周博士考察拾零（一百三十）一種“蝸牛”平面造型的異型展覽溫室

周長吉（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設計研究院，北京 100125）

2020 年11 月21 日，筆者有機會參觀了重慶數(shù)谷農(nóng)場。重慶數(shù)谷農(nóng)場位于重慶市梁平區(qū)金帶鎮(zhèn)雙桂村2 組。從重慶市區(qū)出發(fā)到數(shù)谷農(nóng)場大約有200 km 路程，在蒙蒙細雨中大巴車大約行駛了3 個多小時才到達目的地。據(jù)了解，農(nóng)場于2019 年9 月23 日正式開園，既是迎接新中國成立70 周年的獻禮，又是當年“農(nóng)民豐收節(jié)”的活動現(xiàn)場。農(nóng)場占地面積400 畝（26.68 hm2），現(xiàn)已建成高端智能溫室3.5 hm2，包括“一廳、一館、四場”，各功能區(qū)面積和主要展示內(nèi)容如表1。

表1 數(shù)谷農(nóng)場主要溫室設施建設規(guī)模及展示內(nèi)容

溫室總體布局分為三個區(qū)。大門入口為云騰田園館和鄉(xiāng)村振興展廳，兩個功能一座建筑，中間為大跨度異型玻璃溫室，兩側(cè)為標準的文洛型溫室（圖1）。荷蘭· 番茄工廠和以色列· 花卉工廠為一個區(qū)域內(nèi)的兩座并排的獨立建筑，均為標準的文洛型玻璃溫室（圖2）。西南大學· 草莓工廠和重慶市農(nóng)業(yè)科學院· 瓜果工廠為第三個區(qū)域，也是本次考察最吸引筆者的一個區(qū)。

圖1 云騰田園館

圖2 荷蘭· 番茄工廠和以色列· 花卉工廠

遠遠望去這個區(qū)的兩棟溫室恰似一個展開的“蝸牛殼”（圖3），一條弧帶在圍繞一個圓柱展開。當筆者第一眼看到這種布局后，立刻想到了蝸牛殼造型。懷著好奇的探索心情，筆者快步走進了這一區(qū)域。當置身區(qū)域內(nèi)環(huán)繞一周后發(fā)現(xiàn)，這個“蝸牛殼”并非一棟連體的建筑體，而是兩棟獨立的溫室，一棟為平面圓形溫室，另一棟為平面弧形溫室。設計師巧妙的平面布局給游人造成了一種視覺上的錯位，筆者的第一感覺恰恰就被這種視覺錯位誤導，這或許也正是建筑設計師平面布局想要達到的真實效果，本文對2 棟獨立的異型溫室逐一進行介紹。

圖3 “蝸?！睖厥胰?/p>

弧形平面溫室

弧形平面溫室為西南大學· 草莓工廠，總建筑面積3200 m2，由西南大學提供技術(shù)支持，主要展示草莓立體種植技術(shù)。草莓采用3 層A 字結(jié)構(gòu)立體栽培架栽培（圖4），是目前比較流行的一種草莓栽培形式。栽培基質(zhì)以草炭為主，配比珍珠巖以調(diào)節(jié)基質(zhì)空隙結(jié)構(gòu)；基質(zhì)表面覆蓋塑料薄膜，減少基質(zhì)表面水分蒸發(fā)；每個栽培槽沿長度方向設一道滴灌帶進行灌溉供水，并在栽培槽下部設置了回水管，可回收營養(yǎng)液殘液。草莓生產(chǎn)還配套了熊蜂授粉以及物理和生物病蟲害防治設施，管理中不打農(nóng)藥，從而保證了草莓生產(chǎn)過程中的觀賞性與食用性，游客可在觀光游覽的過程中即采即食，實現(xiàn)了游覽、觀光、休閑、采摘、品嘗以及科普的統(tǒng)一。

由于是平面弧形建筑，如果溫室內(nèi)栽培架的布置是沿著弧線方向（溫室長度方向），則栽培架也必須是弧形或多折式，而且每個位置上栽培架的弧形或尺寸都不一樣，這給栽培架的制作和安裝增加了很大難度，相應也將會提高建設造價。為統(tǒng)一栽培架的設計參數(shù)，設計者采用了沿溫室跨度方向布置栽培架的形式，在溫室中部設置弧形的中央走道，在走道兩側(cè)設置沿溫室跨度方向且與中央走道垂直的栽培架（圖5a），在中央走道下埋設供回水管，由此可實現(xiàn)主供回水（液）管路的經(jīng)濟配置。

溫室外墻采用玻璃作圍護材料，透光率高、美觀（圖5b）；溫室屋面由于是拱形結(jié)構(gòu)，覆蓋材料則采用了塑料薄膜，價格便宜、安裝方便（圖5a）。溫室墻面立柱和屋面拱架均采用平面桁架結(jié)構(gòu)（圖5c、圖6c）。由于溫室跨度較大，為減小屋面桁架構(gòu)件的截面尺寸以及對墻面立柱的推力，增強結(jié)構(gòu)的整體承載能力，溫室屋面結(jié)構(gòu)除了屋面拱架采用桁架外，還在拱形桁架上增設了懸索式下弦拉索和垂直吊索（圖6b）。

為保證溫室的通風和降溫，溫室配套了風機濕簾降溫系統(tǒng)以及遮陽和開窗系統(tǒng)（圖6）。風機和濕簾分別安裝在溫室兩側(cè)側(cè)墻上，濕簾連續(xù)安裝在內(nèi)弧面墻面，風機間隔一個開間安裝在外弧面墻面（圖5～6），其安裝高度均在墻面高度的上部，不會給游人造成影響，也不影響溫室的通風和降溫。

在溫室兩側(cè)側(cè)墻的風機和濕簾安裝位置的下部，每個開間安裝一扇外翻式上懸窗（圖5b、圖6a），在室外溫度不高濕簾風機不開啟的條件下可用于溫室的自然通風，由此，可降低溫室的運行成本。由于溫室屋面沒有設置通風窗，溫室自然通風主要依靠兩側(cè)墻上的通風口形成沿溫室跨度方向上的穿堂風，在無風條件下的熱壓通風能力較低。

圖5 草莓工廠溫室建筑結(jié)構(gòu)

圖6 草莓工廠溫室配套通風降溫設備

除了風機濕簾和開窗通風來解決溫室的通風換氣和降溫問題外，溫室還設置了屋面室外遮陽系統(tǒng)和墻面室內(nèi)遮陽系統(tǒng)（圖5a、圖6b 和圖6c）來阻擋室外過強光照進入室內(nèi)從而降低溫室室內(nèi)光照強度和進入溫室的熱負荷。由于溫室平面為弧面形式，標準規(guī)格的齒輪齒條無法適應尺寸不規(guī)則的弧形屋面遮陽拉幕，為此，該溫室的屋面室外遮陽系統(tǒng)采用了鋼索拉幕系統(tǒng)，遮陽幕沿溫室開間方向每個開間1 幅，同時沿跨度方向再分為若干幅，拉幕系統(tǒng)沿溫室跨度方向行程，可一次同時收攏或展開跨度方向的所有遮陽幕布。對于較長的溫室，可沿溫室長度方向設置多個拉幕分區(qū)，每個分區(qū)可獨立控制，也可以聯(lián)合控制。

溫室墻面上的內(nèi)遮陽全部采用了卷膜電機控制啟閉的方式，沿溫室側(cè)墻垂直方向卷放，每個開間設置一幅遮陽網(wǎng)，采用管道電機驅(qū)動卷膜軸，可獨立控制也可以聯(lián)合控制。

圓形平面溫室

圓形平面溫室為重慶市農(nóng)業(yè)科學院· 瓜果工廠，總建筑面積1800 m2，由重慶市農(nóng)業(yè)科學院提供技術(shù)支持，主要展示新奇瓜果品種。工廠內(nèi)設置了造型各異的各類瓜果架，用以培育葫蘆瓜、蛇瓜、金錘瓜、砍瓜、小米冬瓜、金瓜、鼎瓜、鴛鴦梨等多個品種，游客置身其內(nèi)，仿佛進入了一個奇妙的瓜果王國。

該溫室從平面布局看是一個完全的圓形平面，室內(nèi)的參觀走道也是從大門進入后直通室內(nèi)中部的圓環(huán)通道，繞場一周可以看遍溫室內(nèi)所有的種植品種和種植模式。

和草莓工廠溫室采用的圍護結(jié)構(gòu)透光覆蓋材料一樣，瓜果工廠溫室也采用墻面玻璃、屋面塑料薄膜的做法，透光覆蓋材料的選擇兼顧了溫室的美觀和適用要求，在滿足觀光展示要求的同時，顯著降低了溫室建設成本。為了保證屋面塑料薄膜始終處于緊繃狀態(tài)，工程中采用了在每個屋面拱架上設置雙卡槽固膜的方式（圖7）。

圖7 溫室屋面塑料薄膜固定方式

僅從平面布局和透光覆蓋材料看溫室并沒有什么特色，但抬頭看溫室的屋面卻有很多創(chuàng)新。溫室的屋面整體上采用了一種倒錐體（圖8a），而到了屋面中部的錐底則又采用了隆起的圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)頂面又采用半球穹頂（圖8b），溫室屋面與側(cè)墻之間連接還采用了曲線過渡（圖8c），由此形成了一種由圓球體與圓柱體相結(jié)合的三維空間結(jié)構(gòu)，不僅創(chuàng)造了一種美觀的造型，而且從也融合了多項生產(chǎn)和使用的功能。

圖8 圓形平面溫室結(jié)構(gòu)造型

溫室的倒錐體屋面形成了自然的集雨面，可以將屋面上的天然降水全部收集利用。溫室室內(nèi)地面中央設置了雨水收集池，溫室屋面中部倒錐體與圓柱體結(jié)合部位安裝了集雨槽，集雨槽下安裝了落水管（圖9a），落水管直接通向溫室內(nèi)的集雨池，從而將屋面雨水全部收集到集雨池中，通過過濾處理后可用溫室灌溉以及濕簾降溫系統(tǒng)的補水和其他用水。

圖9 穹頂結(jié)構(gòu)

屋面倒錐體底部設計的圓柱體直立面不僅有效阻擋或匯集了屋面雨水，而且在立面上可直接安裝濕簾，與安裝在溫室立墻面上的風機（圖8c）形成溫室的濕簾風機負壓通風降溫系統(tǒng)。為了封閉安裝濕簾圓柱墻面的的頂面，設計者采用了半圓球的穹頂結(jié)構(gòu)（圖9c），不僅嚴密封閉了屋面中央錐孔，而且在溫室內(nèi)形成了形似“天井”的結(jié)構(gòu)，在全部遮陽系統(tǒng)展開后又能給溫室?guī)硪皇醒牍饷?，給游客一種通向光明的感覺。

為了解決溫室的通風和降溫，除了在溫室屋面安裝濕簾（圖9b）和溫室墻面安裝風機外（圖8c），和草莓工廠溫室一樣，瓜果工廠溫室也安裝有屋面外遮陽（圖8a）和墻面內(nèi)遮陽系統(tǒng)（圖8c）。

墻面內(nèi)遮陽系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)與草莓工廠墻面內(nèi)遮陽系統(tǒng)一樣，采用管道電機上下卷膜啟閉，遮陽網(wǎng)每一開間為一幅。屋面外遮陽網(wǎng)的幅面也是按照屋面上拱架的間距裁剪并在沿溫室圓周平面直徑方向分為若干幅（圖8a），但與草莓工廠溫室屋面遮陽幕的拉幕系統(tǒng)不同，該溫室屋面遮陽幕的拉幕行程采用屋面拱架之間開啟。

由于在墻面與屋面的過渡帶沒有覆蓋遮陽網(wǎng)，所以，在所有遮陽網(wǎng)展開后會沿溫室外墻形成一個圓環(huán)采光帶，與屋面環(huán)形遮陽幕之間形成的采光帶共同構(gòu)成了溫室內(nèi)多條圓環(huán)采光帶，再加上屋面中央的穹頂采光井，整體上形成了溫室屋面的自然采光窗，即使所有的遮陽網(wǎng)展開溫室內(nèi)也有一定的光照，不致于造成溫室內(nèi)光照過低。此外，由于溫室屋面覆蓋材料為散射光塑料薄膜，在一定程度上也能散射進入溫室內(nèi)的光線，不會形成強烈的光帶和陰影帶。整體來講，上述兩種形式的溫室，不論從造型還是從功能上都有很多設計創(chuàng)新，值得觀光展覽的異型溫室設計中學習和借鑒。