对理想智能化住宅的探讨

摘要：本文从多个侧面论述了智能化住宅，包括安全设施、保温性能、健康环保、节能和可持续发展，家庭网关等内容。 
 
一、新建住宅必须力。装安全配套设施
于2003年10月开始实施的《北京市住宅区及宅安全防范设施建设和使用管理办法》规定。今后新建。改建、扩建住宅区及居民住宅，均应将安全技术防范设施建设纳入整体规划及设计之中，新建、改建、扩建住宅区及住宅工程竣工后，配套建设的安全防范设施工程经验收合格后，方可投入使用。
另外，要使用国家规定的安全门窗，有下列几种：
1．普通安全门窗——在现有门窗的基础上，把门窗的玻璃改为钢化或夹胶的安全玻璃。钢化玻璃的表面耐冲击能力是普通玻璃的10倍．夹胶玻璃则是在两层玻璃中间添加一层PVB膜。普通的安全门窗已被列入国家强制的3C认证。
2具有防盗、防侵入的安全窗——在门窗的设计中。把多层夹胶玻璃与钢化玻璃组合。使其总厚度设计在19mm以上，此种门窗的使用可以替代护栏等防盗安全设施。
3．防爆。防弹的安全窗——三层的夹胶玻璃就具有防爆、防弹的功能，而且通过在窗框中安装防弹钢板使窗框也是防爆、防弹的。
4．智能化的安全窗——安装窗磁、门磁等对非法入侵进行自动监控和报警；对需要屏蔽的会议场所采取措施防电磁辐射；防激光窃听；并对人员的出入进行有效的管理。
家庭中的安全防范系统除入侵报警外，还有电视监控装置，但因使用者水平差异较大，故一般不宜太复杂，也可自行设计组装（DIY）．以符合自己的个性需求。
二、有家庭网关是住宅智能化的主要标志
家庭网关具备两个主要功能：一是作为外部接入网连接到家庭内部。同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口；二是使住宅内用户可以获得各种家庭服务的平台。家庭网关能使有不同网络协定的设备互相沟通，因此家庭网关可以汇总外部各种不同渠道传来的信息，转换之后再连接到家中的PC机，未来还可连接到电视机。家庭网络的通信功能主要在物理层和链路层进行，除此之外，它还需要操作系统来解释信息和与应用程序接口，支持各种控制功能。目前，家庭网络使用最多的操作系统是LonWorks，而且LonWorks协议现已嵌入称为“神经元”的相应芯片之中，可以装在家庭联网模块中，实现控制、数据采集、检测、监视等功能。
家庭网关可应用的传输网络包括ADSL、Cable、高画质电视节目等，将来还可连接卫星传送所需的资料或电视节目。从家庭网络的发展而言，无线联网和电话线联网将是主要的联网方式，以其实现高速网络，而电源线联网则会用在低速网络中。
三、智能化住宅应具备有宽带接入网功能
宽带接入网旧roadband Access Network)指的是本地交换机与用户端设备之间的传输系统，它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网。包含有用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户侗络接口设备。为了能在网络中传输图像和多媒体，则需要更高的带宽。宽带接入网实现方案目前主有用ADSL直接入户、FTTx进入小区后通过以太网接入住户、有线电视系统光纤进入小区后通过HFC接入住户三种．视具体条件可了选择其一，待未来条件许可时．最终可像日本和德国一样，实现光纤直接到户FTTH。
1．ADSL直接入户方案
ADSL被戏称为网络新贵。首先，它是利用现有的铜缆资源，无需重新布线。其次，用户随时可以上网，无需每次重新建立连接，而且也不会影响电话的使用，每个用户都可以独享高速．通道，没有阻塞问题；再次，其高速带宽使用户更具竞争优势；此外，从安全角度来讲，xDSL接入保密性好，安全可靠。ADSL接入网络如图1所示。
从传输效率上讲．由于在xDSL技术中．用户到局方是使用点到点传输，所以每个用户的带宽是固定的，不会由于用户的增加而导致传输效率的下降。作为高档小区的网络建设方案，只要在小区中央控制室内安装一套ADSL局端设备DSLAM、在小区内的每家住户安装一套ADSL终端设备和相应的布线，就可以构成ADSL全覆盖网络。这样每户就可以有独享的8Mbps下行带宽，从而能够享受到VOD点播等一系列的视频服务．但相对而言ADSL价格稍高。
2小区局域网(FTTx+LAN)接入方案
FTTx+LAN接入即光纤进小区、UTP入户。以太网是应用最广泛的局域网传输方式．采用基带传输．通过双绞线和传输设备，实现10M／100M／1000Mbps的网络传输．具有实时性强。性能稳定、价格低廉等优点，已经成为现代网络发展的主流。以太网接入网络特别适合于人口密度较高的居住小区，如图2所示。
3．在HFC上利用Cable Modem进行数据传输
HFC有线电视网络的主要革新在于建立了服务区(SA)概念．整个网络可以按照光节点划分成为一个个服务区，服务区(500户以内)越小．每个住户可用的双向通信带宽就越大，通信质量也就越好。但与此同时，光纤离用户越近，网络建设成本也越高。
HFC有线电视网络系统方案如图3所示．是住宅用户高速数据接入的另一项热门技术，Cable Modem下行数据占用50—860MHz之间的一个8MHz的频段，一般采用北美标准以64QAM调制方式，传输速率可达到27Mbps。若是高质量线缆．可采用256 QAM调制方式调制传输数据，传输速率可达到40Mbps；上行数据占用50–24MHz之间的一个8MHz的频段，为解决漏斗噪声问题，一般采用抗噪声能力较强的QPSK调制方式，速率可达10Mbps。
但是，HFC也存在不足之处。一是需要作双向改造，重新布线；二是双向改造后，低频段和高频段频率干扰问题会使滤波技术难度加大；三是在复用技术上，因HFC采用模拟频分多路技术，而主干网络和交换机均采用数字技术，中间需要作数模转换，增加了同步、网管和信令的技术难度；四是HFC网的带宽为小区所有用户共享，因此随着用户的增加，每个用户可用带宽将大大下降；五是因HFC的同轴电缆部分为树状结构，故安全保密性不好，而且容易产生噪声积累，使上行信道中的干扰加大，影响系统质量。
四、倡导充分利用太阳能的阳光体系住宅
阳光体系是新型太阳能住宅，也称为被动式太阳能住宅，其保温层厚度达到30cm以上，设有热存储器，设计有多功能的太阳能利用体系，被动地接收阳光的照射，获得的热量存于屋顶、地板和墙中，能加热或冷却室内空气、温暖地面，还能提供热水。这种被动式的太阳能系统与整个住宅合为一体，可以提供全年的室内气候调节，从而能得到最佳效益，使用方便，有益于环境的可持续发展。
阳光体系住宅的主要技术措施是将室外空气先由屋面下的通气槽引入，积蓄在屋檐下，并被安装在屋顶上的玻璃集热板加热，然后，这些空气上升到屋顶最高处，通过一个屋顶通气管和空气处理器(包括可开启或关闭的阀门、热交换盘管和一个控制空气流动方向的小风机)，进入垂直风道向下转入地下室，设置在基础上的厚水泥板用来储热。太阳能热量昼蓄夜发，是阳光体系住宅的一大特点。
这些热空气用于家庭的热水供应，则是通过两个步骤进行的，先是屋面的热空气通过空气调节器中的热交换盘管，将热量传给盘管中的交换液，之后交换液通过盘管再把热量传到家庭热水箱，并把水加热到29-49℃的水温。
另一种住宅是利用太阳能收集器等主动的采集装置获得能量，并或多或少地储存于 (多为水或钢的)热储存器中，这种住宅有时也被称为零供暖住宅。
五、多方提高建筑物的保温与节能性能
保温与节能是人类对建筑物，特别是对住房的一项基本和重要的需求，关键在于提高能量效益。可采用的被动节能措施主要有：
1．提高外墙、地板和屋顶的保温层厚度，兴建低耗能住宅(必要的保温层厚度为20—25 cm)和节能住宅至少要有15cm以上的保温层)；
2．通过框架结构来减少门、窗透风的缝隙，改善其密闭性。
3．加大南窗的面积，以便能更多地接收太阳能热能。
4．加强对暖炉和导热管的保温。
5．采用集环保和节能于一身的特殊镀膜玻璃，降低玻璃表面幅射率并提高玻璃的光谱选择性，与普通的单片玻璃相比，夏季可节能60％以上，冬季可节能70％以上。
6．主动节能措施除包括回收各种余热外，更主要的是利用太阳能收集器，并通过热泵的帮助，从空气或地热中获得热能。
六、努力实现健康环保型的住宅
用健康的价值观来建设健康舒适的居住环境，要重新审视自己的住宅行为，健康的住宅不仅追求山、水、土、石、绿地、阳光、空气等自然要素，还要满足居住者生理和心理的需求。
健康住宅要符合四项标准。一是人居环境的健康性，包括住宅基地的选择要远离污染源，避免和有效控制水污染、大气污染、噪声、电磁幅射、土壤氡浓度超标等，室内隔音及空气质量达标，房间布局合理，保证通风等。二是自然环境的亲和性，绿色系统中树多于草，绿地率大于35％，建筑密度小于25％，绿化覆盖率大于70％，人均公共绿地面积大于每人2平方米。三是住区的环境保护，包括住区内视觉环境的保护，污水和中水处理、垃圾处理及环境卫生等。四是健康环境的保障，主要是针对居住者本身的健康保障行动，包括医疗条件体系、家政服务体系、公共健身设施、社区老人活动场所等硬件建设。
健康住宅评估因素除涉及室内外居住环境健康、与自然亲和程度、住区环境保护和健康环境保障外，特别是与人们生活和健康密切相关的室内空气质量、水质、隔声性能、照度等几方面，应达到的相关标准如表1—表4所示。
七、注重住宅的可持续发展性
所谓“可持续发展”（Sustainable Development)指的是我们在满足当代人需要的同时，不能危及我们子孙后代满足他们需求的能力。重点是要节约资源（能源、水、森林、土地、空间等)和环保，充分利用天然采光和自然通风等等。
可持续发展的住宅将围绕着三个主题：一是创造舒适的居住环境；二是与周围生态环境的融合，实现“节能、节水、节地、治污”方针，资源要为人所用；三是减少对地球自然和环境的负荷与影响。在可持续发展社区方面的评价原则及具体内容见表5。
八、不断出新的家庭娱乐系统
1．数字电视的推出
数字电视的推出将使人们能够欣赏到丰富多彩的高清晰画质节目，除了在传统模拟电视机上加装机顶盒可以收看数字电视节目外，更可取的是使用液晶和等离子等高清数字电视装置。
数字电视涉及五个主要技术环节和十几个技术标准，是一个庞大的标准体系。目前，国际上正式颁布的数字电视标准主要有三个，即美国的ATSC，欧洲的DVB和日本的ISDB。其中欧洲标准包含数字电视地面广播(DVB-T)、数字电视卫星广播(DVB-S)、数字电视有线广播（DVB-C)三个标准，在全球覆盖面最广。我国的数字电视已经起动，但国家标准却迟迟未露面，据云有望于2004年底揭晓。
2．数字机顶盒
目前大多数家庭中的电视机主要接收无线电视频道的节目，为了收看有线频道，特别是未来的高清晰度电视节目，就需要在家中加装一台数字电视机顶盒。但是有了机顶盒，只是能将高画质信号转换成常规电视机可以接收的信号，让常规电视机可以接收高画质节目，但常规电视的图像并不一定是高画质的。
3．硬盘录放像机
这是家用录像机的升级换代产品。当需要录制节目时．可直接将节目内容存入硬盘之中，在播放时也是直接从硬盘读取资料，近期还推出了带刻录盘功能的硬盘录放像机，可以用作备份或保存。
4．高密度DVD
高密度DVD(HD DVD)不仅盘片容量是当前DVD盘片容量的5倍，而且视频解像度高，可以录制高画质的数字内容．也可有更长的放像时间。
高密度DVD的规格由日本东芝和NEC公司主导．并已被批准为国际标准；另一阵营
则是由索尼、松下和飞利浦公司共同主导的蓝光光盘，也是可以录制高画质图像的数字录
影技术，但其并未获得数字影音光盘论坛(DVD Forum)的认证。
5．多媒体服务器
如果在家中安装一台多媒体服务器，只要在该多媒体服务器上播放，就可以在家中任河有电视机或PC机的地方收看，既可看同一节目，也可看不同的内容，既可在这个房间看DVD．也可在另一个房间听音乐，各随其便，互不干涉。
6．数字娱乐家庭中心
这是实现让大人和小孩都高兴的游戏功能．一台机器就能符合家庭中每个成员的需要。现在索尼和微软两大厂商为此推出了不同的产品，索尼推出的是结合机顶盒与数字影音多媒体功能的PSX．是其王牌产品PS游戏机的一种新规格，以游戏机为主，另外结合有许多不同的功能，首先是机顶盒功能，可以接收无线电视节目；其次是影音播放功能，可播放CD、VCD、DVD及MP3；再次是数字录影功能．不仅内建大容量的硬盘．还附加有DVD刻录器。微软公司推出的是以PC架构为主的多媒体中心，但它取消了通用Windows(icon)，而改用上下左右更人性化的使用界面，让使用者只利用选台器，手指上下左右遥控．就可播放CD、DVD、MP3等。