金怡淳 石磊 田碩 李珺杰 / JIN Yichun, SHI Lei, TIAN Shuo, LI Junjie

1 背景

隨著我國(guó)人口老齡化的加劇，65歲以上的老年人占比越來(lái)越大（圖1），社會(huì)養(yǎng)老負(fù)擔(dān)越來(lái)越重。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)高品質(zhì)生活的追求，促使人們對(duì)適老化建筑的研究和探討也在不斷深入。人們意識(shí)到老年人需要的不僅僅是單純的養(yǎng)老，還有更加舒適、更加安全、更加宜人的高品質(zhì)養(yǎng)老環(huán)境（Angela Morrison，2016）。適老化建筑在滿(mǎn)足養(yǎng)老這個(gè)最基本需求的同時(shí)，更要考慮老年人生理和心理的雙重需求，從而提供一個(gè)全方位的更加適宜老人居住的建筑環(huán)境。

圖1 2005～2015年中國(guó)65歲及以上人口變化趨勢(shì)

圖3 一層平面①

2 適老化建筑的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑系統(tǒng)作為建筑的核心部分，對(duì)建筑的日常使用和控制具有決定性的影響。建筑系統(tǒng)并不是指某一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，它是一群子系統(tǒng)的集合體，通過(guò)將各個(gè)系統(tǒng)整合以及相互協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定和安全，最終創(chuàng)造出一個(gè)高品質(zhì)的建筑環(huán)境。在以彼得·庫(kù)克為核心的阿基格拉姆學(xué)派中，把使用建筑的人看成是“軟件”、把建筑設(shè)備看成是“硬件”，是建筑的主要部分，“硬件”可依據(jù)“軟件”的意圖充分為之服務(wù)（羅小未，2004），最終通過(guò)建筑的“硬件”優(yōu)化，滿(mǎn)足“軟件”的使用需求。但是對(duì)于老年人心理上的需求與把控，現(xiàn)有建筑系統(tǒng)依然存在大量空缺（閆英俊，2016）。一方面是由于建筑系統(tǒng)自身的局限性，作為物理層面上的產(chǎn)物，要通過(guò)外部物理因素直接對(duì)老年人的心理產(chǎn)生積極正面的影響，本身就比較困難。另一方面，也是最主要的，即適老化建筑在設(shè)計(jì)上缺乏對(duì)老年人心理訴求的考慮，現(xiàn)有適老化建筑絕大多數(shù)都以提高室內(nèi)居住“品質(zhì)”為主要導(dǎo)向，而對(duì)使用者——老年人的心理缺乏有效的設(shè)計(jì)，這就阻隔了建筑系統(tǒng)滿(mǎn)足老年人心理需求的可能。

因此，在適老化建筑的前提下，建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)必定需要更高的標(biāo)準(zhǔn)，更加快速的建造方式，更加適老、安全的智能控制系統(tǒng)，更加舒適的室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)，更加滿(mǎn)足老人心理需求的環(huán)境關(guān)懷系統(tǒng)。本文通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目案例，從上述幾方面依次分析建筑系統(tǒng)所做的應(yīng)對(duì)策略。

圖4 二層平面

圖5 重鋼預(yù)制裝配式搭建

3 i-Yard 2.0適老化系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)分析

本文依托筆者所在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參加的“2018中國(guó)國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽”（Solar Decathlon China 2018，以下簡(jiǎn)稱(chēng)SDC 2018）中一個(gè)以適老化為主旨的參賽作品i-Yard 2.0，將其作為研究對(duì)象，探討該建筑適老化設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)整合方法。

i-Yard2.0的設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于對(duì)中國(guó)當(dāng)下的環(huán)境惡化和老齡化社會(huì)問(wèn)題的關(guān)注和思考，提出“新城鎮(zhèn)頤養(yǎng)社區(qū)”的概念，讓退休老人遠(yuǎn)離城市，回到風(fēng)景優(yōu)美、雞犬相聞的鄉(xiāng)村生活中，讓他們?cè)诤粑迈r空氣、體味田園時(shí)光的同時(shí)，享受以太陽(yáng)能等可再生能源利用為基礎(chǔ)的舒適、安全、健康的智能家居環(huán)境（圖2）。

i-Yard2.0是一棟高性能的適老化建筑，同時(shí)也是一棟符合建筑工業(yè)化發(fā)展的裝配式建筑。建筑分為兩層（圖3、4），由9個(gè)相同尺寸的模塊拼接而成，同時(shí)室內(nèi)空間圍繞中庭分布，設(shè)計(jì)上充分考慮對(duì)老人的關(guān)懷，包括符合工業(yè)化生產(chǎn)的建筑設(shè)計(jì)、適老化的回游動(dòng)線(xiàn)設(shè)計(jì)、符合老年人舒適度的室內(nèi)物理環(huán)境環(huán)境設(shè)計(jì)、高效節(jié)能的智能控制系統(tǒng)等。

3.1 適應(yīng)新城鎮(zhèn)養(yǎng)老社區(qū)快速建造的建筑系統(tǒng)

建筑整體采用重鋼預(yù)制裝配式模塊進(jìn)行快速拼裝建造（圖5）。在工廠(chǎng)提前設(shè)計(jì)安裝好使用模塊，再根據(jù)場(chǎng)地現(xiàn)狀、老年人使用需求，進(jìn)行不同的組合拼接，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成建筑主體結(jié)構(gòu)的建造。

圖6 適老化空間布局：回游動(dòng)線(xiàn)

同時(shí)選用與裝配式建造方式相契合的建筑系統(tǒng)：使用特殊的快插式金屬管件，實(shí)現(xiàn)模塊與模塊之間水管的快速安裝和拆卸；將暖通設(shè)備集中布置在幾個(gè)模塊之中，采用最短路徑排布進(jìn)出風(fēng)管道；分區(qū)控制每個(gè)模塊內(nèi)部的電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模塊之間的互不干擾。

3.2 以回游動(dòng)線(xiàn)為核心的適老化智能控制系統(tǒng)

室內(nèi)采用適合老人生活起居的回游動(dòng)線(xiàn)（圖6），實(shí)現(xiàn)老人在室內(nèi)生活行動(dòng)時(shí)，不用回頭就可以到達(dá)建筑的每一個(gè)空間，實(shí)現(xiàn)空間的連續(xù)暢通性（徐建，2018；吳曉凡，2017）。同時(shí)，圍繞回游動(dòng)線(xiàn)設(shè)置了多個(gè)智能控制系統(tǒng)：紅外線(xiàn)體感感應(yīng)燈，保證老年人在夜晚起床活動(dòng)的安全性；電力導(dǎo)軌，保證老年人可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣，隨意地增加或減少每個(gè)房間的插座數(shù)量；所有室內(nèi)燈光都可以通過(guò)智能APP以及無(wú)線(xiàn)物理開(kāi)關(guān)控制，滿(mǎn)足習(xí)慣不同的兩代人的使用。

3.3 以?xún)?yōu)化室內(nèi)物理環(huán)境為目標(biāo)的適老化環(huán)境控制系統(tǒng)

作為最能影響用戶(hù)體驗(yàn)的因素，室內(nèi)物理環(huán)境直接影響著人們的日常生活，而對(duì)老年人來(lái)說(shuō)，一個(gè)好的室內(nèi)環(huán)境甚至可以減少某些疾病的發(fā)病率，間接延長(zhǎng)他們的壽命。一般來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)室內(nèi)物理環(huán)境主要有幾個(gè)指標(biāo)：溫度（℃）、濕度（%）、PM2.5濃度（ug/m 3 ）、CO2濃度（ppm）等。i-Yard2.0方案采用了 主動(dòng)式調(diào)節(jié)和被動(dòng)式調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式。

3.3.1 主動(dòng)式的系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)

主動(dòng)式調(diào)節(jié)主要包括運(yùn)用輻射膜技術(shù)的地暖系統(tǒng)、光伏直驅(qū)式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和余熱交換新風(fēng)系統(tǒng)。

圖7 電加熱的輻射膜輻射地板

圖8 光伏直驅(qū)多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)

（1）地暖系統(tǒng)（圖7）采用安全高效的電加熱輻射膜技術(shù)，同時(shí)采用電氣石+方解石的石材地板，一方面有利于提高傳熱效率，另一方面還可以吸附室內(nèi)微粒，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。地暖系統(tǒng)可以在冬天快速穩(wěn)定地加熱室內(nèi)空氣，使其保持在老年人最舒適的溫度區(qū)間，同時(shí)從下往上的傳熱方式，可以極大地改善老年人因血液循環(huán)不暢而導(dǎo)致的腳部異常冰冷的現(xiàn)象，間接改善老年人的體質(zhì)。

（2）空調(diào)系統(tǒng)采用高效節(jié)能的光伏直驅(qū)多聯(lián)機(jī)空調(diào)（圖8），并根據(jù)最短路徑集中布置進(jìn)出風(fēng)管道，減少能源消耗?？梢栽谙奶鞂?shí)現(xiàn)室內(nèi)快速降溫，使溫度達(dá)到老年人的需求，避免老年人產(chǎn)生中暑等一系列問(wèn)題，同時(shí)采用上進(jìn)上出的進(jìn)出風(fēng)方式，避免冷風(fēng)直吹方式對(duì)老年人身體健康的不良影響。

（3）新風(fēng)系統(tǒng)（圖9）采用余熱熱交換技術(shù)。通過(guò)將室內(nèi)空氣排出，同時(shí)將室外新鮮空氣引入的方式，控制調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度、CO2濃度及PM2.5的濃度，使其一直保持在相對(duì)舒適的區(qū)間之內(nèi)，同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)余熱交換系統(tǒng)，將出風(fēng)和進(jìn)風(fēng)實(shí)現(xiàn)熱量的交換，減少能耗。

3.3.2 被動(dòng)式氣候調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)策略

被動(dòng)式設(shè)計(jì)主要包括空氣集熱墻系統(tǒng)和可變中庭系統(tǒng)。

圖9 余熱熱交換的新風(fēng)系統(tǒng)

圖10 空氣集熱墻系統(tǒng)

空氣集熱墻系統(tǒng)（圖10）采用高效吸熱的藍(lán)膜技術(shù)。在冬季，通過(guò)太陽(yáng)的直接照射，加熱空腔內(nèi)部空氣，再將加熱后的空氣通過(guò)空氣泵直接輸送到室內(nèi)，以此提高室內(nèi)溫度。同時(shí)配合地暖系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在冬季建筑全方位的加熱升溫。

在可變中庭系統(tǒng)中，一方面平臺(tái)采用氣凝膠玻璃，具有良好的保溫隔熱作用，另一方面中庭平臺(tái)的升降通過(guò)上下位置變化，實(shí)現(xiàn)中庭對(duì)局部微氣候的調(diào)節(jié)。

在夏季白天，室外溫度較高，將平臺(tái)升到二層避免陽(yáng)光的直接照射；在夏季夜晚，將平臺(tái)降下，打開(kāi)一層門(mén)窗和中庭頂部門(mén)窗，通過(guò)熱壓通風(fēng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣和室外空氣的自然交換，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量并降低室內(nèi)溫度。

在冬季白天，將平臺(tái)降下，關(guān)閉二層中庭的門(mén)窗，利用溫室效應(yīng)，通過(guò)太陽(yáng)輻射來(lái)提高中庭溫度，并影響到其周?chē)h(huán)繞的室內(nèi)溫度；在冬季夜晚，將平臺(tái)升起，減少房屋內(nèi)部熱量的流失（圖11）。

3.4 適應(yīng)老年人生活起居安全的智能控制系統(tǒng)

圖12 智能控制系統(tǒng)原理框架

由于生理機(jī)能的衰退，老年人的起居安全問(wèn)題尤其需要重視。在適老化設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)關(guān)注老年人行動(dòng)能力下降、身體恢復(fù)能力下降、身體變得更加脆弱以及突發(fā)性疾病等問(wèn)題。

因此，i-Yard2.0方案采用了一套由項(xiàng)目組自主研發(fā)的智能APP系統(tǒng)（圖12），將對(duì)老年人身體狀況監(jiān)控和緊急情況處理等一系列安全功能整合在一起，最大化地實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人生命安全的保障。

智能APP主要分為身體狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、居家定位系統(tǒng)和緊急情況報(bào)警系統(tǒng)（圖13），3個(gè)系統(tǒng)都通過(guò)老年人手腕上佩戴的手環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取和傳輸。

身體狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：通過(guò)手環(huán)獲取老年人的身體數(shù)據(jù)，比如心跳、血壓、體脂率，等等，然后直接反饋在智能APP上，可以實(shí)時(shí)顯示老年人身體健康指標(biāo)變化的情況。

居家定位系統(tǒng)：通過(guò)GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）獲取手環(huán)的位置來(lái)定位老年人，方便家人實(shí)時(shí)了解老人在家中的活動(dòng)情況（圖14、15）。

緊急情況報(bào)警系統(tǒng)（圖16）：在老年人發(fā)生緊急情況時(shí)，給親屬或者附近醫(yī)院發(fā)送緊急救助信息，減少安全事故的發(fā)生。

圖13 智能APP界面

圖14 居家定位系統(tǒng)

3.5 適應(yīng)老年人心理需求的環(huán)境關(guān)懷系統(tǒng)

步入老年生活以后，生理機(jī)能的衰退導(dǎo)致老年人的心理發(fā)生了極大的變化。對(duì)外界事物感知的弱化，和外界交流的能力和途徑減少，子女長(zhǎng)期在外，這些都讓老年人內(nèi)心產(chǎn)生了孤獨(dú)感。同時(shí)老年生活的無(wú)力感，讓他們更加懷念年輕時(shí)的生活狀態(tài)，產(chǎn)生眷戀感。以上種種變化要求建筑設(shè)計(jì)需要更加關(guān)注老年人的心理健康，為他們提供有一個(gè)良好環(huán)境關(guān)懷的晚年生活。i-Yard2.0，主要采用室內(nèi)照明調(diào)節(jié)系統(tǒng)、魚(yú)菜共生系統(tǒng)、無(wú)水馬桶及家庭農(nóng)田來(lái)滿(mǎn)足老年人一定的心理需求。

室內(nèi)照明調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要采用雙路控制的方式，通過(guò)多種無(wú)線(xiàn)連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制?？梢詫?shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)物理開(kāi)關(guān)和智能APP雙重控制，通過(guò)調(diào)節(jié)燈光亮度、燈光色溫、一鍵控制模式和夜晚起床應(yīng)急燈等來(lái)滿(mǎn)足老年人不同使用環(huán)境下的心理需求。比如，在廚房做飯的時(shí)候設(shè)置溫暖的色光；在離家、回家和睡覺(jué)的時(shí)候，通過(guò)啟用一鍵控制模式，方便快捷地控制房屋內(nèi)所有燈具；而應(yīng)激燈可以保障老人夜晚起床以后活動(dòng)的安全性。

圖15 智能手環(huán)

圖16 緊急情況報(bào)警系統(tǒng)

魚(yú)菜共生系統(tǒng)將種植和養(yǎng)魚(yú)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的循環(huán)利用，在中庭開(kāi)辟生態(tài)空間，可以讓老年人的日常生活更加充滿(mǎn)活力，改善老年人的心理狀態(tài)；無(wú)水馬桶和家庭農(nóng)田，可以增加老年人生活的樂(lè)趣，讓他們充分參與到家庭的日常生活之中，調(diào)節(jié)老年人內(nèi)心的孤獨(dú)感。

4 結(jié)語(yǔ)

由于使用對(duì)象的特殊性，適老化建筑在設(shè)計(jì)方面需要更高的標(biāo)準(zhǔn)。而作為建筑中最核心的建筑系統(tǒng)部分，則更應(yīng)該關(guān)注老年人的生理和心理需求，從而達(dá)到適老化的目的（付力瀾，2018；馮文琪 等，2017；簡(jiǎn)潔 等，2017）。因此，良好的建筑系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)老年人生理和心理需求的滿(mǎn)足，如在建筑最核心的部分——建筑系統(tǒng)，加入對(duì)心理層面的考慮和設(shè)計(jì)是今后適老化設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，同時(shí)也是最重要、最迫切需要解決的。因此，本文通過(guò)對(duì)適老化建筑系統(tǒng)的分析，依托i-Yard2.0實(shí)踐案例，提出適老化的系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)思路。通過(guò)建筑系統(tǒng)提供一種新型建造模式，一個(gè)穩(wěn)定舒適的室內(nèi)物理環(huán)境，一個(gè)安全可靠的身體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，一個(gè)合理可行的心理關(guān)懷系統(tǒng)，一個(gè)方便快捷的智能控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)適老化的目標(biāo)。

注釋

① 圖2～16來(lái)源為中國(guó)國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽北京交通大學(xué)i-Yard2.0賽隊(duì)。