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彩神x:朝向+选材+结构,紫禁城里的采光“黑科技”-整人小游戏

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彩神x:朝向+选材+结构,紫禁城里的采光“黑科技”-整人小游戏

【美队寡姐重聚】

屋檐起翘有利于光源的引入△。紫禁城古建筑屋顶檐部向外挑出(一般为柱高的1/3左右)┊⊙,并略带上翘的弧度〇△△,形成优美的曲线?⌒,称为挑檐↑〇♀。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♂π。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同时会带进大量热量♀〇,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干扰□。

建筑内部的材料可反射光源?。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的引入建筑内部空间﹡。如宋代范成大著《桂海虞衡志》载有:“土人以石灰圬壁∟↑,及未干时以滑石末拂拭之◇,光莹如玉”↑,意思是在建筑室内的墙壁上抹上滑石后◇┊,墙壁会闪闪发光;清代李渔著《笠翁偶集·居室部》载有:“石灰垩壁ππ,磨使极光♂,上着也;其次则用纸糊∵,纸糊可使屋柱窗楹共为一色”♂,意思是用白灰粉刷墙面◇,再用纸糊∟,通过反光作用可增加室内的光线♂↑。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⊙。

这是因为□,我国地处北半球⊙,太阳光从南向北照射☆∟。因地球的南北两极并非垂直♂┊,而是与太阳有一定的倾斜角度△▽♀,地球在围绕太阳公转时△⌒┊,太阳光线在南回归线与北回归线之间来回移动〇▽﹡,四季阳光照射的高度角是不一样的▽⊿。北京地区的太阳高度角夏季约为76度⊙⊿,冬季约为27度﹡♂。屋檐往外挑出一定的尺寸▽♂,使得建筑外部的阳光照射达到某种特定的效果:在夏天且早上温度较低时▽,其照射到建筑内部〇?,随着室外温度升高↑♀?,太阳照射室内范围逐渐减小〇,正午时分?◇,阳光几乎位于建筑正上方﹡,其只能照射到檐柱外面?↑▽。这样有利于避免室内光线过于强烈↑☆△,且有利于避免室内过热;而在冬天早上时↑,阳光尚未照入室内?〇⊙,随着太阳角度升起△┊,建筑内部逐渐接受光照□◇,而到正午时分♂♂,阳光几乎正好射入了室内最内侧墙位置﹡∟⊙。这样有利于室内获得最佳的亮度↑﹡,且有利于避免室内过冷◇□♀。

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养心殿成为紫禁城中第一个装上玻璃的宫殿⌒π∟。与高丽纸相比ππ,平板玻璃不论在耐久性、透光率∟▽,还是美观上∴,都具有更好的效果♂♂∴。自此?﹡∟,紫禁城宫殿建筑中开始使用玻璃作为窗户的透光材料?。玻璃的应用◇,大大地改善了紫禁城内的采光条件π⌒﹡,更加有利于宫廷人员在建筑内部的活动☆。(周乾 系故宫博物院研究馆员)

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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接直射入殿内△,少部分直射光射入建筑地面◇♀〇,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△∴〇。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∵。

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〇▽⌒,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π♂∟,光线射入建筑内部后?〇∟,由于顶棚的反射率低于地面和墙面的反射率〇,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♀,便于帝后在其中的活动◇∴△,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◇⌒〇,达到视觉与感觉的完美相融△。

我国古代工匠具有丰富的智慧﹡,他们采取了多个科学的采光方法〇,满足了建筑内部的采光需求♂。“坐北朝南”的布局有利于建筑采光∟∵。当建筑的门窗朝南开时∴┊♀,称为建筑的布局为“坐北朝南”◇。我国古建筑多为坐北朝南的布局⊙π〇,如先秦文献《诗经·小雅·斯干》记载⊙⌒♂,“哙哙其正π,哕哕其冥⌒。君子攸宁”〇♂,意思就是指只见正殿(北房)宽敞明亮﹡?∟,偏殿富丽堂皇┊〇,利于君王休息∴。紫禁城古建筑群中重要的宫殿均为坐北朝南□△,在建筑南侧通开门窗﹡,北部则大部门为墙体⊿,这种布局方式有利于建筑采光◇﹡。太和殿南立面共有11个开间(开间即在长度方向上的柱距)♂,每个开间均设有隔扇门或窗∵。当隔扇门及窗开启时⊿□,殿外的光线很容易照射进来♂☆。其地理学的主要原因在于:我国位于北半球♀,在亚洲的东部⌒,太平洋的西岸☆∟π,北回归线穿过我国南部∵◇♀。我国绝大部分领土在北温带⌒,在这一广大地区☆⊿,太阳多从东偏南升起△♂⊿,从西边落下☆♂⊙。太和殿门窗朝南∴♀▽,可使更多的太阳光线斜射到殿内⌒⊿⊙,以获得最多的采光量⊿∟♂,且在夏季可避免太阳直晒♀⊙△,在冬季有利于避免西北寒风侵袭∵⊿↑。

太阳光线在金砖地面产生的反射 图片来源于故宫博物院官网紫禁城是明清帝王执政和生活的场所⊿▽,其建筑集我国古代优秀文化、艺术及科技于一体◇⊿。从满足人们在建筑内部的日常活动角度而言﹡♂,建筑内部采光是极其重要的保障↑〇┊。古代没有当今社会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〇△。

门窗是建筑内部采光的重要通道⊿⊙△。紫禁城建筑的早期〇∵,门窗都是用纸裱糊的♂。宫廷里所用窗户纸质量上乘、采光及防风御寒效果好∵♂▽,糊饰门窗必须使用最好的高丽纸◇♂,因为这种纸张是一种用绵茧或桑皮制造的白色绵纸?,这种韧皮纸制作出来之后△,还会放到油里进行浸泡□◇♂,一来是增加纸张的透光度⊙,二来是能够进一步增加纸张的韧性⊙。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∵。

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