■ 劉劍飛 LIU Jianfei

0 引言

在民用住宅商品化的進(jìn)程里，經(jīng)歷了3 次有關(guān)舒適性的革命，隨后進(jìn)入到第四代智能化住宅產(chǎn)品（圖1）；而當(dāng)下越燃越熱的科技住宅革命，雖然看起來(lái)有點(diǎn)名目繁多，但本質(zhì)上是從更基本的層面來(lái)考慮人類對(duì)于舒適性的要求?？傮w來(lái)說(shuō)，科技住宅主要有兩個(gè)維度，即：①以五恒技術(shù)為核心的綠色科技；②以當(dāng)前5G 應(yīng)用為核心的智慧社區(qū)+智能家居系統(tǒng)。

圖1 住宅發(fā)展至第四代科技智能化住宅產(chǎn)品

1 五恒綠色科技系統(tǒng)

1.1 五恒系統(tǒng)綜述

所謂五恒系統(tǒng)，即恒溫、恒濕、恒氧、恒凈、恒潔（圖2），既不需要室內(nèi)設(shè)置吊頂安裝出風(fēng)口和風(fēng)機(jī)，也不會(huì)有空調(diào)出風(fēng)口對(duì)著人體直吹而導(dǎo)致我們常說(shuō)的空調(diào)病。其裝飾簡(jiǎn)約美觀，且節(jié)約室內(nèi)空間高度；采用地板輸送新風(fēng)的“地送頂回”模式，空氣換氣效率高[1]。

1.2 五恒系統(tǒng)分類及對(duì)比

1.2.1 按能源供給端分類

五恒系統(tǒng)按照能源供給端可分為集中式和分戶式兩種。其中，集中式技術(shù)主要利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，即采用地源熱泵系統(tǒng)；分戶式系統(tǒng)則類似我們傳統(tǒng)的VRV空調(diào)系統(tǒng)，采用空氣源熱泵作為冷熱源。

1.2.1.1 集中式五恒系統(tǒng)——地源熱泵系統(tǒng)

地源熱泵技術(shù)屬于可再生能源利用技術(shù)，它是利用地下地?zé)豳Y源進(jìn)行熱量交換既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)技術(shù)（圖2）。僅需少量電能，地源熱泵就可以實(shí)現(xiàn)能量從低溫向高溫?zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。冬季，把土壤中的熱量置換出來(lái)，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量置換到土壤中去，來(lái)滿足室內(nèi)空調(diào)降溫的需求。地源熱泵僅使用電力，不會(huì)產(chǎn)生碳排放，也無(wú)需使用氟利昂制冷外機(jī)；由于不用直接向周圍環(huán)境排熱，不會(huì)產(chǎn)生熱島效應(yīng)；它沒(méi)有室外機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生噪音；也不需要抽取地下水，因而不會(huì)對(duì)地下水資源造成破壞。地源熱泵在滿足夏季制冷、冬季供暖的同時(shí)，還可以全年提供生活熱水。

1.2.1.2 分戶式五恒系統(tǒng)

分戶式五恒能源系統(tǒng)（圖3）是結(jié)合中國(guó)氣候及建筑技術(shù)特點(diǎn)，以獨(dú)立家庭的“戶”為單位，采用分戶式風(fēng)冷熱泵作為供給能源，每戶獨(dú)立承擔(dān)相關(guān)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，以解決集中式地緣熱泵一經(jīng)開(kāi)啟必須全部用戶分?jǐn)傎M(fèi)用的難題。目前，分戶式五恒系統(tǒng)正越來(lái)越多地被運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

1.2.1.3 兩種能源供給系統(tǒng)的比較

（1）項(xiàng)目初期投資對(duì)比：相比分戶式五恒系統(tǒng)，集中式五恒系統(tǒng)一次性設(shè)備、主材等資金投入多。

（2）施工建設(shè)難度對(duì)比：集中式五恒系統(tǒng)建筑內(nèi)預(yù)留結(jié)構(gòu)多，施工交叉較多，需要施工機(jī)械較多，施工難度大于分戶式系統(tǒng)。

（3）設(shè)備空間及產(chǎn)品使用：與集中式相比，分戶式五恒系統(tǒng)設(shè)備體積龐大，需要建筑設(shè)計(jì)方案配置較大的設(shè)備平臺(tái)且設(shè)備冗雜。

（4）年平均運(yùn)行費(fèi)用大致估算對(duì)比：集中式30 元/m2，分戶式45元/m2。

（5）集中式系統(tǒng)24h 開(kāi)啟，在入住率不高的情況下，即使新風(fēng)機(jī)組采用變頻方式節(jié)能，但仍會(huì)產(chǎn)生較大的能源消耗及運(yùn)行費(fèi)用支出；且運(yùn)行人員仍舊需24h 值班來(lái)維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行。需要專業(yè)人員、專業(yè)公司進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)，大型機(jī)組設(shè)備檢修、維護(hù)成本高、難度大，很多情況還需要設(shè)備廠家進(jìn)行配合（保修期后），一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，有可能造成供暖制冷的大面積中斷而招致業(yè)主投訴，或者導(dǎo)致業(yè)主室內(nèi)結(jié)露產(chǎn)生損失賠償?shù)惹闆r的出現(xiàn)。

綜上是兩種五恒系統(tǒng)能源端的優(yōu)缺點(diǎn)比較?？傮w來(lái)講，集中式系統(tǒng)初期投入高、施工難度大，且后期對(duì)于運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求也比較高。因此，結(jié)合我國(guó)市場(chǎng)特點(diǎn)，以及分戶式系統(tǒng)技術(shù)的日趨成熟，目前市場(chǎng)主流開(kāi)發(fā)商的五恒系統(tǒng)項(xiàng)目以分戶式系統(tǒng)為主。

1.2.2 按輻射末端分類及對(duì)比

輻射供冷末端裝置分為毛細(xì)管、輻射板吊頂、地板輻射三種主要形式。輻射空調(diào)能減小和避免傳統(tǒng)中央空調(diào)空氣二次污染的問(wèn)題，本次新冠疫情或許是推動(dòng)其發(fā)展的契機(jī)。

1.2.2.1 毛細(xì)管輻射式空調(diào)

毛細(xì)管輻射式空調(diào)通過(guò)在頂棚或墻面上敷設(shè)PVC 毛細(xì)管，向室內(nèi)輻射換熱。稱其為毛細(xì)管，是因?yàn)榉笤O(shè)的PVC 水管很像我們?nèi)梭w皮膚下的毛細(xì)血管（圖4）。與傳統(tǒng)空調(diào)通過(guò)空氣對(duì)流的方式不同，毛細(xì)管輻射是水管內(nèi)的流體介質(zhì)直接以輻射的方式和室內(nèi)空氣交換熱量，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱需求。因其管道直徑通常在4mm以內(nèi)，減少了室內(nèi)設(shè)備安裝對(duì)凈高的空間影響。

1.2.2.2 金屬輻射板吊頂

金屬輻射板吊頂由水媒介外加石墨超導(dǎo)層組成（圖5），是一種類似“三明治”的結(jié)構(gòu)形式，即中間是冷媒，上部為保溫絕緣材料，下部是露出室內(nèi)的吊頂輻射板。其原理是：以?shī)A芯中的冷媒介質(zhì)與輻射板進(jìn)行熱交換，裸露的吊頂輻射板以輻射的方式和室內(nèi)空氣交換熱量，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱的需求。吊頂輻射板一般采用不銹鋼板等金屬材料，相比毛細(xì)管輻射空調(diào)，輻射板吊頂更加健康舒適，且因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)熱系數(shù)優(yōu)于石膏板，節(jié)能效果更好。缺點(diǎn)在于價(jià)格較高，且必須在比較干燥的環(huán)境運(yùn)行，否則容易結(jié)露[2]。

圖2 地緣熱泵原理示意圖

圖3 分戶式五恒系統(tǒng)原理示意圖

1.2.2.3 地板輻射

地板輻射類似我們傳統(tǒng)所說(shuō)的地暖，供冷也以水作為媒介，以輻射和對(duì)流的方式由地面向室內(nèi)提供冷量。地板輻射通常只適合作為供暖使用，在我國(guó)比較少見(jiàn)。若將地板輻射用于制冷環(huán)境，地板溫度會(huì)降到最低，而熱空氣集中在室內(nèi)上部，會(huì)令使用者體感不舒服；且地面熱阻系數(shù)大，導(dǎo)熱效率低。

1.2.3 幾種輻射末端系統(tǒng)的比較

相比下來(lái)，毛細(xì)管輻射安裝靈活，對(duì)精裝造型影響小且節(jié)約層高，基本無(wú)漏點(diǎn)。但由于是濕式作業(yè)，工藝較復(fù)雜，現(xiàn)階段初期投資較高；且通徑小易堵塞，對(duì)水質(zhì)要求較高。金屬輻射板采用工廠預(yù)制裝配式安裝，保溫一體，較毛細(xì)管輻射效果更高、體感更舒適；但其成本較毛細(xì)管輻射更高，有結(jié)露隱患；且傳統(tǒng)接頭較多，漏點(diǎn)較毛細(xì)管輻射多。

圖4 頂棚敷設(shè)PVC 毛細(xì)管

圖5 吊頂輻射板

結(jié)合使用成本及本次新冠疫情的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，家用可以毛細(xì)管輻射為主，高端辦公、酒店及人員復(fù)雜密集的環(huán)境可以逐步推廣金屬輻射系統(tǒng)。

1.2.4 應(yīng)用前景

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)五恒系統(tǒng)的應(yīng)用項(xiàng)目主要集中在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，氣候冬冷夏熱，常年濕度較大。例如，位于上海浦東陸家嘴金融中心的星展銀行大廈（圖6），其空調(diào)系統(tǒng)即采用金屬輻射板（圖7）作為輻射末端。對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研及監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)自建成使用以來(lái)，其運(yùn)行特點(diǎn)如下。

圖6 上海星展銀行大廈

圖7 星展銀行的金屬吊頂輻射空調(diào)

（1）優(yōu)點(diǎn)：①靜音效果好，辦公區(qū)除了用電設(shè)備的電流聲，感受不到傳統(tǒng)空調(diào)電機(jī)和風(fēng)口的噪聲；②可靠性高，原來(lái)?yè)?dān)心的結(jié)露并未發(fā)生；③由于沒(méi)有冷凝水，吊頂里的衛(wèi)生狀況一直很好，物業(yè)對(duì)此系統(tǒng)非常認(rèn)可。

（2）缺點(diǎn)：①由于項(xiàng)目剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅考慮新風(fēng)量的補(bǔ)充，導(dǎo)致整個(gè)辦公空間內(nèi)氣流擾動(dòng)不足，部分空間感覺(jué)空氣新鮮度不夠，此問(wèn)題在試運(yùn)行階段通過(guò)增加吊頂內(nèi)風(fēng)機(jī)的方式得到了改善；②原來(lái)希望的“節(jié)能”預(yù)期效果沒(méi)有明顯表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)際使用習(xí)慣和設(shè)計(jì)預(yù)估有偏差，導(dǎo)致節(jié)能未達(dá)到預(yù)期值；③金屬輻射板系統(tǒng)成本仍然較高，由于沒(méi)有大面積被采用推廣，單位成本很難下降。

隨著居民收入水平的提高，以及對(duì)五恒系統(tǒng)認(rèn)知度的提升，五恒綠色科技將走入越來(lái)越多的家庭。

1.2.5 使用注意事項(xiàng)

最后補(bǔ)充一點(diǎn)，未使用過(guò)五恒系統(tǒng)的業(yè)主，有可能會(huì)在夏季開(kāi)窗通風(fēng)時(shí)造成室內(nèi)結(jié)露，從而增加能源消耗使得運(yùn)行費(fèi)用大幅增加；也可能會(huì)在不允許打孔、釘釘子的墻面、地面施工造成毛細(xì)管網(wǎng)輻射末端泄露。因此，需要長(zhǎng)期培養(yǎng)業(yè)主良好的使用習(xí)慣，防止上述情況的發(fā)生。

2 智慧社區(qū)+智能家居系統(tǒng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和5G 時(shí)代的來(lái)臨，智慧社區(qū)與智能家居系統(tǒng)正慢慢走進(jìn)大眾的生活。

所謂智慧社區(qū)，是利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等最新的信息科學(xué)技術(shù)，為社區(qū)居民提供一個(gè)安全、健康、舒適、便利的智慧化生活環(huán)境（圖8）。尤其是2020 年新冠疫情爆發(fā)以來(lái)，利用信息化技術(shù)的無(wú)感通行、人員軌跡追蹤等技術(shù)，在疫情中發(fā)揮了巨大的積極作用，凸顯了智慧社區(qū)發(fā)展的重要性。

圖8 智慧社區(qū)管理系統(tǒng)

智能家居則是將各電器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、產(chǎn)品自動(dòng)化、綜合布線技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別等家居生活有關(guān)的設(shè)備整合集成在一個(gè)居住空間內(nèi)，以提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，全面提高人們對(duì)于美好生活的居住需求。實(shí)際上，智能家居很早就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在住宅應(yīng)用領(lǐng)域，隨著科技的進(jìn)步，其自身也在不斷發(fā)展。

2.1 智能社區(qū)的應(yīng)用前景

2.1.1 在電子商務(wù)領(lǐng)域

如今，互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)不斷改變著人們的生活。未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展成熟，住宅社區(qū)電子商務(wù)也會(huì)拓展更多的實(shí)際應(yīng)用；未來(lái)的配送除了有快遞員，甚至可以通過(guò)無(wú)人機(jī)和智能機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)。社區(qū)居民在家中就可以連接社區(qū)菜場(chǎng)、社區(qū)藥店、社區(qū)便利店，一些生活必備品可以通過(guò)手機(jī)APP 直接下單配送。

2.1.2 在醫(yī)療和養(yǎng)老領(lǐng)域

5G 時(shí)代的到來(lái)，使得醫(yī)療和養(yǎng)老服務(wù)也可以結(jié)合5G 技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。5G 遠(yuǎn)程醫(yī)療使得小區(qū)住戶在小區(qū)的5G 醫(yī)療站可以連接到對(duì)應(yīng)的專業(yè)醫(yī)院和醫(yī)生，使小區(qū)業(yè)主在最短時(shí)間內(nèi)得到初步診斷和治療，再根據(jù)需要，有針對(duì)性地送往專業(yè)醫(yī)院進(jìn)一步治療。

5G 技術(shù)也使得居家式養(yǎng)老模式能夠更好地實(shí)現(xiàn)。通過(guò)各類傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)控老人的各種體征體態(tài)，讓子女可以安心上班工作；對(duì)應(yīng)的專業(yè)養(yǎng)老結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，給出日常生活中老人需要注意的事項(xiàng)，以及在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，及時(shí)制定處理方案。

2.2 智能家居的特點(diǎn)

2.2.1 使用便利性

以使用者的體驗(yàn)感為核心是智能家居的至關(guān)點(diǎn)。科技的應(yīng)用是給人們帶來(lái)方便，而不是增加人們使用科技的復(fù)雜性。所有的智能家居網(wǎng)關(guān)控制功能包括智能家電設(shè)備的控制、電動(dòng)窗簾開(kāi)關(guān)的控制、可變智能燈光控制、紅外防盜報(bào)警、單元門(mén)禁對(duì)講等，應(yīng)按照具體住戶的使用需求，個(gè)性化設(shè)置不同的情景模式，如：離家模式、回家模式、閱讀模式、影音娛樂(lè)模式等，方便使用者一鍵操作。

此外，還可以將語(yǔ)音音箱作為控制網(wǎng)關(guān)，通過(guò)語(yǔ)音指令傳達(dá)，控制各個(gè)場(chǎng)景模式。

2.2.2 通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)性

智能家居系統(tǒng)的兼容接入分為有線和無(wú)線兩種方式。有線布控通常用在別墅等戶型面積較大、隔墻較多的場(chǎng)所，其穩(wěn)定性優(yōu)于無(wú)線布控方式，但往往需要占用較大的機(jī)房面積。近年來(lái)，無(wú)線布控得到廣泛的應(yīng)用發(fā)展，主要有WiFi、藍(lán)牙、zigbee 等，它不需要很大的機(jī)房面積；系統(tǒng)的擴(kuò)充性和擴(kuò)展性也優(yōu)于有線，在業(yè)主購(gòu)買(mǎi)新的設(shè)備后，可以更加方便地接入，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍遜于有線布控方式。未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線布控終將會(huì)成為智能家居系統(tǒng)的主要集成方式。

2.3 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)智能家居的品牌眾多，百花齊放，其實(shí)際應(yīng)用的主要功能如圖9 所示。但截止2020 年底，智能家居的發(fā)展并沒(méi)有迎來(lái)預(yù)期的集中爆發(fā)，總體來(lái)講，是因?yàn)榉切枨蠊δ墚a(chǎn)生的產(chǎn)品溢價(jià)，消費(fèi)者并不買(mǎi)賬。經(jīng)分析，排在第一梯隊(duì)最主要的障礙分別來(lái)自于產(chǎn)品、用戶、技術(shù)3 個(gè)維度：①首當(dāng)其沖的是目前市面上的產(chǎn)品，人機(jī)交互體驗(yàn)較差（12.7%），比如語(yǔ)音識(shí)別及延遲；②沒(méi)有真正挖掘用戶的剛需應(yīng)用場(chǎng)景（11.3%），智能家居往往成為雞肋配置；③由于全屋智能家居系統(tǒng)尚未形成（11.0%），產(chǎn)品之間協(xié)議未打通，無(wú)法互聯(lián)互通，缺乏聯(lián)動(dòng)性。

圖9 智能家居應(yīng)用系統(tǒng)主要功能

業(yè)內(nèi)停留在“為了智能而智能”的階段，最終導(dǎo)致用戶不愿意為非需求功能提升而產(chǎn)生的產(chǎn)品溢價(jià)買(mǎi)單。

3 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入后疫情時(shí)代，越來(lái)越多的人開(kāi)始重視住宅的安全與健康問(wèn)題。五恒綠色科技系統(tǒng)所配置的除霾抗菌新風(fēng)系統(tǒng)，最大限度上保障了空氣的質(zhì)量；智慧社區(qū)保障了小區(qū)居民無(wú)接觸通行，以及對(duì)人員信息的大數(shù)據(jù)追蹤和分析；智能家居使人們可以足不出戶居家辦公，上網(wǎng)課變得更加方便有效?？萍甲≌倪M(jìn)步和發(fā)展正在逐步改善人們的生活水平。