智能化小戶型住宅空間設(shè)計(jì)研究

莫育強(qiáng) 黃瑾琳

（1.北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東 珠海 519088；2.澳門城市大學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)院，澳門 999078）

目前，城市土地規(guī)劃邁入“減量化、內(nèi)涵式”發(fā)展階段，小戶型住宅憑借實(shí)惠的價(jià)格、相對簡單的空間結(jié)構(gòu)，逐漸受到社會(huì)公眾的青睞[1]。從某種程度上說，小戶型住宅已成為解決城市住房緊張與廣大居民日益增長的住房需求之間矛盾的有效辦法之一[2]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與市場需求提升，小戶型的設(shè)計(jì)與布局開始邁向智能化。2021年，國家“十四五”綱要首次將“智慧家居”納入其中，旨在提供更安全、節(jié)能、便捷的優(yōu)質(zhì)生活環(huán)境。目前的智能化小戶型住宅設(shè)計(jì)重視物理空間，建立相關(guān)定量模型（如空間容納量、密度計(jì)算等），但針對信息空間與物理空間交互設(shè)計(jì)的研究不足。本文系統(tǒng)整合現(xiàn)實(shí)空間與物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)相結(jié)合的總體設(shè)計(jì)構(gòu)想，分析小戶型住宅下物聯(lián)網(wǎng)集成的智能空間設(shè)計(jì)策略。

1 智能化小戶型住宅的定義與現(xiàn)狀

1.1 智能化小戶型的定義

戶型是根據(jù)不同的居民人口結(jié)構(gòu)進(jìn)行的住戶類型劃分，一般有3種分類方法，即戶類別、戶規(guī)模及戶結(jié)構(gòu)[3]。小戶型的廣義定義為一居室的建筑面積在60 m2以下，二居室的建筑面積在80 m2以下，三居室的建筑面積在90 m2以下[4]。智能住宅空間雖然是一個(gè)多學(xué)科概念，但離不開住宅這一本質(zhì)內(nèi)核。在智能住宅中，現(xiàn)有家居作為住宅環(huán)境中不可分割的一部分，可以與自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、可持續(xù)發(fā)展理念等領(lǐng)域相結(jié)合，促進(jìn)居住空間的舒適性、安全性與便捷性，提高居住者的幸福感。本研究中，智能化小戶型住宅是指建筑面積在90 m2以下，具備互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、服務(wù)用戶的核心維度的住宅。

1.2 智能化小戶型的現(xiàn)狀

智能化小戶型住宅在我國已有了初步發(fā)展[5]。人們的生活水平不斷提高，住房需求快速且持續(xù)增長，城市住房從“有房住”向“住得好”逐步發(fā)生結(jié)構(gòu)性改變[6]。智能化小戶型住宅設(shè)計(jì)專注于家居的產(chǎn)品功能與生活質(zhì)量的關(guān)系，然而現(xiàn)有設(shè)計(jì)通常弱化了家居與空間關(guān)系的協(xié)調(diào)性。完全基于設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)的家居設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致客戶按照設(shè)計(jì)師的理念體驗(yàn)表層上的智能生活，功能與用戶需求適配性低，與滿足用戶需求的本意大相徑庭[7]。目前，智能家居設(shè)計(jì)的研究領(lǐng)域缺乏系統(tǒng)性、多態(tài)化的探索，已有設(shè)計(jì)案例忽略了住宅設(shè)計(jì)需要廣泛和完備的設(shè)計(jì)流程，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的智能家居之間關(guān)聯(lián)性弱，功能與用戶需求適配性低，無法實(shí)現(xiàn)真正的智能化。

2 智能化小戶型住宅設(shè)計(jì)要義

本文的研究對象為珠海市橫琴金融島方達(dá)成大廈的智能化小戶型住宅。方達(dá)成大廈是橫琴金融島中典型的商住超高層綜合體，42～56層為公寓式住宅，總戶數(shù)為360戶，戶型建筑面積約48～89 m2。本文針對熱銷房型48 m2的一房一廳一衛(wèi)戶型進(jìn)行研究。

方達(dá)成大廈住宅48 m2戶型如圖1所示。

圖1 方達(dá)成大廈住宅48 m2戶型（單位：mm）

2.1 多重空間設(shè)計(jì)

2.1.1 多重空間定位

多重空間的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括多重空間定位、空間設(shè)計(jì)理念以及空間類型分類3個(gè)部分。

智能化小戶型空間設(shè)計(jì)要點(diǎn)如圖2所示。

圖2 智能化小戶型空間設(shè)計(jì)要點(diǎn)

方達(dá)成大廈住宅多重網(wǎng)絡(luò)空間如圖3所示。

圖3 方達(dá)成大廈住宅多重網(wǎng)絡(luò)空間

多重空間定位是指以3個(gè)層次空間（非物質(zhì)虛擬信息空間、用戶設(shè)備交互空間和設(shè)備智能化處理空間）為基本點(diǎn)聯(lián)結(jié)形成的新穎空間[8]。本文探討的空間利用率的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)在于不限于空間布局的變化，同時(shí)根據(jù)使用場景的需求變換，實(shí)現(xiàn)多功能混合模式的切換，使小戶型的空間利用率得到大幅度提升。將建筑設(shè)計(jì)和機(jī)電設(shè)備建立在統(tǒng)一的坐標(biāo)、精度單位和比例尺上，進(jìn)一步構(gòu)建多重空間相互聯(lián)結(jié)。通過在坐標(biāo)體系上選取若干點(diǎn)位，即人、空間、設(shè)備之間的三重交互點(diǎn)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)集成的交互式網(wǎng)絡(luò)。將智能家居引入空間設(shè)計(jì)，在應(yīng)用空間和功能場景方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，塑造建筑實(shí)體的多重網(wǎng)絡(luò)空間，形成個(gè)性化、多功能的生活環(huán)境。

2.1.2 空間設(shè)計(jì)理念

本文涵蓋智能家居設(shè)計(jì)的3個(gè)基本理念，即可視化、交互式和反饋式。可視化設(shè)計(jì)指在共生共享的非物質(zhì)虛擬信息環(huán)境下，強(qiáng)調(diào)設(shè)備信息的識(shí)別、運(yùn)輸過程，充分考慮智能設(shè)備數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)。

交互式理念不僅是作為循環(huán)系統(tǒng)而產(chǎn)生交互效益的設(shè)計(jì)理念。信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新業(yè)態(tài)、數(shù)字時(shí)代的場所精神、人對空間的多維感知、新技術(shù)對時(shí)空尺度的壓縮與延展、虛實(shí)交互的場所互動(dòng)、虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界融合的交互等，都需要?jiǎng)?chuàng)新型的空間設(shè)計(jì)模式進(jìn)行回應(yīng)[9]。在交互式智能家居設(shè)計(jì)模式中，用戶設(shè)備交互空間的特點(diǎn)是通過設(shè)置一定的應(yīng)用程序，在日常居住生活中提供一系列的交互式互聯(lián)設(shè)備，迅速回應(yīng)每一位用戶的需求，并以高效率的方式提供一個(gè)清晰、愉快和有成效的人機(jī)交互，強(qiáng)調(diào)交互關(guān)系對智能家居“設(shè)計(jì)—建造—服務(wù)”全鏈?zhǔn)讲季值膮f(xié)同作用。交互式智能設(shè)計(jì)的主要目的是提高人與空間、人與設(shè)備進(jìn)行交互式溝通的能力。從用戶角度上看，用戶行為可能會(huì)決定和影響智能家居的行為及其結(jié)果，使反饋式和交互式智能家居成為人與空間相互連接的促進(jìn)因素。

反饋式的智能家居設(shè)計(jì)是設(shè)備智能化處理空間搭建以小型設(shè)備為載體的靈敏的架構(gòu)系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)感知環(huán)境各項(xiàng)領(lǐng)域，利用全天候在線的傳感器對各類信息實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測與收集。其中一個(gè)傳感器或設(shè)備被激活時(shí)，相應(yīng)的傳感器和設(shè)備將會(huì)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)反饋。

2.1.3 空間類型分類

空間類型由應(yīng)用體系和功能分區(qū)兩部分構(gòu)成。在反饋式和設(shè)備智能化的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的組成部分需要涵蓋反饋回路，即系統(tǒng)能在受到不同環(huán)境的刺激下穩(wěn)定地產(chǎn)生反應(yīng)。在任意高度集成的交互式和靈動(dòng)性的理念中，智能設(shè)計(jì)關(guān)心的問題是用戶覆蓋，需要從人文關(guān)懷的角度考慮社會(huì)和文化的影響，結(jié)合用戶行為和心理實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。在可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)的智能狀態(tài)中，人、家居、居住空間并非孤立的特性存在，更突出三者構(gòu)成的體統(tǒng)性機(jī)制系統(tǒng)，既包含靜態(tài)的住宅空間設(shè)計(jì)，也引導(dǎo)多態(tài)化的動(dòng)態(tài)場景變革。在功能使用上，允許智能家居的動(dòng)態(tài)處理，例如通過智能面板控制智能家居的運(yùn)作狀態(tài)；同時(shí)也可以根據(jù)空間的應(yīng)用體系進(jìn)行多任務(wù)處理，滿足用戶多層次的體驗(yàn)效果?；谝陨侠砟?，本文將智能化小戶型住宅空間類型分為功能分區(qū)和應(yīng)用體系兩種類型。

（1）功能空間。

功能空間作為建筑的基礎(chǔ)，需要引導(dǎo)空間的設(shè)計(jì)邏輯和組織序列，梳理功能空間類型，使空間更具合理性[9]。在家居系統(tǒng)中，人們對空間需求的不同引導(dǎo)功能的變革，多功能空間的混合模式，可以調(diào)整內(nèi)部空間的尺寸和形狀并實(shí)現(xiàn)各種功能。為滿足用戶需求與建筑功能的適配性，本文依據(jù)功能空間特點(diǎn)，將智能化小戶型住宅功能分區(qū)劃分為3種空間類型。

半私人空間：在智能化小戶型的住宅空間中，人們對私人空間與公共空間的界限更模糊，因此引入半私人空間的概念。此空間類型的定位為信息需求型，不同的客群類型需求不同，例如老人的需求是康養(yǎng)，新生兒的需求是安全，根據(jù)個(gè)性化需求，催生更具個(gè)性化的家居設(shè)計(jì)。半私人空間是私人空間與公共空間的有效聯(lián)系，可以使用智能移動(dòng)隔板和智能折疊隔板進(jìn)行二者分區(qū)和連接，充分體現(xiàn)了智能化小戶型空間設(shè)計(jì)的靈動(dòng)性。

公共空間：在智能化小戶型住宅中，空間容納量較小，人們更傾向無固定物理界限的廚房和智能會(huì)客廳，因?yàn)槊鞔_的物理界限會(huì)限制娛樂、社交、工作、家庭等相關(guān)活動(dòng)。在智能化小戶型住宅的設(shè)計(jì)中，環(huán)境智控型的家居可對此類型的空間發(fā)揮場景變換的作用，提供一鍵場景式的家居系統(tǒng)性服務(wù)，滿足住宅用戶的偏好。

私人空間：私人空間是用戶個(gè)人私密區(qū)域的空間環(huán)境，臥室就是其中一個(gè)典型代表。隨著工作和個(gè)人生活的日趨融合，工作和休息不再需求特定的獨(dú)特空間，通過智能家居多態(tài)化工作，在同一尺寸空間下設(shè)計(jì)包括電視、電腦、書桌等具有私人特征活動(dòng)集成私人空間的模塊化家居。

（2）應(yīng)用空間。

在智能化小戶型建筑中，應(yīng)用型空間定位狀態(tài)分為3類：第一類，臥室、客廳引導(dǎo)形成日常活動(dòng)型；第二類，人與空間關(guān)系的改變引發(fā)了信息需求，例如人在客廳，對廚房狀態(tài)、浴室水溫等產(chǎn)生信息需求，智能家居進(jìn)行進(jìn)一步的有效信息整合，此空間屬于信息需求型；第三類，在小戶型住宅的內(nèi)部空間內(nèi)，人的行為、家居、信息共同作用，產(chǎn)生靈動(dòng)的交互作用。充分考慮家居產(chǎn)品的位置排布和運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的環(huán)境智控型空間。

應(yīng)用型空間定位狀態(tài)如圖4所示。

圖4 應(yīng)用型空間定位狀態(tài)（單位：mm）

日?；顒?dòng)型：智能家居設(shè)計(jì)下的綜合空間和設(shè)備給人們提供了一種簡便、自然和智能的居住氛圍，其設(shè)計(jì)滿足日?；顒?dòng)對空間利用的需要。

信息需求型：對用戶和設(shè)計(jì)之間的家居產(chǎn)品、信息等進(jìn)行信息內(nèi)容的有機(jī)整合、處理和分析，產(chǎn)生便捷、迅速的個(gè)性化信息服務(wù)。

環(huán)境智控型：借助智能化技術(shù)和家居產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，挖掘和提升住宅空間價(jià)值。例如，遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)節(jié)家居設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)，包括智能門禁、自動(dòng)掃地機(jī)器人等。

不同的實(shí)踐類型的劃分并非絕對割裂，而是相互連接、整體統(tǒng)一的關(guān)系。將日常活動(dòng)和工作、娛樂需求聯(lián)結(jié)在一系列空間中，設(shè)計(jì)功能混合型、多態(tài)性空間區(qū)域，無須額外增設(shè)空間尺度或調(diào)整房間戶型布局，在小戶型住宅中的應(yīng)用尤為重要。

2.2 內(nèi)部空間設(shè)計(jì)

內(nèi)部空間設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在四大領(lǐng)域，包括餐廚、會(huì)客廳、起居室、衛(wèi)浴間。在應(yīng)用體系和功能分區(qū)的劃分下，通過4個(gè)領(lǐng)域的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)可以使單個(gè)空間融合多項(xiàng)功能，擁有更高的靈活性，提高了空間的使用效率。

2.2.1 餐廚

廚房設(shè)計(jì)的灶臺(tái)處理可以改造為具有人機(jī)交互功能的觸碰屏幕。針對不同年齡類別群體的行為、習(xí)慣和智能化產(chǎn)品學(xué)習(xí)能力分別采樣研究，使人的語音溝通、肢體語言、行為指令等能得到個(gè)性化的分析和迅捷的工作反饋。

2.2.2 會(huì)客廳

作為公共空間的部分，智能會(huì)客廳通過家居的靈動(dòng)布置實(shí)現(xiàn)集成多功能會(huì)客廳，滿足人際交涉、娛樂休閑等多領(lǐng)域需求。優(yōu)先采用模塊化兼具多功能性的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使內(nèi)部空間的通用性有所增加，如輕質(zhì)智能隔斷。同時(shí)，設(shè)計(jì)家居智能移動(dòng)改造布局，不再排布絕對固性的功能空間，而是應(yīng)用中心多元化的模式，滿足一天中不同時(shí)間段下特定空間對人容納量的不同。此外，可以將傳統(tǒng)的家居改造為具備多任務(wù)功能的智能家居，實(shí)現(xiàn)智能隔斷的實(shí)時(shí)開啟，占據(jù)更小的空間，同時(shí)也為住戶提供更舒適、便捷的服務(wù)，如電子觸碰控制屏。

智能控制面板如圖5所示。

圖5 智能控制面板

2.2.3 起居室

小戶型住宅面積受限，起居室成為不少住戶用餐、辦公學(xué)習(xí)、娛樂多任務(wù)需求的核心空間。家居擺放量和對應(yīng)的占地空間應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，如合理安置智能升降衣帽柜、節(jié)律感應(yīng)燈具、智能化處理多用桌。針對方達(dá)成大廈住宅案例，使用智能活動(dòng)隔斷靈活劃分會(huì)客廳和起居室，在日常需要使用會(huì)客廳空間時(shí)保持客廳的充足面積，夜間休息時(shí)智能隔斷的靈活位移調(diào)整了起居空間內(nèi)布局。

2.2.4 衛(wèi)浴間

智能衛(wèi)浴間設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 智能衛(wèi)浴間設(shè)計(jì)

衛(wèi)浴家居采用自動(dòng)檢測衛(wèi)浴行為不同階段的家居產(chǎn)品，能夠感知用戶的狀態(tài)和相應(yīng)的情境；智能升降馬桶能根據(jù)用戶的身高等生理狀態(tài)調(diào)整不同的應(yīng)用方案。同時(shí)，智能衛(wèi)浴系統(tǒng)考慮系統(tǒng)地學(xué)習(xí)用戶的行為習(xí)慣和使用細(xì)節(jié)，滿足家庭成員對水溫、光線、安全監(jiān)管的個(gè)性化偏好需求。

3 結(jié)語

由于居住觀念與家庭模式的轉(zhuǎn)變，智能化小戶型住宅的需求日趨增多。但目前設(shè)計(jì)方案多基于物理空間設(shè)計(jì)，缺少了信息空間的視角。本文基于方達(dá)成大廈智能化小戶型住宅的案例研究，通過引入多重空間的設(shè)計(jì)概念，提出3個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第一，空間設(shè)計(jì)應(yīng)注重人與周圍空間的聯(lián)系，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)信息、數(shù)據(jù)和反饋集成的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，將“人—空間—設(shè)備”3個(gè)組成部分相互結(jié)合。第二，在智能化空間發(fā)展中，需要強(qiáng)化以人為本的導(dǎo)向，充分發(fā)揮智能家居在功能使用上的最大效益，為功能空間進(jìn)行相應(yīng)適配。第三，針對小戶型設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮智能家居產(chǎn)品的位置排布和運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)空間場景的智控應(yīng)用。未來，智能家居技術(shù)勢必與傳統(tǒng)家居的協(xié)同創(chuàng)新和深度融合，為智能化住宅空間設(shè)計(jì)提供有效解決路徑。