在世界应对气候变化的斗争中，可持续的建筑是其中非常重要的应对方案之一。无论在住宅、办公室、医院还是学校：现代化的智能楼宇不仅让生活更便利，而且有助于创造更加绿色的未来。除了使用天然材料、可再生资源及智能水资源管理，高能效也是可持续性建筑的一个重要方面。
根据国际能源署（2023年）的数据，全球的建筑占全球终端能源消费总量的30%，相应的碳排放占全球CO2排放总量的26%。电力在能源结构中所占的份额不断增长（目前已达35%）。这使得全球每年的电力消费总量达到约2.7万亿度。在节约用电和打造绿色建筑方面，我们有巨大的潜力。配备先进的技术、使用可再生能源的智能楼宇，能优化能源效率，提升使用者的幸福感和舒适度。微电子技术在这方面的贡献尤为重要：功率器件、传感器和微控制器可帮助节约大量能源，避免低效设备造成能源浪费，并使用可再生能源发电减少损耗。半导体促进了按需消费、状态监测和预测性维护等主要技术概念的发展。
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绿色建筑含义众多，远不止绿色幕墙和节能隔热。它们需要无数高科技解决方案作为一个系统共同发挥作用。开发商和投资者对符合ESG标准的房地产项目表现出日益浓厚的兴趣，这是推动绿色楼宇发展的动力之一。最早也最受瞩目的一个绿色楼宇项目，是2010年竣工的墨尔本Pixel大厦，它是世界上第一座碳中和办公楼。您熟悉的可能还有阿姆斯特丹的“The Edge”大楼，它是一座未来主义风格的办公大楼，利用太阳能电池板、雨水收集和智能设计来实现净零能耗。另外还有柏林立方，它被誉为“世界的现代化建筑”，是一座将技术系统与操作和用户数据连接起来的真正智能化楼宇。以“一切皆可追踪”为口号，大楼利用楼内3,700多个传感器为中央电子屏幕，一个人工智能系统平台，提供信息。这样就可以根据检测到的人数来调节供暖、制冷和通风输出。或者以海湾地区为例：在相对极端的环境条件下，许多项目都致力于发展注重整体性和以人为本的绿色建筑模式，采用优化的制冷策略，并最大限度地节约能源。
通过认证的环境传感器为绿色建筑助力
通风是空调的一个关键功能，而内置CO2传感器可带来实实在在的益处。传感器可测量室内的CO2浓度，并对风量作出相应的调整（按需控制新风）。可按房间内对新风的需求量供应新风。传感器还可独立于通风装置运行，通过打开和关闭窗户来指示何时从外面引入新鲜空气。这不仅能保证为员工、学生或患者提供高质量、健康的空气，还能人们对于制热和制冷需求。例如，带有环境传感器的通风系统可节约高达55%的能耗。若再算上智能恒温器和楼宇自动化系统，还可节约更多能耗。最近，英飞凌的CO2传感器（XENSIV™ PAS CO2）已达到国际公认的绿色建筑认证标准WELL和LEED对性能的要求。传感器有助于提升建筑绿色性能、达到11项认证标准（例如优化能源性能），从而帮助建筑在认证中获得高分。
新闻稿（2023）：PAS CO2传感器助力绿色建筑认证
视频：英飞凌的CO2传感器满足最高测量标准
源于自然
利用可再生能源高效发电和制热，是减少建筑物碳足迹的又一重要杠杆。这其中包括光伏和热泵等技术。
光伏
购物中心或写字楼等大型建筑通常都有可以安装太阳能电池板的大屋顶。挑战在于如何尽可能多地获取太阳能，并无损耗地传输或储存它。这种情况下，我们可借助逆变器中创新、可靠的微电子技术，如SiC功率器件和栅极驱动器，通过控制系统、传感器和连接系统的解决方案实现。这些英飞凌的半导体能确保太阳能被可靠、高效地利用、转换和储存。2022年，共有250万套新增太阳能系统安装了英飞凌的半导体，且预计未来几年这一数字还会不断上涨。
新闻稿：英飞凌与SolarEdge
了解更多信息：面向可再生能源的半导体
热泵
效率对于热泵至关重要。热泵的神奇之处在于能够利用环境中已有的热能，而无需制造热能。热泵将储存在土壤、地下水和空气中的热能传输给建筑物。这种方式意味着，热泵消耗的能量比它们最终送出的能量要少，从而实现能量净增。与储能系统结合时，热泵还能帮助解决可再生能源发电不稳定的问题。英飞凌不仅能提供面向可再生能源发电厂和储能系统的半导体解决方案，还能为智能高效型热泵的开发提供完整的产品组合，从电源模块、栅极驱动器、控制器到连接系统。
根据国际能源署的2050年净零排放情景，到2030年，全球安装的热泵总数将增加至约6亿套。
与英飞凌携手迈向低碳化之路：商用空调与热泵
寻找产品与解决方案：商用热泵
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防患于未然：防止设备和系统故障（比如电梯或空调故障），是实现高效节能的建筑物运营的关键。因此，绿色建筑需设法监测其系统和设备的状态（状态监测），以提前预测故障的发生，并进行预测性维护。置于设备内部或外部或房间内的传感器，可收集反映建筑物运行情况的数据。然后在物理设备或环境的精确数字孪生体中进行数据分析。如此，传感器可监测暖通空调（HVAC）的状态，及时发现提示性能下降、功耗增加或设备故障的偏离正常值。例如，在HVAC系统中，英飞凌的空气压力传感器可检测因过滤器堵塞而造成的风量下降，磁性电流传感器可提示电机故障，麦克风传感器可检测压缩机异常响声。
空调只是传感器可以进行状态监测和预测性维护的一个例子。在电梯、阀门和照明等其他重要应用领域，基于半导体的系统结合先进软件，可帮助实现无缝维护，确保建筑物应用顺畅高效地运行。
视频：英飞利助力智能楼宇实现预测性维护
智能楼宇有助于降低耗电量，支持以可持续的方式利用资源。巧妙部署的传感器系统可为智能楼宇奠定基础，允许传感器输入触发执行机构并自动决策；电源管理IC、单片机和安全IC也是连接现实世界和数字世界的关键环节。
传感器系统支持预测性维护、缩短停工时间和增强信息。它们可助力楼宇业主和用户降低成本，从而支持延长装置及已安装设备的使用寿命。
各式各样的创新解决方案支持现代楼宇实现节能，将这些建筑物改造为具有自主意识的环保智能建筑，帮助应对城市化和气候变化等挑战。功率半导体、单片机及不同类型的传感器能够显著降低能耗，为楼宇住户带来更多便捷，提升幸福感。
你知道吗，预计到2025年，全球智能家庭数量将达到5亿户？联网设备，如智能冰箱或空调，在给我们的生活带来便利的同时，也增加了能耗。面对气候挑战，我们需要找到富有智慧的方法来限制总能耗，特别是智能功能的能耗。这正是传感器的用武之地。有了它们，联网设备就可以直观地了解周围环境并相应地作出响应。我们称之为“情境感知”。这种能力不仅为智能家庭带来安全和便利，而且可以实现节能。传感器确保设备不是一直都开着，而是只在需要时才运行，其益处巨大：减少二氧化碳排放，延长设备使用寿命，降低成本。
单击右侧，探索三个传感器示例及其实际影响：
大家都认同，在大多数情况下，当家中无人时，或者当没有人在房间里或在电器附近时，电力消耗是不必要的。相反，当有人进入房间或在附近时，设备自动开启，如空调开始运行、灯点亮、音乐响起等，则会让人感到非常便利。能耗应当源自实际需求和房间占用情况。我们如何做到这一点？XENSIV™雷达传感器凭借其高灵敏度，能够检测到房间里的人员往来，从而相应地开启设备或将之切换至深度睡眠模式。这样一来，雷达传感器不仅有助于提升舒适度和用户体验（如：人到哪儿音乐就在哪儿响起），还可以优化许多智能家居应用的能耗。
你知道最新的电视技术创新吗？其中之一无疑是三星画壁电视。不用作电视机时，它的屏幕将展示艺术品，而不是“一片黑色”。2021型号采用了英飞凌XENSIV™ 毫米波雷达传感器。这款传感器可以检测到房间里是否有人，当房间内空无一人达到一定时长后，就会关闭艺术品模式。这不仅能延长OLED的使用寿命，还可以节约用电。
新冠肺炎疫情期间，对空气质量进行高效监测，变得尤为重要。除有益身心健康之外，专业的空气质量控制还有助于降低能耗。通过统计在场人数和测定二氧化碳浓度，传感器可用于控制智能通风系统。根据测定结果，计算出房间里需要的新鲜空气量并按需提供。在合适的时间开窗和关窗，也可以取得相同的效果。但这会削弱采暖和制冷效果。你知道吗？欧盟的建筑物和工业能耗中，有50%与采暖和制冷有关。其节能潜力十分巨大。譬如，配备XENSIV™ PAS CO2传感器的通风系统的节能潜力高达55%。结合智能温控器和楼宇自控系统，其影响更为显著。
许多智能设备（如门铃、摄像机、智能音箱等）都使用麦克风来记录声音、接收命令或输入，以及进行通信。大多数时候，这些设备处于待机状态，直到特定输入“唤醒它们”。正因为如此，内置XENSIV™ MEMS麦克风具有两种模式：在正常模式下，麦克风可提供最佳声学性能，支持清晰的音频输入。在低功耗模式下，麦克风能耗大幅降低，同时仍能“聆听”——主要接收“Alexa”或“Siri”等唤醒词，或开门声等触发音。一旦检测到此类输入，麦克风就会切换至正常模式，以实现最优音频拾取效果。智能音箱配有4个以上麦克风，并且有多达90%的时间是处于低功耗模式，这意味着其节能潜力十分巨大。
在理想的世界里，建筑物中的电气设备将无故障运行，并以最高效的方式消耗能源。当然，现实情况并非如此。传感器集成在系统的关键组件中，可以监测HVAC或照明等设备的状态。其采集的数据可能偏离正常值，这表明设备性能和效率有所降低。这样导致的结果是：昂贵的停工时间和较高能耗。随着设备老化及功能退化，其运行再也达不到最优性能，而这种情况可以被各种传感器检测出来。譬如，在HVAC系统中，DPS368气压传感器，可以检测到过滤器堵塞所导致的气流减少；TLI4971磁性电流传感器，可以指示电机故障；IM69D130麦克风，可以检测到压缩机异响。除实现状态监测之外，传感器还支持更进一步的应用：预测性维护。
智能感触、智能鼻子、智能耳朵和智能眼睛：这些英飞凌传感器从人类感官获得灵感，能够解读其周围环境，包括隐含的意图和情境。具备内置传感器的设备似乎能直观地理解人们想要它们做什么。正因如此，我们称这种智能技术为“直观感知”。传感器将现实世界和数字世界连接起来，让我们的生活不仅更便捷、更安全，而且更环保。
