近年來,綠色建築越來越受到人們(men) 的關(guan) 注。綠色建築技術注重低耗、高效、經濟、環保、集成與(yu) 優(you) 化,能夠最大限度地節約資源,是人與(yu) 自然和諧相處的一種建築形式。其實,在北京城中,有著近600年曆史的紫禁城古建築不僅(jin) 雄偉(wei) 壯觀,也兼具保溫、隔熱、排水等功能,彰顯著古人對綠色建築的精益求精。
通常,紫禁城古建築屋頂的木板基層之上,會(hui) 分層鋪墁各種泥背,如護板灰、青灰、麻刀泥等等。泥背的導熱係數和導溫係數都比較小,厚度達30厘米的泥背層猶如給古建築穿上了保暖服,使外界的溫度變化很難影響到建築內(nei) 部。
坡屋頂的形式則使得古建築的屋麵板與(yu) 天花板之間形成了一個(ge) 架空層。夏天,架空層可以攔截直接照射到屋頂的太陽輻射熱,使屋頂變成兩(liang) 次傳(chuan) 熱,避免太陽輻射熱直接作用在建築內(nei) 部,冬季,架空層的存在也使得室外的寒冷不能直接傳(chuan) 入建築內(nei) 部,保證了古建築的冬暖夏涼。
我國古建築風格的一大特色,就是屋簷特別是屋角的簷部常常向上翹起,故宮的古建築也不例外。在宮殿的屋頂轉角處,四角翹伸,形如飛鳥展翅,輕盈活潑。遠遠望去,建築群中層層疊疊的飛簷更是營造出壯觀的氣勢和中國古建築特有的韻味。其實,這種挑簷做法不僅(jin) 美觀,還有著為(wei) 建築物保溫隔熱的功能——夏天,它有利於(yu) 避免陽光在正午照入室內(nei) ,冬天,正午陽光則恰能照入建築最深處。這是因為(wei) ,我國地處北半球,四季陽光照射的高度角並不一樣。北京地區的太陽高度角夏季約為(wei) 76度,冬季約為(wei) 27度。通過挑簷做法,屋簷往外挑出一定的尺寸,就可以使得建築外部的陽光照射達到某種特定的效果:在夏天且早上溫度較低時,其可以照射到建築內(nei) 部。到了正午時分,陽光幾乎位於(yu) 建築正上方,就隻能照射到簷柱外麵,使太陽的熱量無法傳(chuan) 入建築內(nei) 部,保持屋內(nei) 的涼爽;在冬天,隨著太陽的升起,建築內(nei) 部逐漸接受光照,到正午時分,陽光幾乎正好射入室內(nei) 最內(nei) 側(ce) 牆位置,使得屋內(nei) 暖意洋洋。
紫禁城古建築屋頂之“綠”,還表現為(wei) 優(you) 秀的排水性能。紫禁城古建中的屋麵不是平麵型,而是采用曲麵的形式,對應屋麵的坡度是屋頂部位陡峭、屋簷部分平緩。這種曲麵形式極其有利於(yu) 屋頂排水。從(cong) 瓦麵層來看,其由底瓦與(yu) 蓋瓦組成,形成一道道瓦壟。底瓦又稱板瓦,形狀上凹,鋪墁時上層瓦壓下層瓦,使得雨水由上往下排出時,不會(hui) 滲入到下麵的泥背層;底瓦的兩(liang) 端由竹筒狀的蓋瓦連接,蓋瓦內(nei) 有著厚厚的鋪瓦泥,對接縫起到了密封作用,並且使得底瓦層由上而下形成了一道道排水線。與(yu) 此同時,曲麵屋頂的坡度設置,使得雨水落入屋頂上部迅速下排,而到屋簷部位則水平向外排出。
《周禮·考工記》形容這種屋頂坡度的做法為(wei) “上尊而宇卑,則吐水疾而霤遠”。不僅(jin) 如此,這種巧妙構造之法的功效與(yu) 優(you) 勢還表現在它的排雨速率與(yu) 時間上。根據物理推算,曲麵形的界麵要比平麵形的界麵在排水時間上會(hui) 更快些,並且不容易產(chan) 生積水的現象,而紫禁城古建中屋頂的界麵在弧度與(yu) 角度的推算上,都十分得當。除此之外,紫禁城古建中的屋頂出簷深遠,還有利於(yu) 防止雨水對建築內(nei) 部木構件的侵蝕,保護其內(nei) 部梁柱與(yu) 鬥拱構造的完好性。
(作者係故宮博物院研究館員)
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