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古建筑为何能冬暖夏凉?

发布时间: 2020-07-29 19:12:58 编辑:pengruiping 来源: 谁最中国 浏览次数:
炎炎夏日,最令人上瘾的,莫过于满屋的凉气。无论在家里、办公室,还是商场里,空调、风扇,简直一刻都不能停。面对高温天气,一些城市别出心裁,开放防空洞,“让洞于民,避暑纳凉”,供人们在里面读书、上网。有经验的老人,会提起窑洞,说着从前住在窑洞里的种种优点、洞里如何“冬暖夏凉”。

常去旅行的人,则对古建筑的妙处深有体会。无论宫阁殿宇,还是老宅民居,一脚踏进去,仿佛瞬间就能将燥热甩出身体,进入另一番清幽凉快的世界,令人神清气爽、心明眼亮。畅快之余,也会有疑问:同样是建筑,为什么那些古老的建筑,似乎比现代建筑更加宜居?为什么它们能在如此高温的天气里,充当着“天然空调房”?我们的祖先,又在哪些意想不到的地方,安放了令人叹为观止的智慧?

 

 

 

中国的古建筑,屋檐是一大特色。层层叠叠的飞檐,营造出壮观的气势、飞扬的美感,美不胜收。尤其在宫殿屋顶转角处,四角翘伸,如凤鸟展翅,既雍容富丽,又轻盈飘逸,在空中伸展出浓郁的古典风范。挑檐,不仅令建筑造型美观,在功能上也照顾周到:夏天,它有利于避免阳光在正午照入室内;冬天,正午阳光又恰能照入建筑的最深处。

 

 

中国大部分地区位于北温带,四季阳光照射角度会有所变化。以北京地区为例,夏季的正午太阳高度约为76度,冬季约为27度。

 

通过把屋檐向外挑出一定尺寸,可以调节阳光的照射效果:夏天早上温度较低时,阳光可以照进建筑内部;到了正午时分,太阳几乎位于正上方,就只能照射到檐柱外侧,热量也被隔离在建筑外部,室内保持了凉爽。如果是在冬天,随着太阳升起,建筑内部逐渐接受光照,到了正午时分,阳光正好射入室内最内侧墙位置,使得屋内暖意洋洋。

 

图片 | 李乾朗

 

中国古建筑有独特的梁架结构。高级建筑常用抬梁式,通过在立柱上架梁,层层上抬,形成坡屋顶。多层的木构件,比起现代建筑的钢筋混凝土墙面,隔热性能要好得多。坡屋顶的形式,使得古建筑的顶部出现了一个架空层,太阳光的热量,必须经由两次缓冲与降温:先通过屋顶泥背层进入屋顶内,再经过天花板之上架空层的过渡,才能继续往下,传向地面。在冬天,架空层的存在,也使得室外的寒冷不能直接传入室内,保证了古建筑的冬暖夏凉。

 

 

此外,在紫禁城古建筑屋顶的木板基层上,还会分层铺墁各种泥背,如护板灰、青灰、麻刀泥等等。泥背材质本身不利于导热,再加上厚度可达30厘米,犹如给古建筑穿上了厚厚的防护服,使外界的温度变化很难影响到建筑内部。

 

 

优秀的建筑,如同优秀的人,是内外兼修的。对居住者的体贴,既在于一道道华丽的飞檐、一层层精致的梁架,也在于一堵堵敦厚而不起眼的墙。

 

古建筑的墙体通常很厚。紫禁城太和殿的墙体厚达1.45米,不仅可以稳固木构件,也增加了外界热量传递到建筑内部的距离,具有保温隔热的性能。古建工程会在墙内采取“填馅”做法:墙的两侧为整砖砌筑,中间用碎砖、碎石填充,并留有一些空隙,不仅节省了材料,还有利于阻隔外部热量传递。既低耗,又高效;既绿色环保,又讲究实用,中国的古建筑,处处彰显着工匠精益求精的智慧。

 

 

 

紫禁城,是中国现存最大的古建筑群。明清皇帝在这里执政、生活,工匠们既要成全皇家威严的仪态,又要保证在夏日舒服惬意地纳凉,大局观和小心思,缺一不可。

 

 

皇宫的布局大多是坐北朝南。《易经》上说,“圣人南面而听天下,向明而治”,意思是圣明的先王坐北朝南,面向光明的阳光而治理国家。紫禁城的宫殿,秉承着传统的朝向,且在南侧大量开设门窗。太和殿南立面有11个开间,每个开间均设有隔扇门或窗。

 

 

这种做法,很符合中国的地理和气候特点。夏季,高气压中心位于东南太平洋,来自南方致雨的季风,使得温度上升、暑气逼人;到了冬天,高气压转到亚洲大陆西北,有长达数月的偏北寒风。

在这种地理条件下,故宫对建筑的设计最为适宜:面朝南侧、开设窗户有利于夏季通风,北侧封闭则有利于冬季御寒。

 

 

除了“坐北朝南”,紫禁城还有一个布局特点是“背山面水”。山,是紫禁城北面的景山;水,是城南的内金水河。内金水河其实是从紫禁城西北角进入的,沿着西侧城墙内侧向南流动,再向东贯穿城南的太和门广场,最后从东南角流出。内金水河补充了紫禁城内的水汽,在夏天也可以调节局部的小气候,有利于产生避暑的效果。

 

从气流组织角度来看,由于紫禁城北部有景山遮挡,因而与山垂直的气流不会很顺畅,而与山平行的气流则畅通无比。由于建筑侧面的挡风面积较小,所以整个城内气流组织都较为顺畅,在夏天也非常凉爽。

 

 

民间的建筑,形式不会像紫禁城那么宏大考究,但是体现出的智慧并不逊色,而且更加多样。在不同的地方,人们因地制宜,就地取材,对付炎热的方法也各有特色。

 

在云南边疆,高温多雨,全年平均气温在18~22℃,平均湿度达83%。在这个闷热的环境里,防热与隔湿,都显得相当重要。傣族竹楼采取了一系列符合生态原则的措施。竹楼由竹子搭盖而成,外墙是轻薄的竹板,利于通风和对外降温;屋顶采用较厚的茅草,隔离太阳的强辐射。竹楼的屋顶非常大,占了整个建筑体型的1/2,屋檐出挑深远,有非常好的遮阳、排水效果。竹楼的底层是架空的,是南方传统建筑常见的防潮措施,可以保证居住层的干燥。架空楼板,也可以让空气自由通过,起到散热降温的作用。

 

 

南方是湿热,北方则是干热。在北方的黄土高原,分布着窑洞式民居。黄土高原有典型季风性气候,降雨量很少,日照非常充足。窑洞就是在黄土高原特有的地貌特征和气候条件下孕育出来的。黄土,是黄土高原得天独厚的资源。人们用黄土制成土坯,用来制作墙体,窑洞的腿子、窑顶和部分家用设施。这一厚重、封闭的建筑形态,兼具隔热能力和蓄热能力,在昼夜温差大的黄土高原,优势尤其显得明显。窑洞,成了黄土高原上人们世世代代安居乐业的地方,至今仍有将近4000万人居住在各种形式的窑洞里。

 

 

看过传统建筑之后,我们很容易发现身边建筑的问题:有的,室内无法自然通风,建筑像被套上了塑料袋,无法自由呼吸,只能靠空调移走多余的热量。有的,以大面积的玻璃幕墙作为建筑外立面材料,阳光可以不受遮挡地直射进室内,一到中午,温度飙升。有得必有失。我们在城市里追求更大的使用面积、更好的采光效果,以及更酷炫的外观,又有大量的制冷设备可以选择,似乎传统建筑在隔热方面取得的经验,就成了可有可无的东西。

 

 

相比于单层或低层结构的古建筑,现代建筑由于容积率较高、建筑层高受限等因素,自然通风的作用一定会受到影响。那么,对于现代建筑而言,传统建筑的经验仍然适用吗?

 

人需要呼吸,建筑也是。时下,绿色生态、低碳节能的理念愈发被人们重视,古建筑中那些合理的、具有生命力的东西,似乎仍可以为我们提供一些灵感的源泉。一些新建筑开始注重选取高技术隔热材料,在对太阳能利用、通风系统、保温方式等方面,也做了很多尝试。未来的生态建筑,或许可以利用不用暖气和空调,也能提供舒适的现代化生活环境。人,是生态的一部分。传统的房屋,是人们躲避风吹日晒的地方,是恶劣气候的“衰减器”;而今的建筑,重新开始考虑气候,却反过来成为了一种补救和关怀。当人类的本领越来越大,却不得不回归一些本真的东西。或许,这才是更值得我们深思的问题。

关键字:古建筑,城视窗,窑洞,冬暖夏凉
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