赵婧靓

摘 要：现代意义上的环境调控在现代建筑发生伊始便出现，环境作为水晶宫设计的出发点，与其建造、形式、空间结合，综合的考虑，呈现出变革、实用并具有美学特征的新型公共空间。水晶宫是一项开拓性的尝试，旨在将园艺玻璃温室的创新性地应用于人类而不是植物。水晶宫中部分实现了建立一个完整的环境控制系统的愿望。

关键词：帕克斯顿；水晶宫；环境调控

1.水晶宫的环境调控概述

水晶宫（Crystal Palace，1851）——伦敦世界博览会建筑，过去的研究集中在工程师和承建商的角色，铁框架的发展和预制和组装方法，建造美学上，着重于探究在工业化的背景下，机械美学、建造周期、大跨度空间结构等方面的巨大成就。然而。在没有空调等机械设备来调节玻璃结构建筑内部环境的时代，帕斯顿在水晶宫做出一系列的环境调控的探索，希望为大型工业城市的人口创造健康的环境。

19世纪的伦敦冬季烟雾问题越加严重。伦敦夏季气候伦敦一年几乎有1/4的时间都被恶劣的雾霾天气笼罩，是名副其实的“雾都”，人居环境亟需改善。

帕克斯顿作为有一名园艺设计师却有着更宏大社会的理想，希望使伦敦的城市居民能在室内享受到清新的空气、日光和舒适的气候。在成功的利用钢和玻璃创造出适宜外国热带植物温室后（Regia water-lily house 1850），开始设想将玻璃结构和技术用于为人类创造新的公共空间，以改善工业城市中广大人民的健康。这些地方将有广阔的空间，一年中无论任何季节都充满日光，空气清新，气候舒适，人们都可以在室内良好环境中进行活动。

水晶宫则是帕克斯顿愿景的实践成果，在机械制冷和空调技术出现之前，创造宜人公共环境，充分利用机械调节温室园艺环境，控制玻璃建筑内的气候。从创造适宜的环境作为设计的出发点，解决环境问题的同时满足了展览空间特性。

2.水晶宫的园艺温室基础

温室设计的经验设计方法在海德公园得到了明显的延续。帕克斯顿作为温室设计师的经验使他能够解决水晶宫内环境设计问题。水晶宫直接吸取了建造植物温室的方法，但建造的目的已经由为植物提供适于生长环境的容器，转变为人们提供博览活动场所。

尽管温室设计目的是为植物提供栖息地，并不是为了满足人类或工业制品的热舒适，但Paxton很有信心，根据他以往的园林设计经验，能够创造出巨大的、明亮的空间，并调控内部气候。海德公园水晶宫是一项开拓性的尝试，旨在将园艺玻璃温室的创新性地应用于人类而不是植物。

3.帕克斯顿为水晶宫环境调控做出的努力

然而利用全玻璃结构，制造适合人类生存的气候是困难的。正如大量史料记载的那样，在1851年夏季的大展期间，水晶宫内部定期发生了极端气候。为了解决过热以及眩光问题，避免直射而来的阳光，使环境适宜居住和展览，帕克斯顿开发了众多解决方案，用于改善玻璃房内的湿度，阳光和太阳能。

由于海德公园的水晶宫是一个临时的结构，将用于从5月初到十月中旬，Paxton在气候控制方面的主要考虑是在炎热的夏季期间，对潜在的太阳活动的控制。环境问题从一开始就是他设计中不可或缺的一部分。

（1）光线控制

为了实现展览建筑体系、建筑形式和内部空间布局空间开放透明，自由灵活特性。水晶宫中光线几乎和在户外的一样明亮，整体结构和玻璃外壳的透明度，将同等数量的日光传送到建筑物的任何部分。最终实现所期许的透明度。为了获取最大的日光接触面积，横截面为梯状金字塔形，体积被分成三层，宽度逐层缩小。屋顶被锯齿状玻璃覆盖。一个达到了1848英尺的高度，非常深的平面空间也被充分地照明。

不过，帕克斯顿承认，他必须排除眩光，以保护展品和居住者免受直射阳光的辐射热量，使照明室内的照明适合展览。为了这个目的，他用半透明的白布屏风覆盖了整个水平的屋顶，使室内的光线均匀而分散。光线在建筑物的各个部分几乎相等，实现了空间的均质化。

（2）通风控制措施

通风的目的为：通过控制空气运动排出热空气，以便在炎热的夏季提供舒适的温度。在水晶宫中，除了太阳能以外，还有其他主要的热源：大批参观者，工业生产过程的现场演示时蒸汽驱动机械的运转时产生的热量。同时，还必要保证为这座可容纳8万人的建筑物源源不断地提供新鲜空气。通风系统还负责解决公共建筑中的气味和湿度问题，以供大量人群共同使用。

水晶宫的通风系统包括连续水平排列的通风装置，它们安装在三层的每一个垂直立面的顶部。在一层，大部分开间在低层都引入了附加通风设备，而在东部和西部的玻璃拱顶下面又引入了另外兩排通风设备。通风率是通过水平金属百叶窗调节的，手动打开或关闭的轮子和绳索机构，便于从一个位置操作216英尺通风排气扇。

S形的百叶窗叶片的设计用于防止通风机打开时雨水进入建筑物，从而保持连续通风。同时架空的基础亦对通风有贡献。空气从地面以下的空间通过3英寸×9英寸地板之间的三分之三英寸间隙进入建筑，底层总面积约40，800平方英尺的，在内部空气浮力的推动下，外部空气将从深达5英尺地板下面的空间吸入室内。气流通过巨大的开放空间，对建筑物的空气流动有相当大的贡献。

（3）降温控制措施

Paxton意识到，在炎热的夏季，室内温度不能通过自然通风降温，他最初的建议是采用一种被动的技术来冷却空气。他们的建议是在玻璃屋顶下安装大面积的帆布，以保持室内空气的流动，在极其炎热的夏季时保持湿润，通过蒸发来冷却内部的空气。他相信，供应气流在进入建筑物内部之前，会通过垂直玻璃窗内的通风装置冷却下来。

在无法解决降温的情况下，同年8月帕克斯顿在“设计与制造杂志”（Journal of Design and Manufactures）上发表的演讲中提出了一个替代系统，该系统由一个悬挂在天花板上大型的布屏风扇组成。

帕克斯顿建议将自然通风与蒸发冷却系统结合在一起，这是他对于降低全玻璃结构内温度的探索。这个伟大的展览建筑代表了一个有意识的努力，将园艺温室适应于人类和人工制品。

（4）屋顶结构与冷凝构造细部

椽子高低交替错落，玻璃按脊和沟的形式呈锯齿状安装。与普通安装方式相比，锯齿状安装的玻璃，能在一天中获得两次太阳直射的机会。为了防止玻璃屋顶下的冷凝物的积聚（由建筑中大量的人群所产生的），使用了与排水管道系统连接的木制排水沟两侧的内部冷凝排水沟，所谓的帕克斯顿（Paxton）的排水沟。内部冷凝排水系统目的是收集由大量人群的呼吸和汗水所产生的蒸汽以及地面下的潮湿土壤所引起的冷凝。

收集在这些排水沟内的冷凝水被排放到一个十字槽的系统中，这些排水沟被连接到铸铁柱内的排水管上。施工图纸显示，内部冷凝水收集在木拱架两侧的排水沟内，并通过拱顶底部通风装置之间的开口排放到平屋顶上。在垂直玻璃窗上，接收冷凝管和漏水的通道被切割到每个窗框的底部框架构件上。保持室内的干燥。

4.总结

尽管水晶宫在运行中存在问题，但它仍然代表着，朝着机械控制室内气候的玻璃建筑迈出的第一步，帕克斯顿认为创新设计和现代技术是解决十九世纪新兴工业城市的社会和环境问题的手段，并提出将这种结构作为一种新型的公共空间，以适应当前人口的社会和环境的需要。结合机械环境系统，在大型建筑物内制造适合人类健康和舒适的特定要求的受控大气条件，以及可以有效封闭和日光照射的极大空间的全玻璃结构，使公共城市生活有机会独立于城市地区气候变化和周围有害的大气条件。

参考文献

[1]童乔慧，卫薇.帕克斯顿与水晶宫[J].新建筑，2011（5）：98-101.

[2]王磊.植物与现当代建筑的关系初探[D].北京大学，2010.

[3]https：//en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Paxton

（作者单位：南京大学建筑与城市规划学院）