在建筑中，门起着什么作用呢？在房屋建筑中，门主要是解决建筑内外之间、内部各个空间之间的交通联系（包括正常通行和平安疏散、隔离与围护等），有时还兼具通风和采光作用。在不同情况下，它还有分割、保温、隔声、防火、防辐射、防风沙等功能。此外，装饰建筑空间也是门的作用之一。图1给出中国古建筑中门的不同设计。一般而言，中国古建筑采用了许多构造精美的房门（参见图2所示），但是它们基本上都是采用推拉门结构形式。因为这种结构的部件制作相对简单，只需铰链便可由人力完成开启和关闭的动作。应当说，这和当时社会生产力的发展水平相关联。

图1 中国古建筑物中不同的房门设计（图片来源：网络）

图2 中国古建筑物中不同的房门结构（图片来源：网络）

进入近代社会以后，在现代建筑设计中，旋转门以其独特的魅力和实用性成为了众多商用建筑和公共空间的首选出入口方式（参见图3）。从外观上来看，旋转门似乎又庞大又笨重。为什么许多大厦仍然选择使用它呢？今天，我们就从旋转门的发明、节能原理和安全措施三个方面进行介绍，揭示旋转门背后的科学道理和设计智慧。

图3 典型的旋转门（图片来源：网络）

1.旋转门是怎样发明的？

旋转门的发明可以追溯到19世纪末期。大家知道，第一次工业革命从1760年开始在英国发源，随后逐渐扩散到欧洲各国以及北美地区，直到1840年左右。它是人类技术发展史上的一次巨大革命，开创了以机器代替手工劳动的时代。这不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革。工业革命还促进了近代城市化的兴起，到了19世纪末期，随着社会经济和城市化的发展，人们开始关注公共建筑物的交通流量管理和能源节约问题，并认识到改进出入口设计的必要性，于是旋转门的概念应运而生。

据记载，1881年12月22日，一位名叫H. Bockhacker的德国设计师在柏林获得了“无通风门”的专利，从设计本质上看，它就是旋转门（参见图4）。许多涉及德国门窗演变的历史都提到了H. Bockhacker，但人们对他知之甚少，只是知道他的发明没有流行起来，也没有投入生产和使用。

图4 德国设计师H.Bockhacker的“无通风门”专利示意图（图片来源：网络）

目前，大多数历史学家都认为来自美国宾夕法尼亚州费城的Theophilus Van Kannel是旋转门的真正发明者。1888年8月7日，Van Kannel因为他的“四翼门结构”获得了一项专利。他在专利申请书中写道：防风门结构与通常特征的铰链门结构相比具有许多优点，由于门紧贴外壳，因此在操作中完全无噪声，并且可以有效地防止风、雪、雨或灰尘进入，无论是当它关闭时还是当有人通过它时皆是如此。此外，旋转门不会被风吹开，因为运动中心的两侧压力相等。

图5 旋转门发明者Theophilus Van Kannel（图片来源：网络）

图6 Theophilus Van Kannel的旋转门设计专利图纸（图片来源：网络）

这一发明随后得到了广泛的认可和应用，为了满足人们对这种防风门的需求，Van Kannel还创办了费城防风门公司，给商场、酒店、银行等繁华场所带来了巨大的便利。那么，得到如此的青睐，旋转门究竟都具备哪些优势呢？

2.旋转门的优势有哪些？

首先，旋转门具有出色的节能功能。很多人可能认为这点微不足道，事实上，它节省的电量非常惊人。2006年，美国麻省理工学院对旋转门的节能性能进行了深入研究。他们的研究人员对校园内的E25大楼进行研究后发现：如果所有人出入时都使用旋转门，节省下来的能源使用量能够在同一时间段为五幢同样大小的建筑供暖，同时它还减少了将近15吨的二氧化碳排放。这些研究数据表明，使用推拉门带进的空气量是使用旋转门的8倍之多。图7给出了旋转门（revolving-door）在不同的使用率（usage）情况下的年能量消耗（annual energy consumption），后者的计量单位为千瓦时（kWh）。不难看到，当使用率为100%时，年能量消耗仅为使用率为23%时的1/5。

图7 不同旋转门使用率情况下的年能量消耗（图片来源：网络）

其次，相比于传统的推拉门，旋转门开启的时间较短，而且在结构上具有“开启即关闭”的特征（参见图8），因此旋转门的设计能够有效地减少气流的穿过，减少冷风或热风直接吹到室内，并阻止室内外空气的交叉流动。这种空气隔离能力对于冷热气候交替明显的地区尤为重要，它不仅降低了冷暖气变更对进入或离开建筑的人们的不适感，而且还减少了室内空调或供暖系统的负荷。因此，空气隔离能力是保持建筑物内部的温度稳定并减少能源消耗的主要原因。

图8旋转门“开启即关闭”特征（图片来源：网络）

除此之外，旋转门通常采用玻璃、金属等材质，外观美观大方，能够提升建筑物的整体形象和氛围，所以成为了现代城市建筑的一道亮丽风景线。

3.旋转门如何确保安全？

尽管旋转门具有节约能源、阻隔空气、美观大方等优点，但在高峰时段，旋转门内会出现拥挤的情况，可能存在夹伤人员或者将人卡住的问题。这对于老年人、小孩、残障人士等使用者来说，是十分危险的事情。因此，旋转门安全问题是设计和使用过程中必须考虑的重要因素。那么，如何确保旋转门的安全呢？以下是设计者常用的一些措施：

3.1感应系统

现代旋转门通常配备有先进的感应系统，主要采用红外线、微波和激光等技术，此外还有超声波、地磁传感技术等。它们能够检测到靠近门的人和物体或者可能出现卡夹伤人的情况。当感应到有物体通过或危险情况时，门会自动减速或停止，以防止夹伤或碰撞。

图9 旋转门设置了先进的感应系统（图片来源：网络）

3.2控制系统

当感应系统探测到客人或物体通过或被卡夹时，便会向控制系统发送信号并由控制系统加以处理。旋转门控制系统主要由可编程控制器和变频器等组成。主控芯片和感应器连接，对信号进行检测和分析，然后利用变频器调节电机实现对旋转门动作的控制。

3.3 执行机构

为了应对紧急情况，旋转门会配备紧急停止按钮或安全杠，以及专用的防撞、防夹等装置。在发生紧急的危险情况时，一些执行机构会按照控制系统的指令动作，人们也可以迅速按下按钮或推动安全杠，使门立即停止旋转。

当然，定期的维护和检查也是确保旋转门安全运行的关键。这包括检查门的机械部件、润滑旋转部件、更新磨损的密封件等，并及时维修或更换部件，以确保门的正常运行和使用安全。

总的来说，旋转门虽然看起来又重又慢，但其实是一种高效节能且安全可靠的建筑物出入口解决方案。通过精心的设计和合理的使用，旋转门不仅能够提升建筑的能效，还能够为人们提供安全便捷的通行体验。随着科技的进步和设计理念的不断创新，我们有理由相信，未来的旋转门将会带来更多的惊喜和便利。

参考文献

[1]https://www.automaticaccess.co.uk/blog/the-man-behind-the-revolving-door-theophilus-van-kannel/

[2]https://pabook.libraries.psu.edu/literary-cultural-heritage-map-pa/feature-articles/round-and-round-revolving-door

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/1nnQAV6fQO-jG1WwQEjlQA

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/Lp63TpvjS_4jvtWwMYcv7g