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学会科普

红墙绿瓦间,看古代工匠如何“玩转”太阳能

作者:知识就是力量等综合整理
时间:2026-10-09 15:51
浏览量:28

     从古至今,我们仰望太阳、依靠太阳,也利用太阳。故宫建筑就是其中代表之一,古建筑不仅凝聚着杰出的古代营造智慧,还体现了人们对太阳能的巧妙利用。

01坐北朝南“晒太阳”

图片来源于版权图库

     坐北朝南指建筑正面朝向南方,背面靠北方。这是北半球传统建筑典型的布局方式。故宫的太和殿是坐北朝南的经典实例。太和殿南侧每一间房均开设门与窗,有利于最大限度接纳南向日光;北侧则多以实墙为主,仅正中设置隔扇门作为出入口,减少北向阴冷光线与寒风侵入。

     那么,坐北朝南为何有利于采光?主要原因在于我国大部分地区位于北回归线以北,对这一区域而言,正午(12时)光照最强,太阳处于正南方,太阳高度角(太阳光与地平面的夹角)最大,因此建筑物坐北朝南,方便冬季接纳偏低的南向阳光照进屋内。

02屋檐起翘“用太阳”

图片来源于版权图库

  故宫建筑的屋檐多采用起翘做法,即屋檐由立柱位置向外挑出,挑出部分前端微微向上翘起一定弧度,形成优美的曲线。

  这种屋檐可顺应不同季节太阳高度角的变化。北方夏季太阳高度角大:清晨太阳高度角小,檐角出挑能使光线平缓射入屋内,实现良好的采光效果;正午太阳高度角升至最高,出挑屋檐挡住大部分直射阳光,起到夏季遮阳作用。北方冬季整体太阳高度角较小,出挑屋檐使得正午阳光也基本不受遮挡,太阳辐射能够充分透过门窗照进殿内,实现冬天吸纳阳光取暖的效果。

03透光材料调节光照

  故宫中门窗采用的透光材料,可在白天让太阳发出的短波辐射透过,使热量进入殿内,加热墙体与地面,提升殿内温度。而墙体与地面在受热后释放出的长波辐射,却难以通过透光材料散出,由此形成了简易的温室效应。承担这一功能的透光材料,就是高丽纸。高丽纸原产于朝鲜半岛,在古代作为贡品输入我国,是以构树树皮为原料制成的厚韧手工皮纸。1723年,透光性、保温性更好的玻璃被安设在养心殿的窗户上,自此,玻璃逐渐在故宫的门窗上得到运用。

     来源:知识就是力量等综合整理