中國古建築因何這般涼快?

2020-12-20 天眼新聞

炎炎夏日,我們不得不依靠空調降溫。面對高溫天氣,一些城市還會別出心裁,開放防空洞「讓洞於民,避暑納涼」。而經常外出旅行的人則對中國古建築的妙處深有體會,無論是宮閣殿宇還是老宅民居,一腳踏進去的仿佛是另一個清幽涼快的世界,令人神清氣爽、心明眼亮。暢快之餘,我們也難免會有疑問:為什麼這些古建築在如此高溫的環境中涼爽得就像空調房?

木構:與陽光不即不離

在中國的古建築中,屋簷是一大特色層層疊疊的挑簷營造出恢宏的氣勢,尤其在宮殿屋頂轉角處,四角翹伸的挑簷如鳳鳥展翅,既顯雍容又輕盈飄逸。其實,挑簷不僅造型美觀,還有一項非常實用的功能——夏季,它能避免陽光在正午照入室內;冬季,正午的陽光又恰好能夠進入建築的最深處——小小的屋簷體現了古人的智慧。由於中國大部分地區位於北溫帶,四季陽光照射的角度有所變化。以北京地區為例,夏季的正午太陽高度約76度,冬季約27度。在這樣的條件下,把屋簷向外挑出一定尺寸就可以調節陽光的照射效果:夏季,當早晨氣溫較低時,陽光可以照進建築內部;到了正午太陽位於正上方時,就只能照到簷柱外側,熱量被隔絕在了建築外部,室內自然涼爽。冬季,隨著太陽升起,建築內部逐漸接受光照,正午時分陽光則正好照到室內最內側牆的位置,讓屋內暖意洋洋。

中國古建築具有獨特的梁架結構。高級建築常用抬梁式,即通過在立柱上架梁並層層上抬而形成坡屋頂。多層的木構件比現代建築的鋼筋混凝土牆面隔熱性能要好得多。坡屋頂的形式使得古建築的頂部出現了一個架空層,太陽輻射的熱量必須經兩次緩衝與降溫:先通過屋頂泥背層進入屋頂,再經過天花板之上架空層的過渡才能繼續往下傳至地面。在冬季,架空層的存在也使得室外的寒氣不能直接傳入室內,保證了古建築冬暖夏涼。

此外,在紫禁城古建築屋頂的木板基層上還分層鋪墁各種泥背,如護板灰、青灰、麻刀泥等。泥背材質本身不利於導熱,再加上厚度可達30釐米,猶如給古建築穿上了厚厚的防護服,使外界的溫度變化很難影響到建築內部。

優秀的建築如同優秀的人,是內外兼修的。對居住者的體貼既來自一道道華麗的飛簷、一層層精緻的梁架,也源於一堵堵敦厚而不起眼的牆。古建築的牆體通常很厚。紫禁城太和殿的牆體厚1.45米,不僅可以穩固木構件,而且延長了外界熱量傳遞至建築內部的距離,具有保溫隔熱的性能。另外,古建工程會在牆內採用「填餡」的做法:牆的兩側為整磚砌築,中間用碎磚、碎石填充,並留有一些空隙,不僅節省了材料,還有利於阻隔外部熱量傳遞。既低耗又高效,既綠色環保又講究實用,中國古建築處處彰顯著工匠精益求精的智慧。

布局:坐北朝南,背山面水

紫禁城是中國現存規模最大的古建築群。明清皇帝在這裡問政、生活,工匠們既要成全皇家威嚴的儀態,又要保證他們能在夏日裡舒服愜意地納涼,大局觀與小心思缺一不可。

中國皇宮的布局大多是坐北朝南。《易經》記載,「聖人南面而聽天下,向明而治」。意思是聖明的先王坐北朝南,面向陽光治理國家。紫禁城的宮殿沿用傳統的古建築朝向,在南側大量開設門窗。太和殿南立面有11個開間,每個開間均設有隔扇門或窗,這種做法也很符合中國的地理和氣候特點。夏季,高氣壓中心位於東南太平洋,來自南方致雨的季風使得氣溫上升、暑氣逼人;到了冬天,高氣壓轉向亞洲大陸西北部,有長達數月的偏北寒風。在這種地理條件下,故宮對建築朝向的設計最為適宜:面朝南側、開設窗戶有利於夏季通風,北側封閉則有利於冬季禦寒。

除了坐北朝南外,紫禁城還有一個布局特點是背山面水。「山」指的是位於紫禁城北側的景山,「水」指的是位於城南的內金水河。內金水河由紫禁城西北角進入,沿著西側城牆內側向南流動,再向東貫穿位於城南的太和門廣場,最後從東南角流出。內金水河補充了紫禁城內的水汽,在夏天還可以調節局部小氣候,有利於收到避暑的效果。從氣流組織的角度來看,紫禁城北部有景山遮擋,所以與山垂直的氣流不會很順暢,而與山平行的氣流則順暢無比。同時,該建築群側面的擋風面積較小,所以整個紫禁城內氣流都較為順暢,即使在夏天也非常涼爽。

生態:這是一個永恆的主題

中國民間的建築形式不像紫禁城那麼宏大考究,但其中體現出的智慧並不遜色,而且更加多樣。在不同地區,人們因地制宜、就地取材,應對酷暑的方法可謂各具特色。

雲南邊疆高溫多雨,全年平均氣溫為18攝氏度~22攝氏度,平均溼度達83%。在這種異常悶熱的環境中,防熱與隔溼都非常重要。傣族的竹樓就採取了一系列符合生態原則的措施。竹樓是用竹子搭建而成的,其外牆是輕薄的竹板,有利於通風和對外降溫;屋頂則採用較厚的茅草,以隔絕太陽的強輻射。竹樓的屋頂非常大,佔整個建築面積的1/2,屋簷出挑深遠,有非常好的遮陽、排水效果。架空的竹樓底層可以防潮,以保證居住層的乾燥,這在南方傳統建築中也頗為常見。此外,架空的樓板還可以讓空氣自由流通,起到散熱降溫的作用。

就氣候特點而言,南方是溼熱,北方則屬於乾熱。在北方的黃土高原,分布著各種窯洞式的民居。黃土高原屬於典型的季風性氣候,全年降雨量很少,日照非常充足。窯洞就是在黃土高原特有的地貌特徵和氣候條件下孕育出來的。

黃土是黃土高原得天獨厚的資源。人們用黃土製成土坯來製作牆體,以及窯洞的窯頂和部分家用設施。這一厚重、封閉的建築形態,兼具隔熱能力和蓄熱能力,在晝夜溫差大的黃土高原優勢尤其明顯。窯洞由此成為黃土高原上人們世世代代安居的所在,我國至今仍有將近4000萬人居住在各種形式的窯洞裡。

那麼,對現代建築而言,中國傳統建築的成功經驗仍然適用嗎?

時下,綠色生態、低碳節能的理念愈發受到人們重視,古建築中那些合理的、具有生命力的設計元素似乎仍然能為我們提供靈感。如今,一些新建築開始注重選取高科技的隔熱材料,在利用太陽能以及建設通風系統、選擇保溫方式等方面也進行了很多嘗試。未來的生態建築或許可以不用暖氣和空調,也能為人們提供舒適的現代化生活環境。

人其實也是生態的一部分。中國古建築為古人遮風擋雨,當人們重新開始考慮生態與氣候問題時,反而成了一種「補救」與「關懷」。無論如何,人們正在回頭尋找那些本真的東西。或許,這才是值得我們深思的課題。

來源 中國民航報

編輯 周章龍

編審 王寧

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