西方植物园展览温室建筑空间类型研究

任康丽 华中科技大学建筑与城市规划学院教授

鹿 瑶 华中科技大学建筑与城市规划学院

植物园温室起源于西方的保护地栽培，在简陋的设施内进行植物的越冬保护，使植物在四季都能自然生长。西方最早的温室栽培来自于罗马哲学家卢修斯·阿奈乌斯· 塞内卡（Lucius Annaeus Seneca）所记载的“利用云母片作为覆盖物来保温以栽培早熟黄瓜”[1]，这是人类最早用人工手段创造适宜植物生长的环境。随着社会进步和科技发展，植物园展览温室已经由栽培、研究植物生长环境，逐渐发展为具有公众审美意义的公共场所。研究植物园展览温室的历史及建筑形态对于植物文化的延续以及温室空间的展示设计发展有着重要意义。

1 西方植物园展览温室历史溯源及发展

1.1 植物园展览温室诞生——16世纪前温室形态

15 世纪植物园已初具雏形，古罗马人开始用盆栽在室内中庭营造温馨氛围。古埃及皇后海茨海珀（Hatsheput）的墓穴壁画中也记载着用植物盆栽装饰室内的场景；古巴比伦国王那布卡那亚二世（NebuchadnezzarII）常以植物栽种在容器中，装饰空中花园。这些记载可以称为植物作为室内绿化的最早形式。在12 世纪《亚当的神秘》中描绘天堂位在高处的地方充斥着各式各样生机勃勃的花草果树，说明此时人们已经开始有意识地营造植物种植培育的环境。15 世纪，富人们喜爱在庄园中种植柑橘，为免其受冻而建造温室来增长保存时间。一直到17 世纪，这种温室规模逐渐扩大，出现展览温室最典型建造形式—柑橘温室(Orangery)。1545 年，世界上第一个植物园在意大利帕多瓦（Padova）建成，这时植物园展览温室开始成为植物园的重要组成部分。1559年，法国植物学家查尔斯·尼柯尔（Jules Charles）在荷兰莱顿设计出第一座实用植物园温室。“随着时代的进步与发展，人们对于文化的传承以及植物的保护意识逐渐增强，开始研究和致力于创造更加专业、全面的植物园展览温室。”[2]

1.2 植物园展览温室发展——17至19世纪温室建筑结构

进入17 世纪，由于欧洲工业革命的迅速发展，各类建筑新型材料的发明推进了温室建造效率，同时提升了建筑结构的更新。高透光性的薄板玻璃被发明，开始大量运用于展览温室的建造。1688 年灌注滚动法的出现使生产玻璃的效率得到提升，植物园展览温室开始出现玻璃全覆盖的温室顶部，透光性增强，植物即使在冬季也能吸收充足的光和热。与此同时，铸铁也逐渐替代木材成为主要结构材料。18 世纪出现欧洲最大的植物收集中心—拉肯温室花园，温室具备展览性功能。19 世纪温室建筑在覆盖系统、结构材料和加热系统方面都有了重大提升，展览温室建造发展进入黄金时代。大部分展览温室用铸铁替换木材作为温室结构材料的主要承重构件，同时熟铁被应用在顶部结构和窗条上；建筑材料钢的出现使结构更为轻巧、跨度更大的温室设计建造成功；蒸汽锅炉的使用使温室加热系统发生重大变革，英国成为当时展览温室发展的主导国家。

1846 年法国香榭丽舍大道上建起“冬季花园”，温室开始具备娱乐休闲功能。1848 年，英国邱园棕榈温室建造成功，植物园展览温室第一次向公众开放，它也是世界上最早的穹顶式温室之一。1851 年，伦敦世界博览会水晶宫(Crystal Palace)建成，它是最早人流比较集中的世界范围内集中展览的大型温室。

1.3 植物园展览温室繁荣——20世纪至今展览温室建筑创新

“20 世纪展览温室全面走向现代化，发展理念逐步由研究型的展览温室转变为公开展览型的室内公共场所，人类的观念从开发自然转为保护自然。”[3]为使植物生长在更加接近自然的环境中，展览温室建筑的造型与功能分区开始更加多样化。2001 年英国伊甸园温室建成，它是由8 个充满科幻色彩的巨大蜂巢式穹顶建筑构成，每4 个一组，分区细致，它收集的植物真实展现出热带雨林和地中海气候条件的植物群落面貌，集植物、生态、历史、文化为一体，以展示人类和植物的关系以及人类如何利用植物来实现可持续发展。“除此之外，20世纪以来，展览温室在建筑风格、结构材料、智能设备、能耗减控等方面也有所提升，它更加注重展示人类和植物的关系以实现可持续发展，成为建筑、园艺、美学与现代科技的完美结合，这将成为展览温室未来的发展方向之一。”[4]

2 西方植物园展览温室建筑空间造型分析

2.1 穹顶式展览温室空间可容性

穹顶式展览温室顶部多为弯曲开敞的弧线造型，这种曲面屋顶能更好的承载雪的重压、让阳光更好地垂直射入室内。它跨度大、无梁柱，便于体量高大植物种植，可容性很强。美国旧金山植物园温室、美国圣保罗市的科莫公园（Como Park）温室等植物园展览温室都采用了这种穹顶式的温室构造。随着建造材料越来越丰富，金属网架结构被更多地运用到穹顶式温室建造中。

2.2 三角斜顶展览温室屋顶透光性

三角斜顶展览温室主要以屋面为三角形的大斜面，立面是直立或斜的形态或根据地域和功能需求作相应的调整，这种屋面能使温室光照达到最大功效，透光性极好。三角斜顶展览温室最开始起源于一般性连栋式生产温室，后为了提高展览温室透光性，温室造型由圆柱形、圆锥形结构形式演变为三角形斜屋顶式的温室。最为突出的例子是英国威尔士王妃温室，由10个相同方向的斜屋面组成的一个温室建筑群，通风和透光性能优越，成为目前功能性和艺术性结合较好的温室之一。三角斜顶展览温室透光性强，建造成本低，如今也越来越多地被运用于展览温室的建造中。

2.3 矩形展览温室组合模式延展性

矩形展览温室平面布局简单，建筑形式棱角分明，以硬朗的直线条为主要设计元素。其建设成本低，非常适合建造组合成温室建筑群体，具有相当大的延展性。随着展览温室种植植物种类越来越复杂，以及植物的多样性设计，所需要的植物生存条件也出现许多差异。邻近的生态环境在矩形组合空间的温室中可以带来便捷性。如美国芝加哥植物园中温室群的建立，外形由矩形组合，结构相似，但内部湿度、温度等植物的生长条件各不相同，满足了多种植物群种的生长。

3 西方展览温室展示设计未来发展趋势

3.1 文化艺术在展览温室中的共融

在植物与人类协同发展的今天，人们更注重植物与文化艺术的交融，寻找植物背后的内涵。创造更有艺术感染力的展览温室建筑空间，以及强调科普展示和社会行为活动，成为植物园展览温室设计的重要趋势。西雅图的亚马逊球体温室（Amason Spheres）成为当下集会议、休闲、研究为一体的设计典范；巴黎植物园依托于法国国家自然历史博物馆的背景，将文化、科普、教育与植物展览相融合，设计出具有当代理想型的植物园空间环境。除此之外，世界各地也出现越来越多的主题植物展览温室，通过不同的种植手法，展现出形态各异的植物艺术展，实现展植物与艺术的共融。

3.2 生态认知在展览温室中的体现

如今温室的展示形式已经不仅仅局限于对植物、群落、生态环境的了解，更多的是对整个生态系统的理解。植物、动物、人类、地域、文化之间的互相关联，成为植物园中基本的地球生态系统链。由于室内场馆空间有限，往往借助一些高新技术或灯光等拓展人在室内场景中的探索与互动，以增强人与地球生态环境的真实认知体验。英国邱园设计了一个名为攀爬架（Climbers and Creepers）的声光电模拟探索游戏，模拟食肉植物，激发人们去探索自然界的特殊类型植物，让人们在互动创造中享受乐趣。借助独特的多媒体展示形式，将艺术、科技和自然环境融为一体，使游客体验到沙漠中不一样的光影世界。

3.3 多维技术在植物园温室中的创新

随着技术的进步，材料的日新月异，对于展览温室室内控制、植物环境、展示方式等各方面都有了多维的技术突破。例如展览温室的室内控制越来越趋向于智能化，无论是对于光照、温度还是湿度的调节，都更加精准。系统的控制不再仅仅依赖于人们的既往经验，也无需过多的人为干预，而是对实时室内环境条件进行监测，利用设备系统的设定条件，以及运行过程中的经验，不断进行调整，以降低人工成本，减少行为误差。

对于已经灭绝、无法呈现实体的植物收藏，通过网络三维虚拟展览形式呈现， 结合互联网、三维虚拟技术模拟展示温室内场景。展览温室既是生态文明的产物，也应成为绿色、可持续发展的设计典范。“在全社会、全人类积极运用绿色设计的当下，植物园展览温室只有不断创新发展理念、不断突破先进技术、不断引入新优产品、不断提升文化内涵，才能在时代的浪潮中坚挺地脱颖而出。”[5]

4 结语

展览温室设计发展变革不仅代表植物园建造水准高度，更能反映出一个城市科技水平与文化取向。“植物园已是当代城市文明的一个组成部分，它是展示植物多样性的研究机构，同时它将是城市中生态环境、文化教育和植物景观融为一体的绿色多功能环境空间。”[6]展览温室作为植物园内最重要的展区，不仅在造型设计上需风格独特，而且其室内空间也需要先进的设备，在管理空间上也需要科学合理的程序。随着科学技术不断创新飞跃，人类会更加注重植物在展览温室中的自然延续性生长，以及可持续性发展。单纯的植物景观展示观念将被不断拓展更迭的生态文明、信息技术所改变，植物园将成为现代城市文明和进步的重要标志。