为什么中国古建筑的设计——夏天这么凉爽?
在炎热的夏天,最令人上瘾的是房子里的凉爽。无论是在家里,办公室,还是在购物中心,空调,风扇,都不能停止。
面对高温天气,一些城市别出心裁,开放防空洞,让洞在人民身上,避暑降温,让人们在里面学习和上网。有经验的老人会提到洞穴,谈谈他们以前住在洞穴里的优点,以及如何冬暖夏凉。
经常旅行的人对古建筑的美有着深刻的理解。无论是宫殿还是老房子,一脚踏进去,仿佛你可以立即摆脱干热,进入另一个安静凉爽的世界,令人耳目一新。
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?
古建筑怎么会这么凉?
屋檐是中国古代建筑的一大特色。层层叠叠的屋檐营造出壮观的气势和飞翔的美感。特别是在宫殿屋顶的拐角处,四角翘起,像鸟儿展翅,优雅、轻盈、优雅,在空中展现出浓郁的古典风格。
挑檐不仅使建筑造型美观,而且功能周到:夏季有利于避免中午阳光进入房间;冬天,中午的阳光可以照射到建筑的最深处。
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。
通过挑出屋檐的一定尺寸,可以调节阳光的照射效果:当夏季早晨温度较低时,阳光可以照射到建筑物内部;中午,太阳几乎在正上方,只能照射到屋檐柱外,热量也与建筑物外部隔离,室内保持凉爽。
如果是在冬天,随着太阳的升起,建筑逐渐接受光线,中午,阳光刚刚进入室内最内墙的位置,使房子温暖。
中国古代建筑具有独特的梁框架结构。高级建筑通常采用提梁式,通过在柱上架梁,层层提升,形成坡屋顶。与现代建筑的钢筋混凝土墙相比,多层木构件具有更好的隔热性能。
坡屋顶的形式使古建筑顶部出现架空层。太阳的热量必须经过两次缓冲和冷却:首先通过屋顶泥浆背面进入屋顶,然后通过天花板上架空层的过渡,然后继续向下传递到地面。
冬季架空层的存在,也使室外寒冷不能直接进入室内,保证了古建筑冬暖夏凉。
此外,在紫禁城古建筑屋顶的木底上,还会分层铺上各种泥背,如护板灰、青灰、麻刀泥等。
泥背材料本身不利于导热,厚度可达30cm,就像在古建筑上穿厚厚的防护服,使外部温度变化难以影响建筑内部。
优秀的建筑,就像优秀的人,内外兼修。对居民的体贴不仅在于华丽的飞檐、精致的梁架,还在于厚实而不起眼的墙壁。
古建筑的墙壁通常很厚。紫禁城太和殿的墙壁厚1.45米,既能稳定木构件,又能增加外界热量传递到建筑内部的距离,具有保温性能。
古建筑工程将在墙上填充:墙的两侧为全砖砌筑,中间填充碎砖和碎石,留有一些间隙,不仅节省材料,而且有利于阻挡外部热量的传递。
既低消耗又高效;既绿色又实用,中国古建筑处处彰显着工匠精益求精的智慧。
紫禁城是中国最大的古建筑群。明清皇帝在这里统治和生活。工匠们不仅要实现皇室的威严,还要确保夏天舒适凉爽。大局观和小心思是必不可少的。
宫殿的布局主要是朝北朝南。《易经》说,圣人听天下,向明治,这意味着圣人的祖先朝南朝北,面对阳光治理国家。
紫禁城宫殿秉承传统方向,南侧大量开门窗。太和殿南立面有11个开间,每个开间都有门窗。
这种做法非常符合中国的地理和气候特点。夏季,高压中心位于东南太平洋,来自南方的季风,使温度升高,夏季强烈;冬季,高压转移到亚洲大陆西北部,北部寒风持续数月。
在这种地理条件下,紫禁城最适合建筑设计:面朝南,开窗有利于夏季通风,北侧封闭有利于冬季御寒。
紫禁城除了坐北朝南外,还具有背山面水的布局特点。山是紫禁城北面的景山;水是城南的内金水河。
内金水河实际上是从紫禁城的西北角进入的,沿着西墙的内侧向南流动,然后向东穿过太和门广场,最后从东南角流出。内金水河补充了紫禁城的水蒸气,夏季也可以调节局部小气候,有利于避暑。
从气流组织的角度来看,由于紫禁城北部有景山,垂直于山的气流不是很平稳,而平行于山的气流非常平稳。由于建筑侧挡风玻璃面积小,整个城市的气流组织相对平稳,夏季也很凉爽。
民间建筑的形式不会像紫禁城那样宏大精致,但所反映的智慧并不逊色,而且更加多样化。在不同的地方,人们根据当地情况采取措施,当地材料,处理热方法也有自己的特点。
云南边疆高温多雨,年平均气温18~22℃,平均湿度为83%。防热隔湿在这种闷热的环境中非常重要。
傣族竹楼采取了一系列符合生态原则的措施。竹楼由竹子建造,外墙为轻竹板,有利于通风和外部冷却;屋顶采用厚茅草,隔离强烈的阳光辐射。竹屋顶很大,占整个建筑体型的1/2。屋檐很深,遮阳排水效果很好。
竹楼底层架空,是南方传统建筑常见的防潮措施,可保证居住楼层干燥。架空地板还可以让空气自由通过,起到散热降温的作用。
南方湿热,北方干热。
北方的黄土高原上有洞穴式住宅。黄土高原有典型的季风气候,降雨量少,阳光充足。洞穴是在黄土高原独特的地貌特征和气候条件下培育出来的。
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。
洞穴已成为黄土高原上人们世代安居乐业的地方,至今仍有近4000万人居住在各种形式的洞穴中。
看完传统建筑,很容易发现周围建筑的问题:
有的,室内不能自然通风,建筑就像被子上的塑料袋,不能自由呼吸,只能靠空调去除多余的热量。
有的,以大面积玻璃幕墙为建筑立面材料,阳光可以直接进入房间,直到中午,温度飙升。
有得有失。我们在城市里追求更大的使用面积、更好的照明效果和更酷的外观,有很多制冷设备可供选择。似乎传统建筑在隔热方面的经验已经成为可有可无的东西。
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,传统建筑的经验还适用于现代建筑吗?
人们需要呼吸,建筑也需要呼吸。如今,绿色生态、低碳节能的概念越来越受到重视。古建筑中合理而充满活力的东西似乎仍然可以为我们提供一些灵感。
一些新建筑开始关注高科技保温材料的选择,并在太阳能利用、通风系统、保温方法等方面做了很多尝试。未来的生态建筑也可以提供舒适的现代生活环境,无需加热和空调。
人是生态系统的一部分。传统的房屋是人们避免风吹日晒的地方,是恶劣天气的衰减器;今天的建筑重新开始考虑气候,反过来又成为一种补救和关怀。当人类的能力越来越大时,他们必须回到一些真实的东西。也许,这是一个更值得思考的问题。