■ZHOU Yili SONG Dexuan
古代農(nóng)業(yè)社會(huì)生產(chǎn)力水平相對(duì)低下,人們應(yīng)對(duì)惡劣氣候的方法有限,對(duì)環(huán)境調(diào)控的技術(shù)手段比較初級(jí),更多地是利用大自然中現(xiàn)存的要素,趨利避害,以適應(yīng)多變的環(huán)境變化。作為中華文明主要發(fā)源地之一的長(zhǎng)江流域,在夏季(7~9 月)都要面臨長(zhǎng)時(shí)間濕熱氣候的影響,這種大范圍、降水集中、濕熱同期的地域性氣候?qū)θ司迎h(huán)境的發(fā)展具有重要影響。
事實(shí)上,炎熱夏季并非長(zhǎng)江流域?qū)S校靥幍途暥鹊闹榻饔蜃圆槐卣f(shuō),就連較高緯度的黃河流域,溫度亦處于較高水平,因此,如何應(yīng)對(duì)炎熱氣候始終是我國(guó)人居環(huán)境中十分重要的內(nèi)容。在長(zhǎng)期歷史發(fā)展過(guò)程中,古代先民們?yōu)闇p少炎熱氣候所帶來(lái)的不適,充分利用自然條件,挖掘致涼智慧,借助有效的熱媒介,獲取基本的熱舒適保障,從而改善居住環(huán)境??v觀我國(guó)近代之前的人居致涼技術(shù)發(fā)展歷史,傳統(tǒng)社會(huì)常用的致涼媒介有三種物質(zhì):空氣、水和冰,各自具有不同的致涼機(jī)制和功效。盡管這三種媒介都是自然界中存在的物質(zhì),但需要合理引導(dǎo)和具備一定條件才能發(fā)揮致涼作用。
空氣的流動(dòng)形成風(fēng),而風(fēng)可以實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)熱量的轉(zhuǎn)移或熱量形式的轉(zhuǎn)換??諝獗旧硎禽^好的隔熱物質(zhì),但含有水蒸氣的濕熱空氣卻成為無(wú)處不在的熱源。流動(dòng)空氣可以提升水分的蒸發(fā)速度,水分在蒸發(fā)過(guò)程中會(huì)帶走物體表面的部分熱量,從而促進(jìn)物體散熱。在炎熱夏季,環(huán)境溫度較高(室溫經(jīng)常超過(guò)30 ℃),人體皮膚通過(guò)排出汗液維持代謝熱平衡,但在濕熱氣候中,空氣相對(duì)濕度較大,往往超過(guò)75%,在自然條件下,皮膚表面的汗液蒸發(fā)受到一定程度抑制。通過(guò)促進(jìn)流經(jīng)身體表面或局部空氣的流動(dòng),提升皮膚汗液蒸發(fā)速度,將人體散發(fā)的熱量帶離皮膚,從而獲得涼感,這是以流動(dòng)空氣為媒介的致涼原理。
用于致涼的流動(dòng)空氣包括建筑自然通風(fēng)帶來(lái)的規(guī)律性變化氣流和各類工具驅(qū)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)氣流。在傳統(tǒng)建筑中,由于缺乏有效的溫、濕度調(diào)控設(shè)備,通過(guò)組織有效的自然通風(fēng)獲得熱舒適就成為較為常見(jiàn)而現(xiàn)實(shí)的選擇。建筑自然通風(fēng)里的穿堂風(fēng)、庭院風(fēng)、天井拔風(fēng)等對(duì)建筑室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)形成正向擾動(dòng),加速空氣流經(jīng)人體皮膚表面,達(dá)到致涼效果。
建筑空間的自然通風(fēng)主要依賴外部風(fēng)場(chǎng)和建筑空間的耦合情況,而外部風(fēng)場(chǎng)存在風(fēng)向、風(fēng)速等諸多不確定性。在濕度較低的干熱氣候地區(qū),由于日夜溫差較大,比較容易形成局部氣候梯度差,靜風(fēng)率較低,流動(dòng)空氣可以起到較好的致涼作用。如果流動(dòng)空氣濕度能得到提高,其致涼效果更佳。在日夜交替之間,建筑外部環(huán)境的溫差較大,即使空氣流動(dòng)速度較慢、風(fēng)向不定,建筑及其圍合空間也能及時(shí)散熱。而在濕度較高的濕熱氣候影響下的區(qū)域,如我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū),夏季受副熱帶高壓控制,空氣濕度較大,濕熱空氣中包含了大量潛熱,日夜溫差較小,夜間靜風(fēng)率較高,單純以風(fēng)為媒介的致涼技術(shù)難以發(fā)揮作用,即使在夜間建筑也很難達(dá)到順暢散熱。這也是以自然流動(dòng)空氣為致涼媒介的主要局限性所在。
在日常生活中,扇子是一種十分常見(jiàn)的致涼工具,其致涼的機(jī)制就是通過(guò)手臂的緩慢運(yùn)動(dòng),以輕薄扇面驅(qū)動(dòng)身體周邊局部空氣的運(yùn)動(dòng),從而增加皮膚表面汗液的蒸發(fā),達(dá)到加速散熱的目的。這是一種以流動(dòng)空氣為媒介的主動(dòng)式致涼方式,由于這種方式以手工方式驅(qū)動(dòng),仍然是以身體加速代謝產(chǎn)熱為代價(jià)。
事實(shí)上,中國(guó)古代很早時(shí)候已有各種風(fēng)扇致涼的記載?!段骶╇s記》中:“長(zhǎng)安巧匠丁緩作七輪扇,大皆徑丈,相連續(xù),一人運(yùn)之,滿堂寒顫?!闭f(shuō)是長(zhǎng)安有一個(gè)叫丁緩的工匠發(fā)明了七輪扇,直徑一丈左右,七個(gè)齒輪相互連接,互相聯(lián)動(dòng),通過(guò)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)造成空氣流動(dòng)。七輪扇雖然需要人工驅(qū)動(dòng),但好在比較省力,一個(gè)人用力轉(zhuǎn)動(dòng),就能使得整個(gè)屋子達(dá)到“寒顫”的程度,這種扇子的致涼效果可見(jiàn)一斑。有理由相信,這種七輪扇生風(fēng)原理應(yīng)該和現(xiàn)在最常見(jiàn)的電風(fēng)扇基本類似,只是需要靠人力驅(qū)動(dòng)而已?;蛟S是因?yàn)檫@種七輪扇的制作過(guò)于精巧復(fù)雜,歷史上記載并不多,也沒(méi)有圖文流傳下來(lái),可見(jiàn)并沒(méi)有在生活中大量應(yīng)用。在后來(lái)的歷史中,只有記載南宋的皇宮里曾經(jīng)有一臺(tái),“禁中避暑……置茉莉、素馨、建蘭、麝香藤、朱槿、玉桂、紅蕉、阇婆薝卜等南花數(shù)百盆于廣庭,鼓以風(fēng)輪,清芬滿殿”[1],即將七輪扇放在各種香花后面鼓風(fēng),既能降溫,又滿室飄香。唐代“涼屋”采用類似水車的方式推動(dòng)扇輪搖轉(zhuǎn),將涼氣徐徐送入屋中,與室內(nèi)的熱空氣對(duì)流交換,并加速室內(nèi)空氣流動(dòng)和流通的速度,獲得致涼效果。
宋元之后,風(fēng)扇逐漸走出殿堂,走入民間生活。在元朝畫(huà)家劉貫道的《消夏圖》中可以看到,床榻之上超逸的高士正享受著右邊仕女揮動(dòng)長(zhǎng)柄扇所帶來(lái)的涼意。這種長(zhǎng)柄扇面積較大,需要雙手持握,在室內(nèi)對(duì)空氣流動(dòng)作用范圍較大,全靠人力揮舞(圖1)。明代文震亨的《長(zhǎng)物志》中記載:“茉莉、素馨、百合,夏日宜多置,風(fēng)輪一鼓,滿室清芬?!?明代的孔邇?cè)凇对平娥^紀(jì)談》中記載:“昇能飲,……夏日畏暑,作露帳,四面架風(fēng)輪,以花竹簟臥其中?!泵枥L的是元末在隴蜀一帶割據(jù)的明昇用風(fēng)扇避暑致涼的場(chǎng)景。清代的破額山人在《夜航船》中記載:“花浴室……軒窗畔更置風(fēng)輪,萬(wàn)花香氣,隨風(fēng)送至,輪回輾轉(zhuǎn),百合氤氳?!边@里主要描述的是浙江蘭溪的一家公共澡堂利用窗畔的風(fēng)輪往室內(nèi)送風(fēng),順便將花香送入室內(nèi),以增加洗澡者熱舒適性和空氣的新鮮度。
以流動(dòng)空氣為媒介的致涼技術(shù)可分為建筑自然通風(fēng)和器具造風(fēng)兩種方式。外部風(fēng)環(huán)境具有不穩(wěn)定性、間斷性等特點(diǎn),對(duì)建筑自然通風(fēng)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)揮有所限制;通過(guò)扇子、機(jī)械風(fēng)扇等形式可以加速局部空氣流動(dòng)速度,主要以人力、簡(jiǎn)單自然水力等作為驅(qū)動(dòng)力,針對(duì)性較強(qiáng),在一定程度上改善了人體的熱舒適度。
圖1 (元)劉貫道的《消夏圖》(局部)
水大量存在于自然界中,具有容易獲取、比熱容大、流動(dòng)性強(qiáng)、易融于環(huán)境等特點(diǎn)。以水為媒介的致涼主要是利用水體在夏季明顯低于空氣溫度和吸熱量性能良好的特性,通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等方式轉(zhuǎn)移建筑空間中部分多余熱量,從而達(dá)到空間致涼的效果。
眾所周知,水體在自然條件下溫度波動(dòng)幅度較空氣小,尤其是流動(dòng)的水體,通常是冬暖夏涼。鑿井是利用淺層地下水最常見(jiàn)的方式。在古代,水井不僅是重要的生活用水來(lái)源,由于井水和地表間距離較大,受到氣溫影響較小。在炎熱夏季,井水溫度遠(yuǎn)低于地表空氣溫度,因此,人們經(jīng)常將瓜果浸于井中,猶如置于天然的冰箱,通過(guò)熱傳遞獲得低溫飲食,以解暑熱。在南方許多地區(qū)有取井水潑于庭院的做法,通過(guò)水體蒸發(fā)降低庭院地面溫度,在一定程度上可以改善庭院微氣候。
明代出現(xiàn)了直接在室內(nèi)挖井致涼的做法。高濂在《遵生八箋》中記載:“霍都別墅,一堂之中開(kāi)七井,皆以鏤刻之,盤覆之,夏日坐其上,七井生涼,不知暑氣。”講的是在堂內(nèi)開(kāi)鑿了七口井,井壁鏤空,在上面覆以盤蓋。夏季人坐在盤蓋上,由于井水溫度較低,井中涼氣讓人感覺(jué)不到暑熱。室外的井水本來(lái)溫度就低,處于室內(nèi)的井水所受的太陽(yáng)輻射更少,溫度就更低,通過(guò)空氣對(duì)流,室內(nèi)空氣溫度降低,對(duì)室內(nèi)空間具有較強(qiáng)的冷卻作用。
在我國(guó)古代,水作為一種良好的致涼媒介,早已被認(rèn)識(shí)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載,古代人發(fā)明“涼屋”用以消暑度夏?!皼鑫荨崩脵C(jī)械或自然水力將水抬升至高處,讓水流落到屋頂上沿著屋檐自然往下淌,涼水從屋頂流過(guò),形成“人工水簾”。屋頂流水通過(guò)熱量傳遞,帶走屋頂積聚的熱量,對(duì)屋頂起到自然冷卻作用。同時(shí),隨著屋頂溫度的下降,密度較大的涼空氣與底下的熱空氣形成對(duì)流,促進(jìn)室內(nèi)空間頂部空氣的降溫,致涼效果比較明顯。
“自雨亭”是“涼屋”的一種簡(jiǎn)易形式,有可能早在北朝時(shí)代就在中國(guó)出現(xiàn)了[2]?!白杂晖ぁ痹谕ぷ禹敳恳椿蛟O(shè)置儲(chǔ)水罐,在夏季讓水緩緩流出,沿著屋面下落,在檐口形成近似降雨的現(xiàn)象,曾有詩(shī):“千竿竹翠數(shù)蓮紅,水閣虛涼玉簟空。琥珀盞紅疑漏雨,水晶簾瑩更通風(fēng)”(出自劉禹錫的《劉駙馬水亭避暑》)。白居易貶居江州(今九江市)之時(shí),也曾造草堂,利用西面倚靠山崖的地利,利用竹子做管道引泉水至屋頂,緩緩流落屋檐(原文見(jiàn)白居易的《草堂記》)。
相比之下,皇宮中、達(dá)官貴族的“涼屋”則顯得更加復(fù)雜而精巧,致涼效果更加顯著。據(jù)記載,唐玄宗曾造一座“涼殿”,依靠水力驅(qū)動(dòng)將水抬升至屋頂高處,水流沿著殿的四角噴瀉而下,形成水簾奇觀。而在“涼殿”中的御座后面,還設(shè)有“水激扇車”,以屋頂下瀉水流沖擊推動(dòng)扇車運(yùn)轉(zhuǎn)。后在該“涼殿”中召見(jiàn)大臣陳知節(jié)時(shí),相比室外酷暑,室內(nèi)寒氣逼人,導(dǎo)致陳知節(jié)頓感寒栗、狼狽不堪,可見(jiàn)“涼殿”致涼效果是十分驚人的(出自《唐語(yǔ)林》卷四“豪爽”)。玄宗朝的丞相王鉷也在自家宅院內(nèi)造了一座“自雨亭”,“從檐上飛流四注,當(dāng)夏處之,凜若高秋”[3]??梢?jiàn),這種“自雨亭”的致涼還是很有效的,盡管這種表述存在一定夸張成分。類似的記載還不少,這種利用水力機(jī)械驅(qū)動(dòng)的致涼裝置已經(jīng)舍棄了人力驅(qū)動(dòng),相比依賴人力驅(qū)動(dòng)的各種扇子、風(fēng)扇是個(gè)很大的進(jìn)步。
水作為常見(jiàn)又可用的自然資源,由于其較大的比熱容,在夏季通常室內(nèi)溫度低于外部氣溫,利用這種溫差,為室內(nèi)空間營(yíng)造出較為涼爽的局部環(huán)境。以現(xiàn)代眼光看,古代“涼屋”借助自然水力和簡(jiǎn)單機(jī)械,充分利用豐富的水資源,在不消耗能源的前提下,獲得良好的致涼效果,但由于“涼屋”對(duì)流水的抬升要求和相關(guān)機(jī)械制造有較大難度,使得“涼屋”局限在很小的范圍,主要存在皇宮、高級(jí)別官宦的居所之中。盡管這種致涼技術(shù)的應(yīng)用范圍較為有限,但已經(jīng)暗含了現(xiàn)代綠色建筑中的節(jié)能環(huán)保等原則,不對(duì)自然環(huán)境造成負(fù)作用。
冰是水的固態(tài)形式。在寒冷季節(jié),水自然凝結(jié)成冰,可切割、采集、搬運(yùn)并儲(chǔ)存。以冰作為致涼媒介,主要是利用冰本身溫度低、冰水共同吸熱的特點(diǎn)。冰的熔化熱是3.36×105J/kg,也就是說(shuō)在1 kg 冰融化成0 ℃水的過(guò)程中,將從周圍空氣中吸收336 kJ 的熱量;在冰水從0 ℃再燃升溫過(guò)程中,也將從周圍空氣中吸收熱量,溫差越大,可吸熱越多。與空氣和水相比,冰的自然致涼作用更加顯著,可以降低室內(nèi)空間的空氣溫度,從而達(dá)到致涼目的。
從中國(guó)古代發(fā)展歷史來(lái)看,黃河流域曾經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期是政治、經(jīng)濟(jì)雙重中心,后來(lái),中國(guó)的經(jīng)濟(jì)重心逐漸從北方移到南方,社會(huì)統(tǒng)治中心也是數(shù)次南遷。竺可楨先生關(guān)于歷史氣候研究成果[4]表明:在殷、周、漢、唐時(shí)代,溫度高于現(xiàn)代(圖2)。這也意味著在上述歷史時(shí)期,北方地區(qū)在夏季比現(xiàn)在炎熱。生活在黃河流域的周代統(tǒng)治階層及上層貴族很早就學(xué)會(huì)儲(chǔ)藏冬季的冰塊,在夏季取出冰塊或在特定空間內(nèi)使用,稱為“窖冰”,也稱“藏冰”。存放冰塊的地方被稱為“窟室”,也就是地下室,利用地下泥土的熱穩(wěn)定性保持冷量,在夏季炎熱時(shí)取出致涼。這種“窖冰”的做法多見(jiàn)于宮廷、官府,普通百姓很少能享受到這種致涼技術(shù)的好處。
圖2 1700 年來(lái)世界溫度波動(dòng)趨勢(shì)圖[4]
從周朝開(kāi)始,設(shè)置專人管理冰務(wù),當(dāng)時(shí)稱之為“凌人”(見(jiàn)《周禮》)。冰都取自大自然,通常在每年12 月、1 月,凌人都要帶人到江面、湖面上采冰,將冰塊封存在陰涼處的冰窖里,以備夏季使用。藏冰的冰室稱為凌陰。1976 年,考古工作者在秦雍城遺址上發(fā)現(xiàn)了一處春秋時(shí)期秦國(guó)的凌陰,能藏冰190 m3之多[5]??梢?jiàn),當(dāng)時(shí)藏冰的規(guī)模已經(jīng)不小,至少說(shuō)明當(dāng)時(shí)上層統(tǒng)治階級(jí)用冰需求比較大。2004年,中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所在漢長(zhǎng)安城長(zhǎng)樂(lè)宮發(fā)現(xiàn)凌室遺址[6],據(jù)推測(cè)是一種藏冰建筑。據(jù)《太平廣記》記載,漢代未央宮有清涼殿,“以畫(huà)石為床,文如錦,紫琉璃帳”,“又以玉晶為盤,貯冰于膝前,玉晶與冰相潔”,達(dá)到“夏居之則清涼也”的效果,甚至“中夏含霜”(原文見(jiàn)《太平廣記》)。在清涼殿內(nèi)休息,在當(dāng)時(shí)成為一種特權(quán),以冰用于空間致涼成為一種極為奢侈的生活方式。
魏晉南北朝時(shí)期,挖井藏冰的現(xiàn)象越來(lái)越普遍,保存冰塊用的“冰井”規(guī)模也越來(lái)越大。曹操于建安十九年(即214 年)修建冰井臺(tái),高8 丈、深 15 尺,里面建有許多小冰井,與銅雀臺(tái)、金鳳臺(tái)并稱為“鄴城三臺(tái)”,用來(lái)藏冰(原文見(jiàn)《魏志》)。鄴城冰井臺(tái)后被后趙、前燕至東魏、北齊等政權(quán)統(tǒng)治者沿用,并得到整修,仍然以藏冰為主要功能。
在南朝以前, 王朝都城都位于黃河流域, 在冬季藏冰于冰房是完全可行的。東晉王朝南渡之后,定都建康(今南京),由于氣候變冷,南朝在南京覆舟山也建立了冰房,南京冬季結(jié)冰也可用于“窖冰”。這大概是我國(guó)南方地區(qū)夏季用冰致涼的開(kāi)始。
唐朝末年之前,冰源均來(lái)自冬季的自然結(jié)冰。在唐朝末年,在開(kāi)采火藥的時(shí)候,開(kāi)采出一種白色味苦的晶體——硝石(主要成分硝酸鉀,KNO3)。硝石溶解于水時(shí)會(huì)吸收大量熱量,使水溫降低,甚至結(jié)冰。筆者推測(cè),可能是大小容器嵌套關(guān)系,在大容器里加水溶解硝石,使得小容器內(nèi)降溫結(jié)冰。硝石溶入水后可以用蒸發(fā)結(jié)晶法將硝石再提取出來(lái)重復(fù)使用。對(duì)于夏季濕熱的南方地區(qū)來(lái)說(shuō),人工制冰不啻于“天外來(lái)物”。這種“反季”的人造冰不僅可用于冰鎮(zhèn)食物,做成各種各樣的冷飲、冷食。但由于硝石需要人工開(kāi)采,純度較低,數(shù)量受限,無(wú)法滿足大范圍普通百姓的用冰需求,只是在較小范圍內(nèi)獲得人工制冰的途徑。
北宋時(shí)期,通常直接在距離京都較近的金明池采冰。宋朝南遷以后,北方的采冰方法被“移植”到南方地區(qū),并采用在冰面上撒鹽的方法,結(jié)冰時(shí)就會(huì)一層鹽、一層冰,方便采冰。及至明清兩代,夏季用冰更加普遍了。每年冬季三九、四九天就開(kāi)始伐冰、藏冰,以待來(lái)年的夏季“頒冰”使用。在京師,從夏季暑伏到立秋,官府根據(jù)等級(jí)獲得工部的冰票,還有的官員通過(guò)“賜冰”直接獲得冰塊。據(jù)記載,清朝的用冰規(guī)模相當(dāng)大。
盡管冰窖耗資大、成本高,但也是一個(gè)不錯(cuò)的商機(jī)。“冰商”實(shí)際最早出現(xiàn)于唐代,也是在冬季將冰藏于窖中,待夏季來(lái)臨天熱時(shí)啟冰,開(kāi)始將冰當(dāng)成商品來(lái)賣,“清明日始賣冰,以兩銅盞合而擊之”[7]。在宋朝,冰的使用真正走向民間。宋朝民間采冰、藏冰以及冰制食品等都遠(yuǎn)超之前。在《東京夢(mèng)華路》中就有 “冰雪冷元子”“冰雪甘草湯”“冰雪涼水荔枝膏”等記載。南宋詩(shī)人楊萬(wàn)里在《荔枝歌》中就有“市人如炊汗如雨,賣冰一聲隔水來(lái),行人未吃心眼開(kāi),甘霜甜雪如壓蔗”,形象地反映出古代冰制食品給食用者帶來(lái)的身心愉悅。明劉侗、于奕正的《帝京景物略》中也有賜冰和賣冰的記載。
古代用于短時(shí)間用冰的裝置容器——“冰鑒”,可以理解為古代的“冰箱”。冰鑒是用木制或青銅制造的箱子,大口小底,底部有直徑很小的排水口,可在冰融化后直接排出冷水,以供使用。冰鑒通常由雙層構(gòu)成:外為方鑒,內(nèi)有方壺,冰置于鑒壺之間的腔體內(nèi),主要還是用于夏季冰鎮(zhèn)食物、飲品。
《周禮》中有在容器“冰鑒”中保存冰塊的記載。1978 年,湖北省隨縣曾侯乙楚墓就出土了一件“銅冰鑒”。它是一件雙層器,方鑒內(nèi)套有一方壺(圖3)。這種用于藏冰的“冰鑒”經(jīng)過(guò)不斷演化和普及,到明朝時(shí),已經(jīng)成為達(dá)官顯貴家中的常備之物,只是材料和形態(tài)已經(jīng)發(fā)生了較大變化。
圖3 曾侯乙墓出土的青銅冰鑒(來(lái)源:中國(guó)博物館網(wǎng)站)
古代的銅冰鑒主要是用于食物冰鎮(zhèn),明清時(shí)期的冰箱則有了更大的作用范圍,即在冰鎮(zhèn)的同時(shí),可以用于室內(nèi)空間的致涼。明代冰箱多選用珍木(如黃花梨)制作,箱體口大底小,呈方斗狀,箱內(nèi)里通常包一層錫皮,以較好的密閉性保持箱內(nèi)低溫,減緩冰融化的速度,并減少冷量的散失。箱底還有小孔,可將冰水排出(圖4)。清朝中后期御制掐絲琺瑯冰箱有同樣采用木胎鉛里的構(gòu)造,蓋板上也留有錢紋孔,便于散發(fā)冷氣,與室內(nèi)空氣形成對(duì)流,達(dá)到空間降溫效果;相比明代冰箱,這時(shí)期冰箱外表面更為講究裝飾,這與當(dāng)時(shí)的家具風(fēng)格緊密相關(guān)(圖5)。
由此可見(jiàn),這種冰箱的致涼功效比較明顯。事實(shí)上,在建筑室內(nèi)空間用冰致涼并不是將冰體與人體直接接觸,而通常是以風(fēng)為媒介,通過(guò)水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)動(dòng),從而讓經(jīng)過(guò)冰冷卻的空氣與室內(nèi)空氣對(duì)流混合,降低室內(nèi)局部空間的溫度,從而提升人體熱舒適度,這也是將有限冰量的致涼作用發(fā)揮到極致的表現(xiàn)。
圖4 明代木質(zhì)冰箱(來(lái)源:中國(guó)博物館網(wǎng)站)
在古代,以冰為媒介是一種比較高級(jí)的致涼技術(shù),但致涼效用和影響范圍始終受制于冰的來(lái)源和儲(chǔ)存。盡管北方寒冷氣候區(qū)在冬季能方便獲得大量冰塊,但也受到儲(chǔ)藏空間的限制,“窖冰”成本較高,在夏季的日常使用范圍也十分有限。而在夏季濕熱的南方地區(qū),局部地區(qū)冬季盡管也有結(jié)冰現(xiàn)象,但厚度較薄,窖藏難度非常大。盡管出現(xiàn)人工制冰技術(shù),由于制冰劑硝石的開(kāi)采和制取技術(shù)要求也限制了人工制冰的推廣應(yīng)用,絕大多數(shù)用冰仍然來(lái)源于大自然。古代用冰都是利用自然寒冷天氣,實(shí)現(xiàn)“冬冰夏用”,不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)作用。由于冰過(guò)于珍貴,主要用于食物冰鎮(zhèn),只有極少數(shù)情況下(皇宮、貴族等)將冰用于室內(nèi)局部空間的致涼,用冰融化吸熱的特點(diǎn),降低室內(nèi)空氣的溫度。
在傳統(tǒng)社會(huì),面對(duì)夏季炎熱天氣,人們采用了天然的、原生態(tài)的、沒(méi)有污染的致涼方式,都屬于被動(dòng)式致涼的范疇,是響應(yīng)氣候的一種方式。以風(fēng)作為媒介的致涼技術(shù),則是增加空氣流動(dòng),促進(jìn)人體表面蒸發(fā)散熱規(guī)律的最直接體現(xiàn)。當(dāng)流動(dòng)空氣的溫度較高時(shí),需要空氣作用于人體之前經(jīng)過(guò)預(yù)處理,如借用水體或冰進(jìn)行預(yù)冷卻作用,再達(dá)到提高人體熱舒適性的目的。以水作為致涼媒介,則是直接利用水比熱大的特點(diǎn),在高溫下蒸發(fā),液態(tài)水轉(zhuǎn)化水蒸氣,吸收環(huán)境中的熱量,降低空間的空氣溫度。在這過(guò)程中,水溫度波動(dòng)小、比熱大的特點(diǎn)得到充分利用。以冰做致涼媒介主要是利用了冰的自然低溫,在融化過(guò)程中吸收環(huán)境中的熱量,在融為冰水之后仍然屬于空間中的冷源,冰水在繼續(xù)吸收空間熱量之后逐漸升溫,直至與周圍空間的空氣溫度熱交換形成平衡。
圖5 清朝乾隆御制掐絲琺瑯冰箱(來(lái)源:中國(guó)博物館網(wǎng)站)
在我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文明階段,古代環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展比較緩慢,人居環(huán)境對(duì)“天時(shí)”和“地利”的依賴性較強(qiáng)。在發(fā)揮建筑庇護(hù)所功用的基礎(chǔ)上,先民們還積極利用自然環(huán)境要素來(lái)改善人居環(huán)境,經(jīng)長(zhǎng)期發(fā)展演變,積累了許多樸素的生態(tài)智慧,成為中華傳統(tǒng)人居文明的重要組成部分,值得重新審視和評(píng)價(jià),從中得到啟發(fā)。