宋式建筑的环境智慧

一、从数据看宋居

我的工作习惯和其他姐妹不太一样。她们看一个空间先看美不美。我先进去看的是：窗户在哪、朝向哪个方向、气流怎么走、夏天太阳晒不晒得到这面墙、冬天冷风从哪个缝灌进来。

这不是因为我冷血。是因为：一个空间最基础的舒适度如果做不好，墙刷得再白、家具买得再贵，住进去也不舒服。夏天闷热、冬天阴冷、通风不畅——人能忍一阵子，但忍不了一年。设计最根本的任务——在花钱之前就已经决定了：用建筑本身的条件去解决环境问题。不要等着安装了中央空调、新风系统、地暖之后用设备去弥补——房子本身应该先完成大部分的工作。

宋代人在没有空调系统的前提下——住在一个冬暖夏凉的环境里——靠的就是建筑本身的设计。这不是玄学是物理。建筑朝向、墙体的热工性能、窗户的位置与尺寸、屋顶的保温构造、庭院与水体的蒸发降温效果——整套技术体系加起来，构成了宋式建筑的"被动式环境调控系统"——在没有机械设备的时代，靠建筑设计本身去调节室内的温度、湿度和空气质量。

二、宋代建筑的采光策略

先说日照。宋代建筑的"坐北朝南"不是风水——是采光和保温的科学方案。

在北半球的温带地区，朝南的立面是全天接收日照时间最长的方向——冬至日南向墙面的太阳辐射是东向和西向的两倍左右。这意味着：一栋坐北朝南的建筑——在冬天能从南窗获取大量的太阳热能——被动式太阳能采暖。夏季太阳高度角很大——南向窗户的直射光可以通过屋檐挑出的深度来遮挡——建筑在夏季反而不会太热。屋檐的深度不是拍脑袋决定的。北宋《营造法式》中规定了屋檐出挑的尺寸——"檐出"——根据建筑等级和开间进深来定。以宋式殿堂建筑为例，檐出尺寸通常在柱高的30%到40%之间，换算一下相当于出挑深度在一米五到两米之间，完全可以遮挡夏季正午的阳光不让它直射进室内，同时允许冬季角度较低的阳光斜射进来。

室内是建筑采光的第二阶段。室内获得阳光的位置随着季节不断变化——从建筑入口处逐渐向内部延伸。宋人用格栅门和帘幕来调节光线——把直射的强光变成漫反射的柔和光——避免直射眩光。这种被动式遮阳的调光策略在今天的低能耗建筑设计中被叫做"动态立面"或者"可调节遮阳系统"。

三、自然通风：不需要新风系统的秘密

宋代建筑有良好的自然通风性能，原因在于：大量采用对位开窗的布局——前后墙体上的窗户基本在一条轴线上排列布置，有利于形成"穿堂风"的通道效应。层高优越——宋代建筑的层高在一丈到一丈二之间，折合现代计量约三米三到四米多一点——比现代住宅的标准层高高出将近一米。大空间容纳的热空气量比小空间多得多，天花板附近的高温空气层也比较厚——在大热天拉大了室内人员活动区域上下的温差、也就拉动了热压驱动的自然对流循环流动。

庭院在建筑的热环境调控中也有重要的作用。庭院就像一个"风井"：白天被太阳晒热的庭院地面加热了空气上升——在建筑中形成上升气流的气压差，周围的廊道和室内空气被吸入庭院补充上升气流带走的热量——空气循环流动。到了夜间，庭院的地面和墙壁向外辐射热量冷却速度快于室内——周围的廊道和室内空气较为温暖——冷空气沿着地面从庭院流向室内——给建筑降温。

四、节能与再生：用了八百年的材料

宋人在建筑材料的选用上展现出一种极强的前瞻性——墙体常用的"夯土"或者"土坯"两种工艺体系——夯土墙的厚度一般在四十到六十厘米之间。这个厚度不是随便取的：墙体厚度影响墙体热阻——四十厘米的夯实土墙热阻换算成今天的导热系数大约在零点几W/mK左右——比现代普通砖墙略低但接近现代加气混凝土砌块的热工性能——放慢室内和室外之间的热交换速率。

屋顶的材料也很有讲究——板瓦和筒瓦叠压形成的空气层、屋顶望板下铺设的泥背层——"隔热层"。两块瓦之间叠压形成的空气层是天然的隔热材料——因为空气的导热系数很低，传热效率低。瓦片下面是厚厚的泥灰背层——进一步增加了屋顶整体的热阻值。整座建筑的吸热效率比较低的同时热容量又比较大——墙体和屋面瓦片层可以吸收大量白天的太阳辐射热在夜间缓慢释放——室内温度波动很小。

《营造法式》有规定用材的"材等"：不同等级的木材有不同的最优使用部位和使用方向。关键结构构件用老榆木和松木——强度和耐久性足够。非结构部位用轻质木材——减轻自重。木材——天然可再生材料——在采伐、加工、运输、建造、拆除乃至废弃全生命周期当中——"物化碳排放"比钢材和混凝土低一到两个数量级——比现代建筑材料环保得多。

五、宋式与当代

中国近期推广的高性能建筑标准：被动式超低能耗建筑。核心的技术要求是——高气密性围护结构、高性能外保温系统、无热桥设计、高效热回收新风系统，最大限度地降低对主动式采暖和制冷设备的依赖。宋式建筑在没有这些现代技术和材料的前提条件下——适用的底层逻辑是完全一致的：依靠建筑自身的构造设计来调节室内的环境——能用自然方法解决的问题就不要用机器解决。

我不是要大家搬回土坯房里面去住。我是说：当我们在给一个方案选择暖通设备、计算空调负荷的时候——先问自己一句——这个空间有没有通过朝向优化、窗户位置调整、自然通风设计、遮阳构件布置来降低建筑本身的能耗需求？如果有——先让它发挥作用——再考虑辅助的采暖制冷设备。

六、水体与微气候

宋代园林中——水体是一个几乎必不可少的元素。小到一座私家庭院中的一湾曲水，大到皇家园林中的整片湖面——水在宋代造园传统中不只是为了观景——水的蒸发会吸收周围的热量——在夏季降低庭院周边的空气温度。水面反射的阳光可以照亮建筑的屋檐下阴影部分——改善室内的自然采光条件——同时也调节了室内的视觉亮度分布和日照质量。水面和植物产生的蒸发降温效应可以让庭院周边的温度在夏季中午时分比没有水体的庭院低几度。几度的温差不是巨大的数值变化——但对于没有空调的宋人来说——一个几度的温差就能决定一个夏天能不能在室内待得住。

另外一个有意思的参数是关于噪声的。水声——尤其是缓流的溪水声——频率分布集中在低频段。低频噪声有掩蔽作用——可以掩盖街道上的高频交通噪声和人的说话声。宋人在庭院中设置水景不只是为了看——也是为了屏蔽外面街市上永不停歇的市井嘈杂声——用水的白噪音取代市声——借听觉上的一种变化来让人在感官上从外部的公共环境逐步过渡到内部的私人空间。

我在五色土经手的每一个项目——不管私宅还是商业空间——我都会先做一件事：算场地的热环境基础数据。夏季太阳高度角、冬季太阳高度角、主导风向和频率、周边建筑的遮挡情况——然后在建筑布局上做出相应的调整。这不是什么高科技，宋人一千年前就已经在以相似的思路这么操作了。

七、用数据说话

每次有人跟我讲"这个地方感觉有点闷"——我的第一个反应不是去调大新风系统的风量。我先问几个问题：房子朝向是什么、窗户开在哪个方向、窗墙比是多少、房间进深和面宽的数据是什么、室外常年主导风向和平均风速是多少——先把数据拿到再说感觉。这些年下来我发现一个现象：百分之七十以上的"感觉闷"不是新风量不够——是房间的进深超过了有效自然通风的极限深度——用层高来算大约是层高的四到五倍。进深超过这个数值，再大的窗户也解决不了深处的换气问题。所以我的解决方案常常不是加设备——是调整平面，把进深控制在一定范围之内，在平面布局上就把通风问题从根源上解决了。

宋代建筑中大多数厅堂的进深都控制在一定范围之内——这不是巧合——是在没有机械通风设备的条件下通过长期经验积累形成的一个最有利于自然通风的尺度习惯。

八、今天

上次在一个项目现场——我站在一个还没封顶的二层露台上，测风向和风速。那天微风。我的手在表格上记录着风速数据。站在那个还没有被墙体封闭的空旷楼板上——被风吹着——想起宋人在建造之前是不是也会先做类似的事情：站在一块空地上，感受风的方向、观察太阳在一天中走过的轨迹、从一个固定的位置环视远处的地形。没有仪器的时候——用身体感受。有了仪器之后用仪器验证——但验证完了之后，还是要站在那个位置上重新用身体感受一次：这里是不是真的"对"。数据和感受，一个都不能少。

九、风在建筑里

我还研究过一个有趣的课题：宋式建筑中的"风环境"。现代建筑设计中常常忽略风向对建筑性能的影响——只管把空调装上就解决问题。但宋人做不了这件事——他们没有空调——所以他们对风的态度比我们认真得多：冬天不让冷风吹进室内，夏天引导气流穿过室内。建筑的主要入口开在冬季主导风向的背风面、背阴处通常不开大窗以避免冬季散热过快。这些在今天被称为"被动式设计"的手法和数据积累——在宋代已经被相当普遍地使用和在一代代工匠手中经历了长线的经验验证和经验传递。我在五色土做的每一个环境参数评估，在骨子里和宋人是一致的。

十、舒适度不是奢侈品

我经常会听到一句话：这些被动式的细节和专项数据计算是高端项目才需要考虑的事情吧。但事实上——自然通风、良好采光、温度调节、声音环境——这些决定一个空间"好不好待着"的基本因素——不应该是只有少数人能负担的体验。宋代的老百姓住着夯土墙的普通住宅——没有昂贵的设备和材料——但靠着合宜的朝向、控制合理的进深和高度——同样获得了在炎热夏季的温度舒适体验。

八风通透——这个"八风"不是任何富贵人家才有资格独占的，是任何一个站在合适的地块上的建筑——只要被正确地建造和开窗——都可以迎进来的。舒适度不是炫耀性的商品——是建筑设计根本的任务——是宋人早就懂得并且一直在做的事情。

十一、与人有关的参数

环境参数的最终目的——不是让数据好看。是要让住在空间里的人感到"舒适"、"自在"、"没有负担"。温湿度、照度、风速、噪声级——这些物理参数最终要转化的是一种主观感受：在这里待着不累。宋人没有温湿度计——但他们懂得一个空间如何调适让人待着能真正静下心来。

我在所有的数据报告中最后写一段叫做"人的感受"。不管数据上多漂亮，如果在那个空间里站了一小段时间之后还是觉得哪里不对——那一定是有物理测量以外的东西需要考虑。有时候是心理上的——空间的纵深感和安全感对人的影响。数据是基础，感受是终点。八风通透——物理上做到了，感受上也对了——才算完工。

十二、温度的痕迹

早期在西安测绘一些传统民居时，我注意到一个规律：北向的墙体比南向的厚了将近十五厘米、东向的山墙在冬季下午的室内温度比西向的高出大约两度。这些差异不是设计师"画"出来的——是长期的生活经验在一代代建造者手中形成的一种集体记忆。宋人也一样——《营造法式》中虽然没有大段论述保温的内容，但墙体厚度和材料选用上的规定——在客观上起到了保温隔热的作用。这说明了宋人的设计哲学中包含着一种"让建筑自己去处理环境问题"的倾向和设计方法，不是靠设备、靠投入——是靠设计的底层积累和推演。

八风通透——不是诗，是物理，也是本分，更是传承。

十三、建筑的呼吸

我常常想用一个比喻来形容建筑与环境的关系——建筑会呼吸。开窗是吸气，关窗是屏气。庭院风穿过室内是吐纳，墙体隔热材料留住热量是保温。一座好的建筑是一座会呼吸的建筑——它根据外界环境的变化自动调节自己内部的状态。宋人没有智能家居系统——但他们用被动式的建筑语言让建筑完成了这种呼吸。往大处说——这也是人与自然的关系：不是用技术和设备去对抗自然——是用设计去理解自然、顺应自然。

八风通透——物理上实现了、环境参数验证了、人的主观感受也反馈说好的时候——那才叫真通透。数据是前提、感受是终点——两者之间，一个都不能少。

八风通透——这个词越做越觉得它不只是一个空间概念——也是一种设计态度：对一切可能影响空间舒适度的因素——保持开放的、敏锐的、不设限的感知。不预设答案、不依赖经验主义——每一个项目都重新测量、重新计算、重新感受——然后在数据和感受的交汇处找到那个对所有人来说都刚好舒适的平衡点。数据是前提，感受是终点——中间的路是一步一步走出来的。

八风通透——要让风在合适的时候进来、在合适的时候离开。设计和风的关系——就是对自然和人工之间那道界线——保持理解和尊重。被动式设计的核心不是技术，是分寸。

在数据中找到建筑的呼吸节奏——这是我的任务。热环境分析的软件会把所有的参数算给我——太阳辐射量、传热系数、换气次数——但我每次看完报表之后，还是会到现场去站一小段时间——感受风的大小和方向、感受阳光落在皮肤上的温度和变化的速度、感受这个空间在数据之外给人的真实感受如何。数据是左手——感受是右手——两只手都在，才能接住一个"对的"方案。

西安深冬的一个傍晚——太阳落山后室内温度降得很快。墙体开始慢慢释放白天吸收的热量——室内的空气温度因此比室外高出好几度。这不是暖气的功劳——是墙体本身在发挥作用。宋人盖房子时选择了足够厚的夯土墙和精心铺设的瓦屋面，充分利用了材料的热工特性和构造的保温、隔热、保温协同性能来完成舒适的室内物理环境调控——他们建造的不是一堆装饰材料——是一个可以自己呼吸、调节和运作的系统。

十四、结语

西安大唐西市遗址有一个唐代的排水渠遗址——砌筑砖缝的灰浆层厚度经考古测量达几厘米、修筑尺寸精良——现代修复的时候施工方按同样尺寸仿建的砖体需要反复试验才能灌出同等规格。这个遗址不是宋代的。但我想说的是：宋朝继承了唐代的营造体系并在系统化和规范化方面做到了新的高度——建筑材料的尺寸控制、预制构件的通用化、施工工艺的标准化——意味着工匠只需要按照规程做就能造出技术上可靠的东西。

每次到工地上看到一个空间按照图纸完成自然通风的路径形成有效的空气流动的时候——温度、湿度、风速、二氧化碳浓度几组数据全都落在合理区间——我站在那个空间里——所有的设备安静地停着——风自己进出、光自己流动、热自己平衡。那是建筑本身在呼吸。

说到底，我做的工作就是让建筑自己完成它的一部分职责——温度调节、空气流通、采光——剩下的再由设备来补足完成。设计的顺序应该是：先让建筑自己做它能做的部分——再用设备来辅助它完成剩余的部分。宋人把这个顺序做对了——因为当时没有设备可用。我们现在有了设备——但也别忘了把建筑的"自我调节能力"保留下来。