارای صفحه نمایش در داشبورد بود که مسافت پیموده شده گاز را در زمان واقعی نشان می داد. تامپسون احساس کرد که یک خانه باید شرایطی داشته باشد که همین کار را انجام دهد.با توجه به این هدف ، تامپسون یک ترموستات ایجاد کرد که بتواند با کوره و وسایل خانه ارتباط برقرار کند تا میزان مصرف انرژی وراندمان و میزان هزینه آن را مشخص کند.این ترموستات همچنین قابلیت خاموش کردن وسایل و یا افزایش و کاهش دما را برای صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه دارد. درنهایت ، هدف این ترموستات نمایش مصرف انرژی در اختیار کاربران و صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه بود.در سال 2011 ، Nest Labs ترستوستات Nest Learning را تولید کرد. Nest Termostat با پرداختن به مشکلات ترموستات های قابل برنامه ریزی از طریق استفاده از فناوری بهتر، سعی در کاهش مصرف انرژی خانگی داشت.این فناوری جدید شامل پیاده سازی حسگرها ، الگوریتم ها ،یادگیری ماشین و محاسبات ابری بود. این فناوری ها رفتارها و ترجیحات سرنشینان را یاد می گیرند و دما را به سمت بالا یا پایین تنظیم می کنند تا سرنشین در هنگام خانه راحت باشد و هنگام خارج شدن از مصرف انرژی صرفه جویی کند. علاوه بر این ، Nest Termostat به Wi-Fi خانگی متصل می شود. این به کاربران امکان می دهد دما را تغییر دهند ، برنامه را تنظیم کنند و میزان مصرف انرژی را از طریق تلفن هوشمند یا لپ تاپ بررسی کنند. همه این ویژگی ها بخشی ازهدف Nest برای ایجاد ترموستات با کاربری آسان برای استفاده و صرفه جویی در مصرف انرژی و مصرف کنندگان بود.
قابلیت برنامه ریزی و برنامه خودکار
ویژگی برنامه ریزی قابل برنامه ریزی در ترموستات هوشمند شبیه به ترموستات های قابل برنامه ریزی استاندارد است. به کاربران این امکان داده می شود که برنامه خود را برای کاهش مصرف انرژی در هنگام دور بودن از خانه برنامه ریزی کنند. با این وجود مطالعات نشان داده اند که ایجاد دستی با یک برنامه ممکن است به صرفه جویی بیشتر انرژی صرفه جویی در نگه داشتن ترموستات در دمای معین منجر شود.برای جلوگیری از این مشکل ، ترموستات هوشمند همچنین ویژگی برنامه ریزی خودکار را ارائه می دهد.این ویژگی برای ایجاد برنامه ای نیاز به استفاد از الگوریتم هاوتشخیص الگوداردکه منجر به راحتی کارگران و صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. پس از ایجاد برنامه ، ترموستات نظارت بر رفتار سرنشینان را برای ایجاد تغییر در برنامه خودکار ادامه خواهدداد. با خارج کردن خطای انسانی از برنامه ریزی ، ترموستات های هوشمند می توانند برنامه هایی هوشمند ایجاد کنند که در واقع باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند.
سنسور
متخصصان در تلاش برای کاهش مسائل مربوط به خطای انسانی در رابطه با ترموستات های قابل برنامه ریزی، ترموستات هوشمند از سنسوری استفاده می کند که می تواند الگوهای اشغال را تعیین کند تا به طور خودکار دما را بر اساس الگوهای و رفتارهای سرنشین تغییر دهد.ترموستات Nest Learning به طور خاص از حسگرهای حرکت مادون قرمز (PIR) در داخل واحد استفاده می کند تا در نزدیکی ترموستات و از روبرو نیز عمل کند.این سنسور ترموستات را درمورد اشغال منازل آگاه می کند. در صورت عدم اشغال خانه ، ترموستات می تواند گرمایش / سرمایش را به حالت تعلیق درآورد تا سنسور دوباره فعال شود. این سنسور همچنین برای تعیین الگوهای اشغال برای ایجاد برنامه خودکار استفاده می شود. یک عضو مشبک در جلوی سنسور قرار می گیرد تا بصری پنهان شود و از سنسور حرکت PIR در داخل ترموستات محافظت کند. این مشبک همچنین به زیبایی ترموستات از نظر بصری کمک می کند. در حالی که این فناوری سنسور برای صرفه جویی در انرژی بسیار مهم است ، اما بدون نقص نیست. یکی از مهمترین مسائل این است که سنسور باید توسط شخصی که در جلوی یا نزدیک ترموستات قدم می زند فعال شود. این امکان وجود دارد که سرنشین در خانه باشد و جلوی سنسور عبور نکند. در این حالت ، ترموستات گرمایشی / خنک کننده را خاموش کرده و راحتی انسان را کاهش می دهد.
اتصال اینترنت
یکی دیگر از ویژگی های مهم ترموستات هوشمند توانایی اتصال آنها به اینترنت است. ترموستات های هوشمند با ماژول WiFi طراحی شده اند که به ترموستات امکان اتصال به شبکه خانگی و اداری کاربران و رابط را با یک درگاه وب یا برنامه تلفن هوشمند به کاربران متصل می کند ، به کاربران امکان می دهد واحد را از راه دور کنترل کنند. ویژگی WiFi همچنین توانایی ارسال گزارش در مورد مصرف انرژی و عملکرد سیستم HVAC را از طریق پورتال وب ، به کاربر در مورد بهره وری انرژی خود و نحوه مقایسه آن با سایر کاربران ترموستات هوشمند آگاه می کند. همچنین هنگامی که مشکلی با سیستم HVAC آنها یا زمان زمان نگهداری تجهیزات وجود دارد ، به کاربران هشدار می دهد.این ترموستات همچنین از اتصال WiFi برای نمایش شرایط فعلی هوا و پیش بینی هوا استفاده می کند.یکی دیگر از ویژگی های ارائه شده توسط برخی از ترموستات های هوشمند از طریق اتصال به اینترنت ، مکان یابی است. یکی دیگر از ویژگی های ارائه شده توسط برخی ازترموستات های هوشمنداز طریق اتصال به اینترنت، مکان یابی است. فایده داشتن ترموستات هوشمند با قابلیت Geofencing این است که از مکانی تلفن هوشمند کاربران استفاده می کند تا خانه را اشغال کند یا خیر. ترموستات هوشمند به جای استفاده از برنامه یا سنسور برای تعیین میزان حضور می تواند به مکان Geofence تکیه کند تا به سیستم HVAC بگوید که آیا نیاز به خاموش یا روشن بودن دارد.از آنجا که اکثر مردم تلفن های خود را با خود حمل می کنند ، امکان استفاده از Geofencing راهی مناسب برای تعیین الگوهای حضور است