紫禁城古建筑的采光方法①
建筑采光是紫禁城帝王日常生活的重要保障。古代没有当今高科技手段的照明系统,如何最大程度地引进自然界的外部光源,则成为紫禁城建造者需要解决的重要问题。我国古代工匠具有超群的智慧,他们采取多种科学的采光方法,满足了建筑内部的采光需求。
建筑的南立面通开门窗,北部则大部分为墙体,这种建筑布局为“坐北朝南”。紫禁城重要的宫殿均坐北朝南,这种布局方式有利于建筑采光。如太和殿南立面共有11个开间,每个开间均设有隔扇门或窗。当隔扇门及窗开启时,可使更多的太阳光线斜射到殿内。从地理学角度而言,我国位于北半球区城,北回归线穿过了我国的南部地区。相应的,我国大部分区域处于北温带,该区域的日照特点为太阳从东偏南的方向升起,而又从西边方向落下。因而“坐北朝南”的布局能使建筑最大限度地接受光照,有利于采光。
紫禁城古建筑屋顶檐部向外挑出柱高的三分之一的尺寸,并略带上翘的弧度,形成优美的曲线,称为“挑檐”。这种曲线形屋面檐口上翘的做法,遮蔽阳光少,有利于建筑内部的采光。紫禁城古建筑挑檐做法与现代建筑挑檐有明显区别。现代建筑一般没有大的挑檐,太阳光透过窗玻璃直接进入室内,使室内明亮,但在夏季过量光线射入室内,会带进大量热量,导致空调能耗的上升,且因为窗口亮度较高,给室内的人们带来直接眩光和反射眩光的烦扰。
相比而言,紫禁城古建筑的大挑檐阻挡了大量直射光经由门窗直射入殿内,少部分直射光射入建筑地面,经由地面漫反射到殿内其他地方。外部直射光经过挑檐的过滤和遮挡变得柔和。不仅如此,紫禁城古建筑挑檐做法在夏天有利于避免阳光在正午时间照入室内,而在冬天正午时分阳光则恰能照入建筑最深处,以获得建筑内部最佳的采光效果。
建筑材料对光照可产生明显的影响,古人利用反射率较高的材料将光线更加有效地引入建筑内部空间。紫禁城宫殿建筑的采光离不开光线在建筑内部的反射,而这种反射作用主要通过墙体和地面材料进行。
紫禁城建筑内部有光润如玉的金砖地面、朱红的立柱和浅黄色的墙壁,其表面均有光泽,反射率较高;而建筑内部的青绿色的顶棚表面没有光泽,反射率低。前者经光斜向照射时,给人们以质感强烈的感觉,增加了建筑内部的亮度,且由于光影效果,构件表面会出现明暗变化,显出轮廓;后者当阳光照射到其表面上时,则给人们以质感平淡的感觉,表面会反射出较浅的漫射光。另外,光线射入建筑内部后,由于顶棚的反射率低于地面和墙面的反射率,所以投入建筑内部的光线方向是由下向上的,因而建筑内部的下方有着清晰的光影,便于帝王在其中活动,而建筑内部的上方给人以柔和之感。这些来自地面的自下而上的光与来自其表面的漫射光,使得紫禁城建筑内部光线亮度适宜,达到视觉与感觉的完美相融。
门窗是建筑内部采光的重要通道。紫禁城建筑早期的门窗都是用纸裱糊的。宫廷里所用窗户纸质量上乘,透光及防风御寒效果好。从清代康熙朝开始,随着社会的稳定,经济的发展,海关的开放,海上贸易得到发展,平板玻璃也随之输入我国,并开始使用于紫禁城建筑门窗上。玻璃的应用,大大地改善了紫禁城内的采光条件。
紫禁城古代建筑的采光方法简易科学,反映了古代工匠的智慧,对现代建筑的内部采光亦可提供有效参考。
【注释】①选自新华社,有删改。
设计 | 效果 |
坐北朝南 | 最大限度接受光照,利于采光 |
① | 使光线变柔和,夏季避免阳光正午照入室内,并在冬季获得最佳采光效果 |
建筑物表面光泽不一 | ② |
③ | 增加采光通道,提高采光效果 |