王子喬 薛 磊 趙光澤

（東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱 150040）

公共座椅在人們的日常生活中扮演著一個很特殊的角色，在一定程度上他的受關(guān)注度不高，但是卻可以切實影響到人們生活的幸福指數(shù)。作為一個在日常生活中隨處可見的公共設(shè)施，由于城市人口密集以及商業(yè)或者休閑娛樂區(qū)域較多，公共座椅的使用也愈加頻繁，屬于一種使用頻率較高的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范疇。本文著重研究高寒地區(qū)公共座椅的相關(guān)問題，主要集中在座椅預(yù)加熱以及外觀隨季節(jié)溫度的相關(guān)改變，從而實現(xiàn)更加符合當(dāng)代市民生活需求的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)理念，進一步提高人民的生活幸福指數(shù)。

由于公共座椅的制造中要考慮耐用等因素，所以過去常見的公共座椅選材和工藝大同小異，均是鋼結(jié)構(gòu)輔以部分木材為凳面或者板面，或者用工字鋼、角鋼完成一體鑄形考慮到鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能以及高寒帶的氣候，冬季使用公共座椅的舒適程度大幅度降低，這就使此類公共設(shè)施使用頻率受季節(jié)因素影響，降低了該類公共設(shè)施的實際使用效果。本文旨在提供一種切實可行的方案，實現(xiàn)高寒地區(qū)公共座椅自加熱或預(yù)加熱，便利冬季寒冷天氣使用，同時增加“溫變”的考慮因素，從感官上增加市民的使用意愿，從而提升公共設(shè)施的使用率。

一、高寒地區(qū)公共座椅的使用功能現(xiàn)狀

我國南北方氣候差異大，針對不同的地域，城市的戶外公共設(shè)施應(yīng)根據(jù)地方的需求制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，實現(xiàn)相應(yīng)的改變。北方地區(qū)天氣寒冷，在冬季公共座椅的使用程度普遍不高；在雨雪頻繁的月份，公共座椅便會出現(xiàn)積雨積雪的現(xiàn)象，雨雪融化后在零下極寒溫度的促使下，座椅便會又結(jié)冰，這給人們的使用帶來了極大的不便，同時也浪費了城市的公共資源。此類公共座椅在高寒地區(qū)的公共空間中隨處可見，多為寬度短窄的木條拼接而成，既不能解決積雨積雪問題，也無法給人提供更舒適的公共空間環(huán)境；大大減少了人們在戶外溝通，交流的機會，使城市缺少生活氣息。

二、對于高寒地區(qū)公共設(shè)施（公共座椅）使用情況的分析

公共座椅的互動交流性功能格外重要，結(jié)合不同空間環(huán)境合理布局，用適宜的尺度結(jié)合美觀的造型，選用環(huán)保且舒適的材料,這些在一定程度上都會從各種感官方面提高使用者與公共座椅的交互性。

人們在大部分情況中，是在需要放松休息的必要時候才會去選擇公共座椅，例如：在工作日期間，出行人流量增大，商超、交通站臺、公園等地的公共座椅使用頻率便大幅增加；而在非高頻時段，這些公共座椅便呈現(xiàn)閑置狀態(tài)。同時在調(diào)查中也有人表示：即便在附近沒有座椅的情況下，也會選擇代替座椅的設(shè)施，或者席地而坐；只有極少數(shù)的人是因為公共座椅的獨特吸引力才去選擇主動體驗。

如果為公共座椅加上預(yù)熱溫變裝置，在寒冷的冬季為過路的行人帶來色彩與溫暖，那人們是否愿意坐下小憩呢？

三、高寒地區(qū)公共座椅居民調(diào)查分析及研究意義

（一）公共座椅使用情況及居民訴求調(diào)查分析

筆者在2021年7月份采取了線上問卷調(diào)查，共有113人有效填寫，覆蓋不同的年齡，身份，性別等，問卷的主要內(nèi)容是對公共座椅的材質(zhì)，存在問題，使用頻率，改進期望等收集高喊地區(qū)居民的反饋。統(tǒng)計結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1

圖2

由此可見，公共座椅對人們的吸引度不高，在受調(diào)查群體中，選擇去廣場的居民只占了9.73%，而冬季公共座椅的使用頻率僅有5.04%，可見被調(diào)查者比較偏向于家中休息，不愿意在戶外度過，究其根本，是戶外公共設(shè)施不夠人性化，舒適化；公共座椅的單一色調(diào)在冬季清冷的環(huán)境中襯得更為冷清，色彩上給人的視覺效果更容易給人帶來心理上的溫暖舒適感，可見公共座椅的顏色，材質(zhì)的創(chuàng)新度有待加強，而在功能方面，也不難看出人們對溫變、環(huán)保方面要求較高，這也是適應(yīng)城市經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果。最后根據(jù)本次的調(diào)查，大部分居民對公共座椅的改進要求是希望其更符合人體工程學(xué)的要求，具有自熱，美觀、實用等功能。

（二）研究意義

從生理方面，公共座椅的預(yù)熱設(shè)計通過自動加熱在很大程度上解決了冬季座椅寒冷，不能達(dá)到人的體感溫度問題，進而給人們提供一個互動交流的空間，即使在冬季，也可使人們不再畏懼外出，為城市增添人文色彩及生活氣息。

在心理方面，溫變裝置的設(shè)計通過冷暖色調(diào)的變幻，也可給人心理上的滿足感，在色彩方面，冷暖色調(diào)會給人帶來不一樣的感官體驗。據(jù)研究，色彩也具有一定的調(diào)節(jié)溫度功效，不同的色彩帶來的溫度體驗不盡相同。相關(guān)的研究成果表明，冷暖色調(diào)可以在人們心理層面上產(chǎn)生2℃至3℃的溫度差。如：人們在看到藍(lán)色、綠色等冷色調(diào)時，往往會感到寒冷；而橘色、黃色等暖色調(diào)能夠營造出熱切而又溫暖的空間感。

溫變裝置正是基于在人的色彩心理學(xué)上對座椅進行改進，對于當(dāng)代城市公共空間中的公共設(shè)施設(shè)計帶來了極大的研究意義。

四、高寒地區(qū)公共座椅預(yù)熱功能設(shè)計理念

（一）人與公共環(huán)境體系

在中國的領(lǐng)土范圍內(nèi)，屬于高寒地區(qū)的部分有：黑龍江省北部、青藏高原、甘肅、內(nèi)蒙古部分地區(qū)。其中大部分地區(qū)具有較為鮮明的民族特色，例如內(nèi)蒙古地區(qū)對于顏色和圖騰的信仰以及甘肅、青藏高原地區(qū)較為獨特的風(fēng)俗習(xí)慣，中國的民族較為豐富，尤其在這些少數(shù)民族聚居的地方有更加鮮明的文化特色，所以在設(shè)計公共座椅造型以及相關(guān)人體工程學(xué)考量時，要考慮到少數(shù)民族同胞在坐姿以及相關(guān)習(xí)慣的特殊性，以及對于文化的表達(dá)的訴求。在圖案以及造型的設(shè)計上盡可能符合當(dāng)?shù)鼐用竦男睦眍A(yù)期，迎合所在區(qū)域的文化要求。

在哈爾濱的城市建設(shè)中，太陽島內(nèi)的幾處售票點以冰雕或融化的雪堆造型進行裝飾，又受到古代歷史上“金”文化的影響，藝術(shù)形象更多關(guān)于大魚等活動，符合哈爾濱市冰城的身份特點以及隱藏的金國首都的歷史文化認(rèn)同，迎合身份特征，同時由于哈爾濱在民國時期受俄羅斯建筑風(fēng)格影響以及抗戰(zhàn)時期防空洞，建設(shè)地鐵及其出入口均有文化印記，符合當(dāng)?shù)匚幕L(fēng)俗和大眾認(rèn)知，所以哈爾濱的公共設(shè)施建設(shè)明顯優(yōu)于鄂爾多斯，更受到歡迎，在調(diào)研中獲得的反饋更加積極正向。

（二）人對公共環(huán)境的需求

在中國北部的高寒地區(qū)面臨冬季溫度極低，室外的基礎(chǔ)設(shè)施難以使用的問題，導(dǎo)致公共設(shè)施在很大程度上屬于荒廢或半閑置狀態(tài)，并沒有真正起到服務(wù)市民的目標(biāo)。

為了真正提高公共座椅的利用率，同時提供更好地使用體驗，本文將根據(jù)高寒地帶對于溫度的相關(guān)訴求對公共座椅進行相關(guān)改進。

由于中國的高寒地帶普遍類似青藏高原：擁有地形平坦開闊無高大植被遮擋對于太陽能的利用有極大便利的特點，為近零能耗公共建筑耦合供暖系統(tǒng)研究提供了充足的能源，利用太陽能儲存以及其他能量產(chǎn)生、儲存體系完全可以實現(xiàn)對座椅的預(yù)加熱。

由于青藏高原等地具有獨特的人口密集度以及充足的可再生能源，電能的儲存技術(shù)手段更加多樣，結(jié)合微管加熱以及模塊化更加精細(xì)的啟動預(yù)熱可以保證使用最小的能耗實現(xiàn)區(qū)域加熱，通過模塊化可以進一步降低能耗，使用算法計算集中加熱區(qū)域進一步節(jié)約電能。

（三）公共座椅的服務(wù)性能角度

1.預(yù)熱

針對預(yù)熱功能的需求，可以采用玻璃纖維中編織碳纖維加熱絲的方式提供解決方案，在該系統(tǒng)中增加溫感和溫控系統(tǒng)以及紅外感應(yīng)系統(tǒng)（藏于椅子背部），在冬季，感應(yīng)到有人落座則主動加熱，據(jù)可靠數(shù)據(jù)這種加熱方式安全可靠，加上溫控系統(tǒng)可以保證在10分鐘內(nèi)溫度上升8℃，由于在空運中該項技術(shù)多用作飛機機翼除雪，所以其加熱范圍最大值高達(dá)42℃遠(yuǎn)超要預(yù)熱增強舒適度的需求.

2.電力來源

本文中由于對于座椅使用了模塊化設(shè)計，所以在各個模塊之間，由于受到壓力不同所以彼此之間的相對位置會發(fā)生一定程度的改變，所以為了充分利用這些能量，我們在可移動的模塊四周裝設(shè)摩擦電式能量收集裝置，用來收集豎直位置關(guān)系上相對位移產(chǎn)生的能量,可以使用微流道的摩擦納米發(fā)電機；同時由于近乎每一塊模塊都將在一定程度上由于受到壓力變化導(dǎo)致的豎直位移，所以我們將在每一個模塊底部安裝壓電式能量收集裝置，例如：斯拉渦輪膨脹裝置及回收壓力能的發(fā)電裝置將可以提供大量電能，更加充分利用各種由于人坐上該設(shè)備產(chǎn)生的能量。

鑒于本文服務(wù)區(qū)域的特殊性，大多擁有長光照、太陽高度角較大時間比較長、海拔高且晴朗天氣較為充足的特性，增設(shè)太陽能補充電量。其中構(gòu)建兩個電力儲藏倉，分別用來儲存不加熱時通過復(fù)合能量收集裝置和太陽能收集的電能妥善儲存，必要時可作為公共場所緊急避險電源使用。同時可以通過一定程度的電網(wǎng)供電輔助可以實現(xiàn)自身的電力循環(huán)和電力供應(yīng)。

3.溫變

使用一種溫敏變色APET材料,其為APET共混制備包含聚乳酸包裹的溫敏液晶微膠囊的APET母粒,可在10℃-45℃常見溫度范圍內(nèi)獲得顏色顯示效果可獲得溫度顯色范圍在15-20℃左右顯示紅色、23-28℃左右顯色綠色、33-39℃左右顯色藍(lán)色的效果,顯色溫度誤差不超過3℃。與APET混合注塑后可制備各種薄膜、板材等形式的材料。考慮到預(yù)熱及其他功能的實現(xiàn)，將該種APET材料制成薄膜覆蓋每一個模塊減少導(dǎo)熱的能量損耗。該層材料使用后可以在一定程度上增強公共設(shè)施與人的互動性，色彩更加多變隨著天氣有不同的變化。

4.附加需求

由于高寒地區(qū)在冬季經(jīng)常面臨降雪，加熱可能導(dǎo)致雪融化后的水滲入系統(tǒng)導(dǎo)致?lián)p壞和銹蝕，所以需要此設(shè)備中對模塊進行相關(guān)的處理來符合地方需求

（1）防水：表面添加疏水涂層，使雨水或冰雪融化后不淤積在表面，可以快速留下，通過模塊相關(guān)高度的調(diào)整構(gòu)成排水表面，在這里選用表面疏水涂層形成疏水結(jié)構(gòu)（基于氣相法二氧化硅和聚二甲基硅氧烷構(gòu)建超疏水自修復(fù)），該涂層有自潔功能，耐磨，自修復(fù)，耐沖刷，時效過后可以補刷，超疏水，可以實現(xiàn)現(xiàn)實應(yīng)用。

（2）防銹蝕：對各個模塊進行防銹蝕處理，對內(nèi)部進行封閉處理，集中排線并盡可能保證排線位置位于模塊底部

（3）耐擠壓：對玻璃纖維進行進一步固化，增強其自身的物理性質(zhì)，由于選材同樣用在空運行業(yè)的機翼上（該加熱層中將玻璃纖維和加熱絲比例控制在3:1，同時連接溫控系統(tǒng)），所以已經(jīng)可以滿足物理條件，通過溫控系統(tǒng)使該座椅被使用時可以保持25℃-28℃，并在按下座椅模塊后啟動加熱。

（4）耐低溫、不導(dǎo)電：鋪設(shè)絕緣層，防止由于漏電造成的意外事故。由于系統(tǒng)中涉及較多電力系統(tǒng)，所以在外結(jié)構(gòu)選材上盡量保持與地面絕緣，在座椅周圍的地面要進行相關(guān)的修改，鋪設(shè)一定面積的塑膠基座，盡可能避免因為電力原因?qū)е碌氖鹿?/p>

五、結(jié)語

城市發(fā)展水平、發(fā)展脈絡(luò)和當(dāng)?shù)氐牡赜蛉宋奶厣梢詮囊粋€城市的景觀設(shè)計中體現(xiàn)出來，而公共家具又作為城市公共景觀的必要設(shè)施，為居民提供了一個互動交流，休憩娛樂的場所，同時也是增強人們互動感和體驗感的功能性家具，因而也成了城市發(fā)展的重要載體和手段。以上通過對高寒地區(qū)的地域分析，以及對居民發(fā)放的問卷調(diào)查分析可以總結(jié)出在高寒地區(qū)人們對于公共座椅的需求主要體現(xiàn)在溫度方面，高寒地區(qū)天氣寒冷，為公共座椅增加預(yù)熱功能在很大程度上提高了居民生活品質(zhì)，適應(yīng)設(shè)計以人為本的服務(wù)理念，營造與人文風(fēng)貌相定位的舒適性，關(guān)愛性公共座椅，使其發(fā)展為符合市民期望，充滿地域特色的公共景觀，提升城市的整體形象，為城市發(fā)展助力。