主动式建筑理念下的住宅室内环境设计——以北京市某老旧小区家装改造设计为例

陈静雅 冯静 肖涛 张明杰 CHEN Jingya FENG Jing XIAO Tao ZHANG Mingjie

运用主动式建筑设计理念，以老旧小区内小套型室内设计项目为研究对象，通过提高空间使用效率、改善空间主动性能、节约环境能耗，并采用智能家居系统、装配式内装等方法，实现室内全产业链、全方位节能减碳，提高室内环境质量，打造健康舒适的人居环境。

主动式建筑；
室内装修；
室内健康；
低碳住宅；
智能家居系统

当下，我国城市发展已进入“存量更新”时代，为提高老旧小区生活质量，室内设计需重点关注低碳环保、舒适安全的健康智慧家居。T/ASC 14—2020《主动式建筑评价标准》指出通过提高建筑主动性能以实现健康舒适、节约资源和保护环境的动态平衡，形成让使用者身心愉悦的健康建筑[1]。

主动式建筑主要包括主动性、舒适、能源、环境四大评价标准，通过建筑空间自感知调节、环境参数控制等方式提高建筑及室内主动性能。本项目原室内环境存在诸多硬性问题，因此希望通过技术手段在室内设计、建造、运营维护的全周期内实现全产业链的主动式室内空间营造，主动改善室内环境质量。

1.1 空间原有问题分析

本项目为北京市西城区三里河三区内某住宅楼3楼北户。该小区建于20世纪70年代，平均楼层为6层，楼间距10m，D/H值约为0.5，整个小区空间封闭狭窄。从天然采光方面，该项目勉强满足室内天然采光系数和均匀度要求，但由于房间朝向北侧，室内相对阴冷。

室内空间布局方面，39m2的“眼镜房”小套型内常住人口包括3位成人、2位儿童，原有空间存在大量流线交叉、分区凌乱、干湿不分离、动静区不分隔、收纳空间不合理等问题，功能布局混乱（见图1，2）。

1原有套型平面

2原有功能空间与收纳空间布局

原有空间最大的问题是卫生间和管线布局混乱。由于卫生间过于狭小，洗衣机被置于卧室内，而排水管与厕所排水管相接，造成洗衣和如厕无法同时进行。收纳空间的缺乏导致厨房存在众多卫生死角和洗手台滥用情况。洗衣间和学习空间并置，造成极大的噪声干扰。西侧上下铺卧室和客厅、游乐室三合一，导致斜角度看电视。

功能布局混乱造成生理、心理、成长性等方面危机，一家人不得不一直生活在低空间舒适度、高耗能、高耗水的潮湿环境中。

1.2 提高空间使用效率

1.2.1 调整布局

主动式建筑需通过优化空间布局降低建筑用能要求，因此本项目首先需要改善以下问题。

1）洁卫区 整合空间，扩大面积，保证干湿分区。

2）厨杂区 增加储物空间，合理化流线。

3）生活区 增加独立的客厅空间与储物空间。

为满足上述需求，首先将房间从“三段式布局”改为“六宫格布局”（见图3）。六宫格布局使空间东西向形成1条主交通流线，在保证各空间相对独立，梳理整合空间流线的同时保证各卧室空间的相对私密性。

3空间体块关系调整3a改造前3b改造后

在保证所有卧室有窗的前提下，将原有洁卫区拆改至房间东北部，利用“L”形消极拐角实现干湿分离；
厨杂区设置在房间南部形成集约式厨房，拉近其与洁卫区的距离，简化排水管线（见图4）。

4厨房区效果

在保留原有功能分区并按需扩大面积的基础上，本项目增加了父母卧室和玄关区域，保证了家庭生活区和共享区空间效率最大化，更有利于实现环保、低耗能的减碳目标。

1.2.2 空间复合

要在住宅室内实现“双碳”理念，须节约用材、提高空间使用效率和空间复合程度、降低生活成本，其中一种方法是整合收纳空间[2]。

首先，本项目不同功能分区应有独立的收纳区，便于“物归其位”，实现低碳用能。在空间比较富裕的房间，可使用独立的立柜、顶柜、低柜进行收纳；
在小空间内可使用复合家具，将收纳柜与沙发、床铺、电视柜等家具相结合（见图5，6）。

5功能空间与收纳空间布局

6家具陈设布置平面

1.3 增加空间灵活多变性

“双碳”理念下的室内空间，尤其是此类小套型、多儿童的住宅空间应坚持家具可持续发展原则，选择可变家具、提高空间使用率、降低更换家具建材和整体再装修频率，达到减少碳排放的目的。

1.3.1 成长型家具设计——儿童房空间设计

本项目为适应业主家儿童的成长变化需求，将柜体与书桌、床结合，形成一整套推拉式儿童家具，床铺侧面拉开，可从单人床变为双人床，既满足儿童幼时的双人陪睡需求，又可在其长大后通过空间收纳获得更多的活动空间（见图7）。

7儿童房空间变形方案及效果

1.3.2 可移动式家具设计——可变的多功能书房

本项目客厅为满足书房和客厅的双重功能，将电视墙设计为推拉式电视柜+书柜的一体化墙体。当电视柜推拉门关上时，书柜外显，客厅变成书房；
打开时，电视外显，形成舒适的观影空间；
电视柜门左侧推拉门也可作为后侧卧室的房门，实现“一柜多用”的效果（见图8）。

8电视墙空间变形方案及效果

2.1 提高室内自然采光率，营造“会呼吸”的家

2.1.1 可自动调节采光

良好的室内采光可大量减少人工照明的使用，达到节能减排的效果。为自动调节室内天然采光效能，满足业主不同时段的室内光照度需求，同时也为了自动控制室内热湿度环境，本项目在改造外窗的过程中通过设置电动遮阳百叶窗、感应电动遮光膜及光感调节窗帘，自动调节遮阳角度，保证采光系数与体感舒适度，并通过改造玻璃隔断增加室内采光系数，采取主动式改造措施降低室内能耗。

2.1.2 在墙饰面中应用镜面

本项目中部空间的镜面门框、镜面铺地及入口处的镜面玄关布置，可增加空间的日光反射范围，从而大大提高室内天然采光量和受光均匀度，保证主要空间至少60%面积比例区域的天然采光照度值不低于300lx的小时数平均不少于8h/d（见图9，10）。

9增加镜面反射后采光对比9a改造前9b改造后

10镜面空间室内效果

2.1.3 可调节电动遮阳系统

合理的遮阳方式对于控制室内温度、降低能耗有着重要的作用。不同的遮阳方式也会带来不一样的影响，外遮阳具有自然的节能功效，内遮阳则更方便调节控制。有效的遮阳处理不但可隔绝日照，而且能抑制室内气温上升，最多可节省约45%的空调能耗。

2.1.4 轻质隔断

本项目为增加天然采光量并提高室内采光均匀度，打开阳台到东侧卧室的硬性隔断，并通过感应电动遮阳百叶自动控制室内采光量。将西侧卧室与客厅的硬性隔断变成可移动软性隔断，增加天然采光时间和采光范围（见图11）。

11增加轻质隔断后采光对比11a改造前11b改造后

2.2 使用低耗能电器，做到“光尽其用”

2.2.1 节能灯具选择

室内灯具选用节能灯，并根据人在室内的位置及生活状态，调节光源位置与功率，引入智能家居系统，运用智能调节灯光家具，选择与家中装饰风格相符的节能灯具，多档位调节灯光照度，节约电力能耗。

2.2.2 低照度线性灯光引导

室内照明的照度和色温也会影响环境健康，合适的光照可减少对人体昼夜节律系统的干扰，提高工作效率和生活质量，同时照度的高低也影响室内能耗的高低，故在室内空间选择合理的灯饰及照度不仅可提供安全、健康的环境，而且可兼顾环保、智能、低碳的需求（见图12）。

12照明设计效果

在家具选择方面，注重立面与地面的层次与材质区分，并通过低照度节能线性灯带对空间进行限制划分，可清晰分隔室内功能空间，提高空间安全性，并可满足部分空间采光及节能环保要求（见图13）。

13线性灯光室内效果

经过灯具改造设计，本项目室内光源使用效率大大提升，使用频次、使用范围、均匀度更加可控，如图14所示。

14设计后通过DIALux完成的室内照明计算

2.2.3 节能设备应用

本项目尽量选择LED、滚筒洗衣机、高能效空调等节能家用电器；
冲便器洗阀、洗衣机、淋浴器等均选用节水型器具，减少水资源浪费；
采用太阳能生活热水系统。

2.3 提高室内微气候自调节能力，打造“主动改变的家”

2.3.1 控温控湿及智能空气监控系统

稳定舒适的室内湿热环境设计是主动式建筑的必选项，需要一套完整的居家生活系统使室内24h保持恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静的居住环境，以提高人们的生活质量。

室内家装首选智能新风空调系统，为室内创造恒温、恒湿、恒氧、恒静的体感舒适空间。同时为实现对CO2、PM2.5、室内温湿度的实时监控和自主调节，在室内智能家居系统中加入全套的智能空气净化器、智能PM2.5检测仪[3]。

2.3.2 围护结构节能

目前，北京地区20世纪70—90年代住宅楼大部分属于老式公房，建筑内外墙围护结构均未做保温处理，门窗采用的是单层玻璃钢制窗，已无法满足住宅室内夏季隔热冬季保温的需求，居住过程中会产生巨大能耗，与现阶段“双碳”战略背道而驰。

从室内构造设计角度出发，本项目的内隔墙采用带保温夹心层的隔墙系统，并在阳台外墙增设内保温构造，提升室内保温性能，减少室内不同空间、室内室外空间热交换损失，以此提高节能效果。同时，所有外门窗使用塑钢框Low-e中空玻璃，在满足自然采光需求的前提下实现保温隔热、抵挡紫外线的功效。

主动式建筑需具有主动感知建筑室内外基本环境参数的功能，本项目选用智慧灯光系统和家居智能监控系统实现对环境的实时监控与主动调控。

3.1 智能灯光系统

智能灯光系统可实现对整个居住空间灯光的智能控制管理。例如通过遥控、手机APP等多种智能控制方式实现对居住空间照明的开关、调光，实现多种一键式灯光场景效果的切换；
用定时控制、手机远程控制、计算机及互联网远程控制等方式实现灯光智能可控，达到节能、环保、舒适、方便的目的。

3.1.1 起夜灯软启功能

男孩卧室和女孩卧室床头安装软启功能的起夜灯，通过逐渐变亮或变暗的灯光给人以视觉缓冲。同时，软启功能也能避免灯丝的短时间大电流突变，减少灯具耗损，起到节能减排的目的 (见图15）。

15男孩卧室室内效果

3.1.2 活动室灯光明暗调节功能

本项目客厅是集合客厅、餐厅、会客室、阅读室等功能于一体的复合型交流空间。为实现低碳用能，同时满足不同使用场景下的室内照明需求，选用可调控灯光亮度的智慧照明系统，通过多点位、多亮度的灯光选择控制，实现照明使用场景的自由转换。

3.2 家居智能监控系统

营造智慧化健康室内环境需加强对家居环境状况（包括有害气体含量、空气湿度、室内温度、火灾引起的烟雾等）的实时监测与治理，通过APP在控制系统末端实现数据可视化、参数化调控，达到防治室内污染、降低家庭安全风险的目的（见图16）。

16智慧家居点位布置

3.2.1 室内环境实时监测和反馈机制

本项目通过厨房、卧室、卫生间等空间智能温湿度传感器、无线烟感器、智能空气质量检测器等的布置，实时监测室内环境的温度、湿度、烟雾浓度、CO浓度、甲烷浓度，并通过智能化系统产品的APP将监测结果上报业主，并允许业主对产品参数进行调整。

3.2.2 室内环境质量的数字化终端监测调节

控温控湿及智能空气监控系统自成一套数字化环境调节系统，并接入整个智慧家居系统，实现自动环境控制。当某一室内环境参数出现异常时，智能家居系统的APP会发出警报，及时通知业主并主动进行环境质量调节，降低环境风险。

4.1 装配式家具

“CCTC建筑业综合降碳模式”提出可通过装配式建造实现施工减碳、节约建材，促进全产业链减碳的发展。本项目采用装配式装修手段，使用调平架空地板系统，通过工厂化部品搭接提升装修速度，减少施工对环境造成的影响。此外，本项目的收纳柜、可变家具、沙发柜、床等硬质家具均采用装配式家装产品，极大地减少装修废料的产生，易更换、易拆卸，节约用材，降低能耗[4]。

4.2 低碳环保可循环材料

主动式室内设计提倡选择可持续循环利用的装修材料、家具、电器及生活配套系统，提升居住体验的同时实现节能减排。首先可采用低碳、可循环利用的装饰材料，如地板装饰尽量采用PVC塑胶地板或瓷砖，墙面使用康纯板等环保材料；
其次家具可选择利用废弃木材、竹材为原料的人工合成材料，减少对原生材料的依赖[5]。

主动式建筑理念引导下的低碳家居要做到用材降碳、使用高效、高标准施工和数据可控[6]。即便是老旧住宅改造设计也要积极将主动式家装、装配式家装运用于实际空间设计中，将艺术与技术更好地结合在一起。

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