古代建筑
说到建筑的通风换气功能,最先能让人想到的就是窗户了。《说文解字》中这样解释“窗”:象形字,从穴,囱音。“囱在墙曰牖,在屋曰囱。”也就是把洞开在墙上的叫牖,把洞开在屋顶的叫囱或者窗。后来。烟囱与天窗区分开来,天窗取代了牖而成为窗户,窗特指房屋墙上通气透光的装置。
在物资匮乏、技术落后的古代,古人也利用有限的建筑材料和简单的工具造出了很多伟大的建筑。中国古代建筑房屋绝大多数采用木材,木材虽然取材容易、加工方便,但是潮湿后容易腐朽、生虫,保持干燥通风的建筑环境是非常重要的事情,因此在炎热的夏天通风散热就成为最需要解决的问题了。
古代的通风设计面面俱到建筑材料利于空气交换对于古代的百姓来说,最重要的通风工具就是窗户了。古代的窗户一般采用的是支摘窗,窗户由木质材料制成,炎热或者需要通风的时候,只需要把窗户支起来即可,既能够遮阳又能够换气。
元代诗人党怀英在《鹧鸪天·云步凌波小凤钩》中写道:“开帘放入窥窗月,且尽新凉睡美休”,就写出了古人在夏天的夜晚开窗纳凉的惬意之情。
明清建筑:故宫
古代的屋顶大多用瓦片叠加而成,瓦片层层叠在一起,上边的瓦片会把紧挨着的下边瓦片的大部分都给盖住,这样下大雨时也不容易漏水,而且瓦片间还有一定的缝隙,夏天会有微弱的空气流动经过瓦片之间的缝隙,达到外界气体以及热量和室内交换的效果。一些宫殿的重檐式屋顶设计也具有和瓦片一样的效果,大殿的顶部空间很大,殿内的热气上升到顶部,可以通过重檐之间的缝隙散发热量。
明清时期,官式建筑已经定型。重檐庑殿顶就是明清所有殿顶中的最高等级,重檐式建筑结构有威严庄重之象征,皇家宫殿多为重檐歇山顶和重檐庑殿顶。因为人口数量大幅增长,城市规模和城市数量不断增大,民间建筑呈现在前朝的基础上,减少了斗拱的作用,突出了梁、柱、檩的直接结合。这样就简化了建筑结构,节省了木材,是符合明清社会背景的一种改变。
建筑结构设计合理古代的建筑多用木材搭建整体构架,房屋或者宫殿的承重柱都是圆柱状木材,其他地方常常是砌的砖。在砖墙于木柱相交的地方,常常采取的措施是用墙体把木柱包起来。柱子被密封在墙体中后,容易受潮、糟烂或者腐朽。为了解决这个问题,古代的工匠在墙面的底部留一块镂空的砖,方便内部通风。
紫禁城的墙体就是采用的这种镂空设计,在木柱与墙体连接的地方,留有一定的间隙,在木柱对应的墙体底部位置留一个镂空的砖块,当外部温度与内部温度不一致或者外部有风吹过的时候,墙体内部与外界有一定的压力差。气体依靠压力进入墙体内部带走湿气,木柱也就能够保持干燥了。
天井
在比较炎热的南方,古代的工匠们把天井、走廊、弄堂的结构配合起来,形成穿堂风加快院内与外界的空气交换。穿堂风主要靠的是从天井引入的凉爽空气,因此天井的结构就尤为重要了。天井由房屋和马头墙围绕而成,马头墙很高,能够完全遮住炎热的太阳光。从早到晚太阳都无法照射到天井中的地面上,地面的阴凉处甚至可以长满苔藓,可见天井设计的通风遮阳效果之好。
古代其他有关通风的建筑设计古代的正规建筑最早使用的是《木经》中制定的尺寸以及配合标准。《木经》是国内第一部关于房屋建筑方法的手册,但后来失传。宋代将作监的李诫编制的《营造法式》是目前最完整的古代建筑技术书籍,宋代以后的建筑也是按照此书中的标准制度修建。但也有一些地方的建筑以其独特的地形而建造,这类建筑因地制宜,用独特的建筑方法解决了夏天的通风纳凉问题。
南方水运便利,地下暗河也很丰富。如皖南的一些地方会在屋内钻出一个孔洞与地下河相连接。夏天的时候,地下河的凉气会流入室内,冬天的时候地下河的恒温空气又会为室内提供一定的“暖气”,这种设计就保证了室内冬暖夏凉的舒适温度。
岭南的冷巷
在陕南、豫南和西南地区,建筑房子时会把高度加高,比正常房屋多出半层来,上半层的小阁楼前后都开一扇窗户,保持通风效果。这样既方便室内空气流通,又可以在阁楼上存放粮食,粮食在通风干燥的条件下也不容易霉变。
此外,岭南的冷巷则是通过狭窄冗长的巷道,加快空气的流通速度,风速比较大的冷风吹过巷道时,会带出巷内各家的热空气。因此,冷巷既能达到遮阳的效果,又能起到通风换气的作用。
从通风建筑设计看古代建筑——水平高超,结构严谨古代建筑技术传授方式以口授和抄本为主《论语》中记载“不患无位,患所以立;不患莫己知,求为可知也。”
古代的工匠带徒弟是需要对徒弟的事业负责的,因此古代的学徒从拜师到出师需要很多年的学习。我国古代的建筑技术,很少见于正史的记载,大多是匠师们口授和抄本的形式传递薪火。
但是从现有的古代建筑中,仍旧能够看出古代建筑技术的高超水平。古人虽然并不明白物理中的热量交换和风速风压原理,但是却能够在建筑结构和建筑材料上灵活运用,达到为建筑通风换气、纳凉消暑的目的,这是非常难得的。
工匠
古代有无数的能工巧匠不断地总结前人的经验,创新建筑技术和建筑结构。但很少汇编成文本笔记流传给后人的,大多数匠人还是以口口相传的方式教授自己的徒弟,一小部分匠师把自己的经验做成抄本传给自己的徒弟。正式因为古代建筑手册太过稀少,宋代《木经》和《营造法式》的编写就有了更大的历史意义。
标准规范的制定利于建筑质量和节省成本《营造法式》就成为了古代最完整的建筑技术书籍。北宋的李诫结合大量的旧有制度,在《木经》的基础上,重新编制了《营造法式》。营造法式详细的记载了释名、诸作制度、功限、料例和图样,为当时和后世的建筑提供了技术要求、时限和材料比例标准。
《营造法式》编制的背景是王安石执政时期,宋代处于内忧外患之中。宋神宗采纳王安石的建议在各个领域实施了变法。在财政方面,为杜绝建筑中的贪污腐败和偷工减料行为,命令工部编制《营造法式》。书中对运输远近距离、水流的顺流或逆流、加工的木材的软硬等,都规定了工值的计算方法,对每一道工序的材料构件按照等级、大小和质量要求都作出了规定。
窗户
因此虽然王安石变法最终以失败告终,但是变法改变了北宋“积贫积弱”的局面。而建筑标准的确定,既减少了建筑中贪污浪费的可能性,又揭示了北宋从宫殿到寺庙、府邸的建筑方法,对当代人了解古代建筑提供了很大的帮助。
在通风透气方面结构严谨,技术高超自《营造法式》确立了建筑的规格及配合标准后,不同阶级的建筑等级更是被严格区分开来。
《明史·舆服志四》中就记载了各个品级的官员对应的建筑规格:“一品二品厅堂五间九架,……三品五品厅堂五间七架,……六品至九品厅堂三间七架,……庶民庐舍不过三间五架,不许用斗拱、饰彩色。”
百姓自用建筑在柱子、梁、屋顶高度、斗拱等都会受到严格的限制。因此百姓的建筑设计就有了很大的局限性,拿通风方面来说,既要符合朝廷的规制,又要能达到舒适、通风、换气的效果。所幸作为建筑内主要通风的门和窗不在限制之内,清代的文学家李渔在《闲情偶寄》中写道:“吾观今世之人,能变古法为今制者,其惟窗栏二事乎”。
在严谨的建筑结构下,古代的工匠们就设计了如此众多的通风方式,仅《营造法式》中记载的窗的就有破子棂窗、版棂窗、睒电窗和阑槛钩窗等四种样式。能够在严苛的规章之内做出这么多的创新,可见古代匠人们的建筑水平是非常高超的。
屋顶
总结古代并没有空调、风扇之类的降温工具,但是他们仍能够利用自己的经验、智慧提高生活的舒适度,这是很难得的。通过建筑结构通风换气,一些富贵人家还能够建造冰窖储存冬天放进去的冰块,用来夏季降温。所幸现在仍有大量的古代建筑完好地保留了下来,这对于以木质为主的中国古代建筑来说是极为不易的。古代建筑之美不仅仅在于其外形的美观,古代建筑在结构设计、材料运用、配合规格、尺寸比例上也值得现代建筑所借鉴。
参考文献:1、《说文解字》
2、《鹧鸪天·云步凌波小凤钩》
3、《木经》
4、《营造法式》