丁 艳

(湖南工业大学 包装设计艺术学院，湖南 株洲 412007)

在资源枯竭、生态退化和环境恶化的当代社会，低碳智能、可持续发展有利于改善这种局面。在对能源和气候变化的影响因素中，住宅工业是最主要的影响因素之一。随着农村生活水平的日益提高，乡镇居民对住房的要求已不低于城市，而低碳智能住宅的应用，有益于小城镇的建设和发展，能够满足当代小城镇居民生活水平日渐提高的需要，也有利于创造低碳节能、智能宜居的社会主义新农村。

一 相关概念

(一)低碳住宅

低碳住宅是指住宅建筑具有低碳环保的功能，即在建筑材料与设备制造、施工建造和住宅物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。达到建筑与人、人与环境、建筑与环境和谐发展的全面实质低碳要求［1］。它不仅包括住宅建筑材料以及施工过程的低碳，而且还包括住宅物使用过程中的低碳，即在使用过程中尽量减少消耗能源。低碳住宅能够很好地解决住宅高能耗的问题。

低碳住宅是一个节能、循环的住宅体系，它是一个生态系统，通过组织建筑内外空间中的各种物质因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境，从而为人们创造一种节能、环保、健康、舒适、讲求效率的居住环境。

(二)智能住宅

人类已经进入了数字信息化时代，无孔不入的数字化信息，不仅改变着人们工作、商务的模式，也开始全面改变人们的生活方式。随着地球不可再生资源的日益匮乏，应加强节能技术、生态技术、环境效应等技术与材料的研究与应用，智能设备与智能房屋相互适应的设计以及与之相关的技术的研究，将使智能住宅走上可持续发展的轨道。

智能住宅是以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑物内的各种功能子系统，全面实现对通信系统、办公自动化系统、建筑物内各种设备(空调系统、供热供水系统，变配电系统、照明系统、电梯、消防系统、公共安全系统，出入管理系统)的综合管理，将智能型计算机技术、信息技术、通信技术等现代高科技与住宅建筑艺术完美结合所建造的新型住宅［2］。

智能住宅是信息时代的必然产物，是随着智能化技术的发展、社会的进步和人们的需要不断增长、完善和发展形成的。智能住宅在美国、日本和欧洲等地有很大的发展，而国内的智能化建筑多用于办公楼、医院、城市小区的建设等。现在村镇住宅多以人们自愿建设为主，没有统一的模式，这在很大程度上造成了资源浪费，不利于节能减排。智能住宅的应用，有利于提升与改善村镇建设的发展，改善村镇居民的居住和生活条件。

(三)低碳智能住宅

低碳智能住宅指运用低碳建筑材料、低碳技术，在减少碳排放量的同时，用物联网、云计算等智能技术对住宅进行综合布线及能源管理，用智能化技术实现低碳节能，通过智能技术与低碳住宅各功能的完美结合，形成新的住宅体系，以实现低碳住宅智能化的要求，创造更宜居的环境。

低碳智能住宅是改善人类居住环境产生的必然结果，是未来住宅建设的方向。在低碳智能住宅建设中综合运用低碳技术和计算机管理系统，将两者结合，使人居环境更加健康舒适和绿色低碳。

二 我国小城镇住宅建设存在的问题

小城镇建设是中国特色城镇化道路的重要组成部分，是小城镇各种要素的创立或组合，也是一定区域内小城镇体系的设置、改造和发展的过程。在这一过程中，离不开住宅建设。同时，我国城镇经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，使得我国乡镇迎来了住房建设的热潮。然而，在住房建设的过程中，出现了许多问题，如简单地将城市建筑模式植入农村，并试图调整资源平衡，因而出现了“千村一面”或“一村万貌”的现象。［3］具体来说，存在以下问题:

第一，在小城镇住宅建设规划上，造型和平面布局比较自由，住宅布局缺乏统一性。我国小城镇住宅建设在整体的布局朝向上通常比较散乱，没有秩序感。由于缺乏统一的规划，加之一些居民在住宅旁随意建造杂屋，造成住宅用地占地规模大，土地浪费现象较为严重。

第二，在小城镇住宅建设结构上，现有的小城镇住宅一般结构比较简单，外观结构不统一，缺乏立体感，样式不新颖。由于在小城镇住宅建设中自建住宅占大部分，缺乏统一的设计，因此造成城镇天际线不协调，影响城镇的整体空间美感和城镇的整体规划。

第三，在小城镇住宅建设用材上，由于居民缺乏低碳用材意识，其在建房过程中一般采用中国传统的建房材料——砖为主，而烧制砖的过程会造成大量的能源资源消耗，同时造成大量的碳排放，与我国建设资源节约型、环境友好型社会的目标背道而驰。此外，中国现有绝大部分小城镇住宅外观用材不统一，在建造过程中根本不考虑其色彩与周围建筑的色调是否统一，导致城镇面貌不和谐，影响城镇面貌的美感。

第四，在小城镇住宅建设技术上，小城镇住宅建设缺乏统一的建筑标准与技术规范，建造技术简单、缺乏科学性，加之小城镇居民的经济收入不稳定，不能满足高技术、高投入的住宅建设需要，因此，在城镇建设中，建筑标准与技术规范遭到严重忽视，甚至连最起码的热工性能及防潮防腐措施也被忽视了，从而导致小城镇住宅保温隔热性能差、能耗大、舒适度低。由于我国住宅低碳智能技术起步较晚，技术不够成熟，研发不均衡，市场前景不确定。

第五，在小城镇低碳智能住宅建设推广上，推广宣传力度严重不足。当前，我国村镇居民住宅节能意识非常薄弱，加之节能科技产品大多价格昂贵，在节能与价格面前，民众通常选择低价的产品，这种对低碳智能住宅的不重视，不利于低碳智能住宅的普及。

目前，我国小城镇住宅建设很不理想，从规划到技术都远远低于城市住宅建设，更不用说与发达国家的小城镇建设相比较了。为了小城镇住宅建设的进一步发展，必须建立新的住宅标准，促进城乡一体化，推动城镇人居环境的改善。

三 低碳智能住宅在我国小城镇住宅建设中的可行性

我国人均温室气体排放量不高，2008 年我国碳排放为68.00 亿吨，2011 年增加了9.9%［4］。但是，由于全球对气候变化问题关注度的提高，我国已成为气候变化问题的焦点地区。我国住宅相关能耗(包括住宅能耗、生活能耗、采暖空调能耗等)已经超过工业成为社会第一能耗大户，建筑能耗占总能耗的比例大约为27%［5］。我国每建成1 平方米房屋，约释放出0.8 吨碳。截至2010 年，我国存量建筑总面积430 亿平方米，而真正意义上节能建筑只有29.3 亿平方米。另外，每年新增住宅面积16 亿～20 亿平方米。每年新建住宅中，99%以上是高能耗住宅［6］。因此，提升小城镇住宅的低碳化效益水平，在我国小城镇住宅建设中建造低碳智能住宅前景巨大。

我国低碳住宅技术从20 世纪80 年开始，至今已得到较大发展，这种发展大多存在于城市住宅体系中，而在小城镇住宅建设中有待开发与推广。国家“十二五”规划提出加大对村镇的低碳发展，为村镇住宅低碳智能建设提供了一定的条件，使其具有一定的可行性。第一，国家节能环保政策的推广及为农村危房改造提供各种配套资金，为村镇住宅建设提供了一定的基础条件，也具有了一定的推广性;第二，由于国家对节能环保、科技智能的重视和社会发展的客观需要，各级政府加大了宣传力度，有效的宣传使低碳智能住宅建设的观念逐渐被人们所接受，这是直接推动低碳智能住宅建设的有利条件;第三，国家经济的不断发展，人们经济收入水平的不断提高，使得居民有一定的能力承受低碳住宅建设的经济成本，这是建设低碳智能住宅的经济基础和物质支撑;第四，随着低碳技术、计算机网络技术和物联网技术的日益成熟，人们可以有效利用各种资源，优化住宅空间构成，完善各住宅空间的交互与连接，为低碳智能住宅建设提供了技术保障。城市低碳智能住宅的起步为小城镇的低碳智能住宅建设开辟了先河，使低碳智能住宅在村镇建设中成为可能。

四 低碳智能住宅实例分析

(一)西班牙毕尔巴鄂市的Atica 住宅

Atika 住宅是欧洲低碳智能住宅的试点项目，在西班牙的毕尔巴鄂市(Bilbao)组装成型。Atika将未来的居住理念、绿色建筑设计、可持续发展的城市等设计理论相结合，运用了斜屋顶技术、低能耗策略、全方位的太阳能系统(不仅是取暖，同时包括降温)、楼宇智能化管理体系以及模数化技术而建造。图1 所示为Atika 住宅外观图。

图1 Atika 住宅外观

Atika 住宅的外形呈现为“Z”字形，其内部与传统的地中海建筑一样，为围绕中庭分布的居住空间。中庭包括遮阳系统、水面和植物，这些可成为微气候调节器。Atika 住宅整体被划分为两个主要的分区:首层是一个展示空间，它与现有的任何一幢平屋顶的住宅建筑毫无区别;屋顶层则为Atika住宅的典型中庭式平面同时结合一系列的坡屋顶。这种设计不但能够增加居住面积，而且能够更好地保护下层已有的建筑空间。Atika 住宅内部空间功能分布如图2 所示。

图2 Atika 住宅内部空间功能分布

根据西班牙毕尔巴鄂市冬天温暖、夏天炎热的气候条件，Atika 住宅在不同的位置设置窗户，以最大限度地收集阳光，减少能源消耗。在夏季，通过不同的屋顶坡度，避免强烈的直接日照，在得到舒适而充足的光线下，减少了日照的热量。Atika 住宅在设计中充分考虑了四季气候的不同，依据空气流动的原理，在上部的坡屋顶上设计有南北向的窗户作为出气口，下部房间的四面墙都开有窗户，选择性地作为入气口，通过不同的方位来调节通风的温度与湿度，如图3 所示。

图3 Atika 住宅温度与湿度调节图

在用材上，Atika 住宅的外部以钢架结构为主，以减少建筑垃圾的产生，通过加强外墙的厚度与密度来达到保温与隔热的目的。室内的屋顶全部为白色涂料板，以最大限度地反射来自屋顶和窗户的自然光，同时利用上部悬挑的建筑构件或者窗户上的百叶来形成阴影，并利用狭窄的走廊和阳台来确保阴影面形成与空气的流通。Atika 住宅设计有循环流动的水流系统，以达到降温的效果。地板采用比热高的套磁面砖，日间可以蓄热，并在夜间释放出来，最大限度地达到节能低碳的要求。图4 所示为Atika 住宅走廊的一角。

图4 Atika 住宅走廊一角

在智能上，Atika 住宅采用了自动化电子遥控装置来辅助控制能源。卧室北面的顶窗装有双层窗户，其他的窗户则都配有滚动百叶。这些设备全部由人工或预设的自动设备控制，通过对温度、时间、季节的提前设定，来遥控窗、门、遮阳板等设备的开启与关闭，从而调节室内环境。Atika 住宅的自动化电子遥控装置与智能家居控制设备结合起来，使住宅环境更舒适、更安全，从而保证了住宅建设的可持续发展。

(二)比尔·盖茨的私人湖滨住宅

比尔·盖茨的私人湖滨住宅前临水、后倚山，体现了他个人对舒适生活与张扬个性的追求。他的住宅已经将智能化与低碳两者很好地相结合，是“未来之屋”的发展方向。当然，这种高档的住宅设施造价高昂，但在一定程度上对于我国小城镇住宅建设提供了借鉴。

比尔·盖茨的私人湖滨住宅周围为茂密的林木，有原生桤树、枫树和道格拉斯冷杉等，在保持其自然外观的同时，能很好地调节住宅周围的温度与湿度。住宅的框架以木架结构为主，是天然可再生无污染材料，屋顶用不锈钢为主材，以减少建筑垃圾对环境的污染，环保耐用又省力。

比尔·盖茨的私人湖滨住宅内的信息化、智能化程度非常高，其每个空间的设施均可迎合人的意愿而自动完成。房内的所有电器设备均连接成一个绝对标准的家庭网络:住宅的大门设有气象情况感知器，电脑可根据各项气象指标，控制室内的温度和通风的情况。住宅门口安装了微型摄像机，除主人外，其他人欲进入门内，必须由摄像机通知主人，由主人向电脑下达命令，大门方可开启;亦可通过内置微晶片的胸针进行识别，佩戴胸针者会被允许进入，胸针还可预先设定温度、湿度、灯光、音乐、画作等条件，主人无论走到哪里，内置的传感器就会将这些资料传送至Windows NT 系统的中央电脑，将环境调整到极为舒适的程度。住宅内通过控制系统对日照、温度、湿度等因素加以调整改变，实现能源管理，更好地实现节能环保。图5 所示为比尔·盖茨私人湖滨住宅外景。

图5 比尔·盖茨私人湖滨住宅外景

我国在小城镇住宅建设中，可在功能、技术到用材上对以上案例加以借鉴与利用。为了减少建造住宅带来的能源消耗，利用钢架结构等可循环材料进行组装建造，既可减少建筑垃圾，又可降低能源消耗，利于未来小城镇住宅建设和城市建设的可持续发展。根据人居环境需求，建立符合现代居住要求的智能体系，在满足人居心理的同时使能源资源利用最大化，实现资源管理，减少能源浪费。

低碳智能住宅是未来小城镇的理想住宅，是经济社会可持续发展的必然产物。低碳智能住宅应用于小城镇住宅建设中不仅是一大尝试，也是全新的挑战。低碳智能农宅的建设不仅有利于改善农民的生活质量，使其获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的住区环境，创造节能、环保、健康、舒适、讲求效率的生活条件，而且能减少人类活动产生的碳排放，避免环境恶化，优化居民的人居环境。

低碳智能住宅能更好地实现国家城镇一体化和等值化目标，有利于建成社会主义新型美丽城镇。但低碳智能住宅应用于小城镇建设中还存在一些问题，小城镇居民收入有限，较难承受相对高昂的建造材料及技术应用的成本。虽然国家节能环保、以城带乡、农房改造等政策的推广提供了一定的配套资金，但低碳智能住宅的用材、低碳节能技术、家居智能化、综合布线等技术，在成本效益及技术保障上还有待进一步完善。第一，低碳智能住宅的材料生产、综合布线产品的生产制造过程，需要大量的前期资源能源消耗，在生产过程中，只有不断改善产品结构、减少材料损耗，才能更好地为低碳减排做出贡献;第二，目前我国的低碳智能技术还不够完善，需要在不断的实践与创新中加以提高;第三，小城镇人均纯收入不高，且收入不稳定，不利于大范围地建设低碳智能住宅。

［1］牛苗苗.低碳住宅概念界定及其建设策略［J］.经济论坛，2012(1):128－129.

［2］张兴旺.智能住宅的功能分析与综合布线［J］.湖南工业职业技术学院学报，2005(2):21.

［3］焦 健，刘小燕.当代江南水乡民居建筑设计的思考［J］.湖南工业大学学报，2014(2):87－91.

［4］朱文娟.“全球碳计划”2012 年度报告公布 我国人均碳排放量去年低于美欧［N］.中国青年报，2012－12－04(7).

［5］陈红春.住宅耗能现状及节能措施［J］.南方建筑，2006(2):82－83.

［6］魏润卿.论低碳经济与低碳地产、绿色建筑［J］.科技管理研究，2010(22):38－41.