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。
通风对房屋建筑来说是十分重要的,没有通风,房屋内得不到良好的空气,人们会患病,或者身体不能保持健康。中国人的祖先在设计与建设房屋时首先考虑窗子通风。各种窗子窗扇都可支开与摘下来,到冬日用窗子通风比较寒冷,即用通风孔,在建筑的墙壁上设计通风孔,由通风孔间接进风。在墙壁上做通风洞,洞口用铁制的花格网堵住,并用以作为装饰。地板下通风,是干阑式建筑常常用的。
窑洞民居在洞边缘有通风口,蒙古包顶部之天孔,即为通风之用。例如,在砖墙上有窗(花格窗)漏光等,这些都为通风而用。又如,门栅、窗栅、 廊栅等都用于遮挡、通风之用。在民居中,南北方向与东西方向之间的窗子相对,这叫“过堂风”,这也是通风的一种方法。有许多地方做硬山墙时,在山尖做通风窗,这也是通风的方法,特别是阁楼内部做梁架以通风。
中国古建筑没有先进的建筑材料使用,仅仅是依靠建筑本身的构造和布局,看着一个个历久弥新的建筑时,古人的智慧真是不容小觑,这些建筑是那么的巧夺天工、撼动人心,建造者的勇气和智慧著实令人钦佩。
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。
古代建筑房顶的瓦,一片一片叠起来有很多的缝隙,夏天屋内的热气会从缝隙中窜走,自然风也能从瓦缝隙中钻进屋里。
在建筑材料的选择上也颇为讲究,比如故宫古建筑的屋顶,在木板基层上,通常会铺设一层30厘米厚的泥背。这些泥背主要由护板灰、青灰、麻刀泥等材料组成。
这些材料具有良好的隔热、保温性能,可以吸收大量来自屋外的热量,避免过多热量直接传入室内。
此外,一些重要的大殿还会采用重檐式屋顶,覆盖的面积远远大于建筑面积本身。这种屋顶一定程度上阻隔了阳光和热量直接进入室内,达到遮阳降温的目的。
这种结构使得古建筑的屋顶与天花板之间形成了一个架空层,热空气上升,会积聚在这个架空层中,当屋顶外有风吹过时,就会把积聚在屋顶内的热气带走。
无风时,热气也会通过缝隙慢慢散掉,起到为建筑降温的目的,良好的透风性能,可以促进室内空气的循环。
不过,重檐在降温这方面的作用有限,成本也很高,无法在民间应用,最初也不是为了降温而设计的。
歇山顶的设计就是考虑到屋顶的通风性,进而防止因为屋顶内得潮气过重,造成梁架的糟朽。古代工匠总结了北京地区太阳照射角度随时节变化的规律,巧妙地设计出了这种兼具美观和实用的屋顶结构。
窟室
先秦时期,“窟室”便是古人已凿建地下室,以供藏酒纳凉娱乐之用。高级的窟室是藏有冰块的,相当于现代带有制冷设备的“空调间”。
“窟”的字面意思就是洞穴,古称“孔穴”,这种窟室,不用制冷,不需冰块,节能环保,现代仍能见到,仍有使用。现在陕西高原上流行的窑洞,其实也是一种窟室。
自制“冰箱”,古代冬天有收集冰块的习惯,他们会把冬天收集好的冰块放到一个统一的地方,这样方便整理,也方便夏天用时拿。
冰窖一般根据放的位置分为宫窖,府窖还有民窖。光紫禁城内的冰窖就有两万五千个,所以可想而知冰窖的数量之多。
凉屋
唐代长安等地出现一种供人们消暑的“凉屋”,一般傍水而建,采用水循环的方式推动扇轮摇转(犹如民间的水车),将水中凉气缓缓送入屋中。或者利用机械将水送至屋顶,然后沿檐而下,制成“人工水帘”,使凉气进入屋子。
这种利用“水循环”建成的“凉屋”,既绿色又环保,不过,这种高端降温设施与老百姓是无缘的。
在唐朝,皇宫中有专门避暑的宫殿,叫含凉殿。唐玄宗时期,大明宫含凉殿也采用了大规模的避暑建筑体系。在结构设计上,尽可能地阻隔了阳光直射入室,从而保持了室内的阴凉。
含凉殿建筑内外都设置了许多水车,流水激起扇叶转动,冰凉的水汽和冷风就被送入殿内。这种制冷设备利用自然水冷,具有较高的降温能力。
自雨亭,即水流从屋檐流出的亭,引山泉从亭檐流下,在四周形成一道水做的屏风。这种水亭,利用机械将冷水输送到亭顶的水罐中贮存,然后让水从房檐四周流下,形成雨帘,从而起到避暑降温的效果。
古人避暑时,也是通过房屋改造来进行降温,相当于今天的“空调房”,古时被称为“夏房”。先秦的“窟室”、秦汉的“凉房”、“凉殿”,到后来的“冰室”、“冰窖”,都是夏房。
土空调
在古代,有条件的人会建筑属于自己的地空调,通过钻孔让自己的房子和底下河相连,这个时候地下暗河的冷气就会引入室内,从而起到降低室温的作用。
由于地下暗河是常年流动的,温度又是恒温的,所以说地空调到了冬天,出的风就是暖风,有点类似地暖的作用,夏天掀开,凉风送爽,如同一个天然空调。
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。
穿堂风
天井,由高大的马头墙隔成,房屋和天井的比例关系设计得非常恰当,能够完全遮挡阳光,一天之内,从早到晚,阳光几乎透不进来,地面阴凉处,因此长满了厚厚的青苔。
天井不仅可以有效的赶走热空气,而且可以让潮湿的空气尽快散去,是纳凉的好去处。
穿堂风主要是天井,走廊,弄堂的配合加以解决,从天井引入冷空气,通过室内走廊以及房屋之间的弄堂形成空气对流,最终解决通风问题。这点无论是北方的平遥古城,还是南方的徽派民居都有体现。
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。
其他设计
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。
古建筑的巧妙设计,给古代的人们带来了良好的生活,更让世人震撼。中国的古建筑的美不仅在于它的外形,还应该在于所保留下来的古迹以供后人瞻仰和古代劳动人民智慧的结晶。