為什么中國古建筑的設計——夏天這么涼爽?
在炎熱的夏天,最令人上癮的是房子里的涼爽。無論是在家里,辦公室,還是在購物中心,空調,風扇,都不能停止。
面對高溫天氣,一些城市別出心裁,開放防空洞,讓洞在人民身上,避暑降溫,讓人們在里面學習和上網。有經驗的老人會提到洞穴,談談他們以前住在洞穴里的優點,以及如何冬暖夏涼。
經常旅行的人對古建筑的美有著深刻的理解。無論是宮殿還是老房子,一腳踏進去,仿佛你可以立即擺脫干熱,進入另一個安靜涼爽的世界,令人耳目一新。
暢快之余,也會有疑問:同樣是建筑,為什么那些古老的建筑,似乎比現代建筑更加宜居?為什么它們能在如此高溫的天氣里,充當著“天然空調房”?我們的祖先,又在哪些意想不到的地方,安放了令人嘆為觀止的智慧?
古建筑怎么會這么涼?
屋檐是中國古代建筑的一大特色。層層疊疊的屋檐營造出壯觀的氣勢和飛翔的美感。特別是在宮殿屋頂的拐角處,四角翹起,像鳥兒展翅,優雅、輕盈、優雅,在空中展現出濃郁的古典風格。
挑檐不僅使建筑造型美觀,而且功能周到:夏季有利于避免中午陽光進入房間;冬天,中午的陽光可以照射到建筑的最深處。
中國大部分地區位于北溫帶,四季陽光照射角度會有所變化。以北京地區為例,夏季的正午太陽高度約為76度,冬季約為27度。
通過挑出屋檐的一定尺寸,可以調節陽光的照射效果:當夏季早晨溫度較低時,陽光可以照射到建筑物內部;中午,太陽幾乎在正上方,只能照射到屋檐柱外,熱量也與建筑物外部隔離,室內保持涼爽。
如果是在冬天,隨著太陽的升起,建筑逐漸接受光線,中午,陽光剛剛進入室內最內墻的位置,使房子溫暖。
中國古代建筑具有獨特的梁框架結構。高級建筑通常采用提梁式,通過在柱上架梁,層層提升,形成坡屋頂。與現代建筑的鋼筋混凝土墻相比,多層木構件具有更好的隔熱性能。
坡屋頂的形式使古建筑頂部出現架空層。太陽的熱量必須經過兩次緩沖和冷卻:首先通過屋頂泥漿背面進入屋頂,然后通過天花板上架空層的過渡,然后繼續向下傳遞到地面。
冬季架空層的存在,也使室外寒冷不能直接進入室內,保證了古建筑冬暖夏涼。
此外,在紫禁城古建筑屋頂的木底上,還會分層鋪上各種泥背,如護板灰、青灰、麻刀泥等。
泥背材料本身不利于導熱,厚度可達30cm,就像在古建筑上穿厚厚的防護服,使外部溫度變化難以影響建筑內部。
優秀的建筑,就像優秀的人,內外兼修。對居民的體貼不僅在于華麗的飛檐、精致的梁架,還在于厚實而不起眼的墻壁。
古建筑的墻壁通常很厚。紫禁城太和殿的墻壁厚1.45米,既能穩定木構件,又能增加外界熱量傳遞到建筑內部的距離,具有保溫性能。
古建筑工程將在墻上填充:墻的兩側為全磚砌筑,中間填充碎磚和碎石,留有一些間隙,不僅節省材料,而且有利于阻擋外部熱量的傳遞。
既低消耗又高效;既綠色又實用,中國古建筑處處彰顯著工匠精益求精的智慧。
紫禁城是中國最大的古建筑群。明清皇帝在這里統治和生活。工匠們不僅要實現皇室的威嚴,還要確保夏天舒適涼爽。大局觀和小心思是必不可少的。
宮殿的布局主要是朝北朝南。《易經》說,圣人聽天下,向明治,這意味著圣人的祖先朝南朝北,面對陽光治理國家。
紫禁城宮殿秉承傳統方向,南側大量開門窗。太和殿南立面有11個開間,每個開間都有門窗。
這種做法非常符合中國的地理和氣候特點。夏季,高壓中心位于東南太平洋,來自南方的季風,使溫度升高,夏季強烈;冬季,高壓轉移到亞洲大陸西北部,北部寒風持續數月。
在這種地理條件下,紫禁城最適合建筑設計:面朝南,開窗有利于夏季通風,北側封閉有利于冬季御寒。
紫禁城除了坐北朝南外,還具有背山面水的布局特點。山是紫禁城北面的景山;水是城南的內金水河。
內金水河實際上是從紫禁城的西北角進入的,沿著西墻的內側向南流動,然后向東穿過太和門廣場,最后從東南角流出。內金水河補充了紫禁城的水蒸氣,夏季也可以調節局部小氣候,有利于避暑。
從氣流組織的角度來看,由于紫禁城北部有景山,垂直于山的氣流不是很平穩,而平行于山的氣流非常平穩。由于建筑側擋風玻璃面積小,整個城市的氣流組織相對平穩,夏季也很涼爽。
民間建筑的形式不會像紫禁城那樣宏大精致,但所反映的智慧并不遜色,而且更加多樣化。在不同的地方,人們根據當地情況采取措施,當地材料,處理熱方法也有自己的特點。
云南邊疆高溫多雨,年平均氣溫18~22℃,平均濕度為83%。防熱隔濕在這種悶熱的環境中非常重要。
傣族竹樓采取了一系列符合生態原則的措施。竹樓由竹子建造,外墻為輕竹板,有利于通風和外部冷卻;屋頂采用厚茅草,隔離強烈的陽光輻射。竹屋頂很大,占整個建筑體型的1/2。屋檐很深,遮陽排水效果很好。
竹樓底層架空,是南方傳統建筑常見的防潮措施,可保證居住樓層干燥。架空地板還可以讓空氣自由通過,起到散熱降溫的作用。
南方濕熱,北方干熱。
北方的黃土高原上有洞穴式住宅。黃土高原有典型的季風氣候,降雨量少,陽光充足。洞穴是在黃土高原獨特的地貌特征和氣候條件下培育出來的。
黃土,是黃土高原得天獨厚的資源。人們用黃土制成土坯,用來制作墻體,窯洞的腿子、窯頂和部分家用設施。這一厚重、封閉的建筑形態,兼具隔熱能力和蓄熱能力,在晝夜溫差大的黃土高原,優勢尤其顯得明顯。
洞穴已成為黃土高原上人們世代安居樂業的地方,至今仍有近4000萬人居住在各種形式的洞穴中。
看完傳統建筑,很容易發現周圍建筑的問題:
有的,室內不能自然通風,建筑就像被子上的塑料袋,不能自由呼吸,只能靠空調去除多余的熱量。
有的,以大面積玻璃幕墻為建筑立面材料,陽光可以直接進入房間,直到中午,溫度飆升。
有得有失。我們在城市里追求更大的使用面積、更好的照明效果和更酷的外觀,有很多制冷設備可供選擇。似乎傳統建筑在隔熱方面的經驗已經成為可有可無的東西。
相比于單層或低層結構的古建筑,現代建筑由于容積率較高、建筑層高受限等因素,自然通風的作用一定會受到影響。
那么,傳統建筑的經驗還適用于現代建筑嗎?
人們需要呼吸,建筑也需要呼吸。如今,綠色生態、低碳節能的概念越來越受到重視。古建筑中合理而充滿活力的東西似乎仍然可以為我們提供一些靈感。
一些新建筑開始關注高科技保溫材料的選擇,并在太陽能利用、通風系統、保溫方法等方面做了很多嘗試。未來的生態建筑也可以提供舒適的現代生活環境,無需加熱和空調。
人是生態系統的一部分。傳統的房屋是人們避免風吹日曬的地方,是惡劣天氣的衰減器;今天的建筑重新開始考慮氣候,反過來又成為一種補救和關懷。當人類的能力越來越大時,他們必須回到一些真實的東西。也許,這是一個更值得思考的問題。