丁 艷
(湖南工業(yè)大學(xué) 包裝設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院,湖南 株洲 412007)
在資源枯竭、生態(tài)退化和環(huán)境惡化的當(dāng)代社會(huì),低碳智能、可持續(xù)發(fā)展有利于改善這種局面。在對(duì)能源和氣候變化的影響因素中,住宅工業(yè)是最主要的影響因素之一。隨著農(nóng)村生活水平的日益提高,鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民對(duì)住房的要求已不低于城市,而低碳智能住宅的應(yīng)用,有益于小城鎮(zhèn)的建設(shè)和發(fā)展,能夠滿足當(dāng)代小城鎮(zhèn)居民生活水平日漸提高的需要,也有利于創(chuàng)造低碳節(jié)能、智能宜居的社會(huì)主義新農(nóng)村。
低碳住宅是指住宅建筑具有低碳環(huán)保的功能,即在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和住宅物使用的整個(gè)生命周期內(nèi),減少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量。達(dá)到建筑與人、人與環(huán)境、建筑與環(huán)境和諧發(fā)展的全面實(shí)質(zhì)低碳要求[1]。它不僅包括住宅建筑材料以及施工過(guò)程的低碳,而且還包括住宅物使用過(guò)程中的低碳,即在使用過(guò)程中盡量減少消耗能源。低碳住宅能夠很好地解決住宅高能耗的問(wèn)題。
低碳住宅是一個(gè)節(jié)能、循環(huán)的住宅體系,它是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),通過(guò)組織建筑內(nèi)外空間中的各種物質(zhì)因素,使物質(zhì)、能源在建筑生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換,獲得高效、低耗、無(wú)廢、無(wú)污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境,從而為人們創(chuàng)造一種節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適、講求效率的居住環(huán)境。
人類(lèi)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字信息化時(shí)代,無(wú)孔不入的數(shù)字化信息,不僅改變著人們工作、商務(wù)的模式,也開(kāi)始全面改變?nèi)藗兊纳罘绞?。隨著地球不可再生資源的日益匱乏,應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)、環(huán)境效應(yīng)等技術(shù)與材料的研究與應(yīng)用,智能設(shè)備與智能房屋相互適應(yīng)的設(shè)計(jì)以及與之相關(guān)的技術(shù)的研究,將使智能住宅走上可持續(xù)發(fā)展的軌道。
智能住宅是以綜合布線為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為橋梁,綜合配置建筑物內(nèi)的各種功能子系統(tǒng),全面實(shí)現(xiàn)對(duì)通信系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、建筑物內(nèi)各種設(shè)備(空調(diào)系統(tǒng)、供熱供水系統(tǒng),變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯、消防系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng),出入管理系統(tǒng))的綜合管理,將智能型計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代高科技與住宅建筑藝術(shù)完美結(jié)合所建造的新型住宅[2]。
智能住宅是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物,是隨著智能化技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和人們的需要不斷增長(zhǎng)、完善和發(fā)展形成的。智能住宅在美國(guó)、日本和歐洲等地有很大的發(fā)展,而國(guó)內(nèi)的智能化建筑多用于辦公樓、醫(yī)院、城市小區(qū)的建設(shè)等?,F(xiàn)在村鎮(zhèn)住宅多以人們自愿建設(shè)為主,沒(méi)有統(tǒng)一的模式,這在很大程度上造成了資源浪費(fèi),不利于節(jié)能減排。智能住宅的應(yīng)用,有利于提升與改善村鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展,改善村鎮(zhèn)居民的居住和生活條件。
低碳智能住宅指運(yùn)用低碳建筑材料、低碳技術(shù),在減少碳排放量的同時(shí),用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等智能技術(shù)對(duì)住宅進(jìn)行綜合布線及能源管理,用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能,通過(guò)智能技術(shù)與低碳住宅各功能的完美結(jié)合,形成新的住宅體系,以實(shí)現(xiàn)低碳住宅智能化的要求,創(chuàng)造更宜居的環(huán)境。
低碳智能住宅是改善人類(lèi)居住環(huán)境產(chǎn)生的必然結(jié)果,是未來(lái)住宅建設(shè)的方向。在低碳智能住宅建設(shè)中綜合運(yùn)用低碳技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng),將兩者結(jié)合,使人居環(huán)境更加健康舒適和綠色低碳。
小城鎮(zhèn)建設(shè)是中國(guó)特色城鎮(zhèn)化道路的重要組成部分,是小城鎮(zhèn)各種要素的創(chuàng)立或組合,也是一定區(qū)域內(nèi)小城鎮(zhèn)體系的設(shè)置、改造和發(fā)展的過(guò)程。在這一過(guò)程中,離不開(kāi)住宅建設(shè)。同時(shí),我國(guó)城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,使得我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)迎來(lái)了住房建設(shè)的熱潮。然而,在住房建設(shè)的過(guò)程中,出現(xiàn)了許多問(wèn)題,如簡(jiǎn)單地將城市建筑模式植入農(nóng)村,并試圖調(diào)整資源平衡,因而出現(xiàn)了“千村一面”或“一村萬(wàn)貌”的現(xiàn)象。[3]具體來(lái)說(shuō),存在以下問(wèn)題:
第一,在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)規(guī)劃上,造型和平面布局比較自由,住宅布局缺乏統(tǒng)一性。我國(guó)小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)在整體的布局朝向上通常比較散亂,沒(méi)有秩序感。由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃,加之一些居民在住宅旁隨意建造雜屋,造成住宅用地占地規(guī)模大,土地浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
第二,在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)結(jié)構(gòu)上,現(xiàn)有的小城鎮(zhèn)住宅一般結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,外觀結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一,缺乏立體感,樣式不新穎。由于在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)中自建住宅占大部分,缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì),因此造成城鎮(zhèn)天際線不協(xié)調(diào),影響城鎮(zhèn)的整體空間美感和城鎮(zhèn)的整體規(guī)劃。
第三,在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)用材上,由于居民缺乏低碳用材意識(shí),其在建房過(guò)程中一般采用中國(guó)傳統(tǒng)的建房材料——磚為主,而燒制磚的過(guò)程會(huì)造成大量的能源資源消耗,同時(shí)造成大量的碳排放,與我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)背道而馳。此外,中國(guó)現(xiàn)有絕大部分小城鎮(zhèn)住宅外觀用材不統(tǒng)一,在建造過(guò)程中根本不考慮其色彩與周?chē)ㄖ纳{(diào)是否統(tǒng)一,導(dǎo)致城鎮(zhèn)面貌不和諧,影響城鎮(zhèn)面貌的美感。
第四,在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)技術(shù)上,小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)缺乏統(tǒng)一的建筑標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范,建造技術(shù)簡(jiǎn)單、缺乏科學(xué)性,加之小城鎮(zhèn)居民的經(jīng)濟(jì)收入不穩(wěn)定,不能滿足高技術(shù)、高投入的住宅建設(shè)需要,因此,在城鎮(zhèn)建設(shè)中,建筑標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范遭到嚴(yán)重忽視,甚至連最起碼的熱工性能及防潮防腐措施也被忽視了,從而導(dǎo)致小城鎮(zhèn)住宅保溫隔熱性能差、能耗大、舒適度低。由于我國(guó)住宅低碳智能技術(shù)起步較晚,技術(shù)不夠成熟,研發(fā)不均衡,市場(chǎng)前景不確定。
第五,在小城鎮(zhèn)低碳智能住宅建設(shè)推廣上,推廣宣傳力度嚴(yán)重不足。當(dāng)前,我國(guó)村鎮(zhèn)居民住宅節(jié)能意識(shí)非常薄弱,加之節(jié)能科技產(chǎn)品大多價(jià)格昂貴,在節(jié)能與價(jià)格面前,民眾通常選擇低價(jià)的產(chǎn)品,這種對(duì)低碳智能住宅的不重視,不利于低碳智能住宅的普及。
目前,我國(guó)小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)很不理想,從規(guī)劃到技術(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市住宅建設(shè),更不用說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家的小城鎮(zhèn)建設(shè)相比較了。為了小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展,必須建立新的住宅標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化,推動(dòng)城鎮(zhèn)人居環(huán)境的改善。
我國(guó)人均溫室氣體排放量不高,2008 年我國(guó)碳排放為68.00 億噸,2011 年增加了9.9%[4]。但是,由于全球?qū)夂蜃兓瘑?wèn)題關(guān)注度的提高,我國(guó)已成為氣候變化問(wèn)題的焦點(diǎn)地區(qū)。我國(guó)住宅相關(guān)能耗(包括住宅能耗、生活能耗、采暖空調(diào)能耗等)已經(jīng)超過(guò)工業(yè)成為社會(huì)第一能耗大戶(hù),建筑能耗占總能耗的比例大約為27%[5]。我國(guó)每建成1 平方米房屋,約釋放出0.8 噸碳。截至2010 年,我國(guó)存量建筑總面積430 億平方米,而真正意義上節(jié)能建筑只有29.3 億平方米。另外,每年新增住宅面積16 億~20 億平方米。每年新建住宅中,99%以上是高能耗住宅[6]。因此,提升小城鎮(zhèn)住宅的低碳化效益水平,在我國(guó)小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)中建造低碳智能住宅前景巨大。
我國(guó)低碳住宅技術(shù)從20 世紀(jì)80 年開(kāi)始,至今已得到較大發(fā)展,這種發(fā)展大多存在于城市住宅體系中,而在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)中有待開(kāi)發(fā)與推廣。國(guó)家“十二五”規(guī)劃提出加大對(duì)村鎮(zhèn)的低碳發(fā)展,為村鎮(zhèn)住宅低碳智能建設(shè)提供了一定的條件,使其具有一定的可行性。第一,國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策的推廣及為農(nóng)村危房改造提供各種配套資金,為村鎮(zhèn)住宅建設(shè)提供了一定的基礎(chǔ)條件,也具有了一定的推廣性;第二,由于國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保、科技智能的重視和社會(huì)發(fā)展的客觀需要,各級(jí)政府加大了宣傳力度,有效的宣傳使低碳智能住宅建設(shè)的觀念逐漸被人們所接受,這是直接推動(dòng)低碳智能住宅建設(shè)的有利條件;第三,國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們經(jīng)濟(jì)收入水平的不斷提高,使得居民有一定的能力承受低碳住宅建設(shè)的經(jīng)濟(jì)成本,這是建設(shè)低碳智能住宅的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和物質(zhì)支撐;第四,隨著低碳技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟,人們可以有效利用各種資源,優(yōu)化住宅空間構(gòu)成,完善各住宅空間的交互與連接,為低碳智能住宅建設(shè)提供了技術(shù)保障。城市低碳智能住宅的起步為小城鎮(zhèn)的低碳智能住宅建設(shè)開(kāi)辟了先河,使低碳智能住宅在村鎮(zhèn)建設(shè)中成為可能。
Atika 住宅是歐洲低碳智能住宅的試點(diǎn)項(xiàng)目,在西班牙的畢爾巴鄂市(Bilbao)組裝成型。Atika將未來(lái)的居住理念、綠色建筑設(shè)計(jì)、可持續(xù)發(fā)展的城市等設(shè)計(jì)理論相結(jié)合,運(yùn)用了斜屋頂技術(shù)、低能耗策略、全方位的太陽(yáng)能系統(tǒng)(不僅是取暖,同時(shí)包括降溫)、樓宇智能化管理體系以及模數(shù)化技術(shù)而建造。圖1 所示為Atika 住宅外觀圖。
圖1 Atika 住宅外觀
Atika 住宅的外形呈現(xiàn)為“Z”字形,其內(nèi)部與傳統(tǒng)的地中海建筑一樣,為圍繞中庭分布的居住空間。中庭包括遮陽(yáng)系統(tǒng)、水面和植物,這些可成為微氣候調(diào)節(jié)器。Atika 住宅整體被劃分為兩個(gè)主要的分區(qū):首層是一個(gè)展示空間,它與現(xiàn)有的任何一幢平屋頂?shù)淖≌ㄖ翢o(wú)區(qū)別;屋頂層則為Atika住宅的典型中庭式平面同時(shí)結(jié)合一系列的坡屋頂。這種設(shè)計(jì)不但能夠增加居住面積,而且能夠更好地保護(hù)下層已有的建筑空間。Atika 住宅內(nèi)部空間功能分布如圖2 所示。
圖2 Atika 住宅內(nèi)部空間功能分布
根據(jù)西班牙畢爾巴鄂市冬天溫暖、夏天炎熱的氣候條件,Atika 住宅在不同的位置設(shè)置窗戶(hù),以最大限度地收集陽(yáng)光,減少能源消耗。在夏季,通過(guò)不同的屋頂坡度,避免強(qiáng)烈的直接日照,在得到舒適而充足的光線下,減少了日照的熱量。Atika 住宅在設(shè)計(jì)中充分考慮了四季氣候的不同,依據(jù)空氣流動(dòng)的原理,在上部的坡屋頂上設(shè)計(jì)有南北向的窗戶(hù)作為出氣口,下部房間的四面墻都開(kāi)有窗戶(hù),選擇性地作為入氣口,通過(guò)不同的方位來(lái)調(diào)節(jié)通風(fēng)的溫度與濕度,如圖3 所示。
圖3 Atika 住宅溫度與濕度調(diào)節(jié)圖
在用材上,Atika 住宅的外部以鋼架結(jié)構(gòu)為主,以減少建筑垃圾的產(chǎn)生,通過(guò)加強(qiáng)外墻的厚度與密度來(lái)達(dá)到保溫與隔熱的目的。室內(nèi)的屋頂全部為白色涂料板,以最大限度地反射來(lái)自屋頂和窗戶(hù)的自然光,同時(shí)利用上部懸挑的建筑構(gòu)件或者窗戶(hù)上的百葉來(lái)形成陰影,并利用狹窄的走廊和陽(yáng)臺(tái)來(lái)確保陰影面形成與空氣的流通。Atika 住宅設(shè)計(jì)有循環(huán)流動(dòng)的水流系統(tǒng),以達(dá)到降溫的效果。地板采用比熱高的套磁面磚,日間可以蓄熱,并在夜間釋放出來(lái),最大限度地達(dá)到節(jié)能低碳的要求。圖4 所示為Atika 住宅走廊的一角。
圖4 Atika 住宅走廊一角
在智能上,Atika 住宅采用了自動(dòng)化電子遙控裝置來(lái)輔助控制能源。臥室北面的頂窗裝有雙層窗戶(hù),其他的窗戶(hù)則都配有滾動(dòng)百葉。這些設(shè)備全部由人工或預(yù)設(shè)的自動(dòng)設(shè)備控制,通過(guò)對(duì)溫度、時(shí)間、季節(jié)的提前設(shè)定,來(lái)遙控窗、門(mén)、遮陽(yáng)板等設(shè)備的開(kāi)啟與關(guān)閉,從而調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。Atika 住宅的自動(dòng)化電子遙控裝置與智能家居控制設(shè)備結(jié)合起來(lái),使住宅環(huán)境更舒適、更安全,從而保證了住宅建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
比爾·蓋茨的私人湖濱住宅前臨水、后倚山,體現(xiàn)了他個(gè)人對(duì)舒適生活與張揚(yáng)個(gè)性的追求。他的住宅已經(jīng)將智能化與低碳兩者很好地相結(jié)合,是“未來(lái)之屋”的發(fā)展方向。當(dāng)然,這種高檔的住宅設(shè)施造價(jià)高昂,但在一定程度上對(duì)于我國(guó)小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)提供了借鑒。
比爾·蓋茨的私人湖濱住宅周?chē)鸀槊艿牧帜荆性鷺仒?shù)、楓樹(shù)和道格拉斯冷杉等,在保持其自然外觀的同時(shí),能很好地調(diào)節(jié)住宅周?chē)臏囟扰c濕度。住宅的框架以木架結(jié)構(gòu)為主,是天然可再生無(wú)污染材料,屋頂用不銹鋼為主材,以減少建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染,環(huán)保耐用又省力。
比爾·蓋茨的私人湖濱住宅內(nèi)的信息化、智能化程度非常高,其每個(gè)空間的設(shè)施均可迎合人的意愿而自動(dòng)完成。房?jī)?nèi)的所有電器設(shè)備均連接成一個(gè)絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的家庭網(wǎng)絡(luò):住宅的大門(mén)設(shè)有氣象情況感知器,電腦可根據(jù)各項(xiàng)氣象指標(biāo),控制室內(nèi)的溫度和通風(fēng)的情況。住宅門(mén)口安裝了微型攝像機(jī),除主人外,其他人欲進(jìn)入門(mén)內(nèi),必須由攝像機(jī)通知主人,由主人向電腦下達(dá)命令,大門(mén)方可開(kāi)啟;亦可通過(guò)內(nèi)置微晶片的胸針進(jìn)行識(shí)別,佩戴胸針者會(huì)被允許進(jìn)入,胸針還可預(yù)先設(shè)定溫度、濕度、燈光、音樂(lè)、畫(huà)作等條件,主人無(wú)論走到哪里,內(nèi)置的傳感器就會(huì)將這些資料傳送至Windows NT 系統(tǒng)的中央電腦,將環(huán)境調(diào)整到極為舒適的程度。住宅內(nèi)通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)日照、溫度、濕度等因素加以調(diào)整改變,實(shí)現(xiàn)能源管理,更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。圖5 所示為比爾·蓋茨私人湖濱住宅外景。
圖5 比爾·蓋茨私人湖濱住宅外景
我國(guó)在小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)中,可在功能、技術(shù)到用材上對(duì)以上案例加以借鑒與利用。為了減少建造住宅帶來(lái)的能源消耗,利用鋼架結(jié)構(gòu)等可循環(huán)材料進(jìn)行組裝建造,既可減少建筑垃圾,又可降低能源消耗,利于未來(lái)小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)和城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)人居環(huán)境需求,建立符合現(xiàn)代居住要求的智能體系,在滿足人居心理的同時(shí)使能源資源利用最大化,實(shí)現(xiàn)資源管理,減少能源浪費(fèi)。
低碳智能住宅是未來(lái)小城鎮(zhèn)的理想住宅,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。低碳智能住宅應(yīng)用于小城鎮(zhèn)住宅建設(shè)中不僅是一大嘗試,也是全新的挑戰(zhàn)。低碳智能農(nóng)宅的建設(shè)不僅有利于改善農(nóng)民的生活質(zhì)量,使其獲得一種高效、低耗、無(wú)廢、無(wú)污、生態(tài)平衡的住區(qū)環(huán)境,創(chuàng)造節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適、講求效率的生活條件,而且能減少人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放,避免環(huán)境惡化,優(yōu)化居民的人居環(huán)境。
低碳智能住宅能更好地實(shí)現(xiàn)國(guó)家城鎮(zhèn)一體化和等值化目標(biāo),有利于建成社會(huì)主義新型美麗城鎮(zhèn)。但低碳智能住宅應(yīng)用于小城鎮(zhèn)建設(shè)中還存在一些問(wèn)題,小城鎮(zhèn)居民收入有限,較難承受相對(duì)高昂的建造材料及技術(shù)應(yīng)用的成本。雖然國(guó)家節(jié)能環(huán)保、以城帶鄉(xiāng)、農(nóng)房改造等政策的推廣提供了一定的配套資金,但低碳智能住宅的用材、低碳節(jié)能技術(shù)、家居智能化、綜合布線等技術(shù),在成本效益及技術(shù)保障上還有待進(jìn)一步完善。第一,低碳智能住宅的材料生產(chǎn)、綜合布線產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過(guò)程,需要大量的前期資源能源消耗,在生產(chǎn)過(guò)程中,只有不斷改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、減少材料損耗,才能更好地為低碳減排做出貢獻(xiàn);第二,目前我國(guó)的低碳智能技術(shù)還不夠完善,需要在不斷的實(shí)踐與創(chuàng)新中加以提高;第三,小城鎮(zhèn)人均純收入不高,且收入不穩(wěn)定,不利于大范圍地建設(shè)低碳智能住宅。
[1]牛苗苗.低碳住宅概念界定及其建設(shè)策略[J].經(jīng)濟(jì)論壇,2012(1):128-129.
[2]張興旺.智能住宅的功能分析與綜合布線[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005(2):21.
[3]焦 健,劉小燕.當(dāng)代江南水鄉(xiāng)民居建筑設(shè)計(jì)的思考[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014(2):87-91.
[4]朱文娟.“全球碳計(jì)劃”2012 年度報(bào)告公布 我國(guó)人均碳排放量去年低于美歐[N].中國(guó)青年報(bào),2012-12-04(7).
[5]陳紅春.住宅耗能現(xiàn)狀及節(jié)能措施[J].南方建筑,2006(2):82-83.
[6]魏潤(rùn)卿.論低碳經(jīng)濟(jì)與低碳地產(chǎn)、綠色建筑[J].科技管理研究,2010(22):38-41.