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朝向+选材+结构,紫禁城里的采光“黑科技”热点

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朝向+选材+结构,紫禁城里的采光“黑科技”

  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。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。

  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,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,如先秦文献《诗经·小雅·斯干》记载,“哙哙其正,哕哕其冥。君子攸宁”,意思就是指只见正殿(北房)宽敞明亮,偏殿富丽堂皇,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,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。

  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,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同时会带进大量热量,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干扰。

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