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中华学术:古代有哪些令人叹奇的节能智慧


http://www.jslib.org.cn   2018-06-19 14:25:00  来源:2018年06月18日 解放日报 作者:吴越   

 

  上周是全国第28个节能宣传周暨“2018年上海市节能宣传周”。丰富的节能减排宣传教育活动,旨在加快推动形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。

  事实上,古人早已在实践中摸索出了一套节能环保的生活、生产方式。他们有哪些节能减耗、保卫蓝天的智慧?

  雁鱼灯避免空气污染

  夹灯盏省油更实惠

  原始时期,人们“日出而作,日落而息”。但随着社会发展,人们对照明便有了需求。近年来,全国各地出土的考古成果中不乏当时人们使用的照明灯具。令人惊叹的是,这些灯具不光造型精美,还别具节能智慧,中国古人的节能环保意识可见一斑。

  由于用普通的生活器皿做灯具浪费燃油,古人遂将其或加高底座,增加光照范围;或增加通风管道,让燃烧更充分;或上面加盖,减少油料损耗,于是诞生了不再他用的专业灯具。

  从战国到秦汉时期,铜灯在上层社会中很流行。早期铜灯讲究造型,多以生活器皿和人俑、动植物为原形。如河北平山境内中山国王墓中出土的一盏铜灯,有15个灯头,形似一棵树,“树”上有鸟、猴、龙,“树”下有人、虎,造型活泼,妙趣横生。

  铜灯的推广和使用让夜晚变得前所未有的明亮,但是,长时间燃灯会导致房间空气质量下降。于是,人们开始制作可以减少烟雾的“环保灯”。2015年江西南昌海昏侯墓里出土的雁鱼灯正是这样一种“环保灯”。

  海昏侯雁鱼灯属于高级灯具,此前已出土了好几件。如1985年,山西省朔州市城西照十八庄一号墓就曾出土过一件相同造型的雁鱼灯:整体为鸿雁回首衔鱼伫立状,由雁首颈(连鱼)、雁体、灯盘、灯罩四部分套合而成。

  据《文物》(1987年06期):“灯火点燃时,烟雾通过鱼和雁颈导入雁体内,将烟尘吸入雁的肚里让水溶解,净化空气,防止了油烟对室内空气的污染。因此,这也说明中国古代人就有环境保护意识。”

  雁鱼灯不仅环保,还可调节光亮度,且能充分利用燃料。从另外的角度说,这也是一种节能灯。但古代真正的节能灯,则是在“省油灯”发明之后出现。

  所谓“省油灯”其实就是秦汉后在下层社会广泛流行的陶瓷灯,这种灯体是夹层,故古人又称之为“夹灯盏”。史学界一般认为,“省油灯”是唐宋时期开始使用的。

  夹灯盏的节能原理,就是降低灯具使用时整个灯体的温度,减少燃油的损耗和挥发,相比昂贵的铜灯,这种简单廉价的夹灯盏更受欢迎。所以,一经发明,首先就在用灯时间最多的文人学子中间流行开来。

  但是,不论怎么节约,能源总是有限的。以油脂来说,人们最初使用价格极高的动物油脂,再后使用植物油脂。但古人在照明能源使用上的重大突破是对新能源——现代石油的使用。

  中国是世界公认的最早发现和利用石油的国家之一,早在汉代就开始使用石油。《汉书·地理志》记载:“高奴,有洧水,可燃。”高奴在今陕西延安境内,洧水是延河的一条支流,可燃的“水”就是从地下渗出、漂浮水面上的石油。古人称之为“肥”,北魏郦道元《水经注》中即称:“高奴县有洧水,肥可燃。水上有肥,可接取用之。”

  到唐代,人们称石油为“石脂水”,且开始用含蜡量极高的固态石油制作蜡烛,为区别于用动植物油脂为原料的蜡烛,称为“石蜡”。唐宋以后,像四川、甘肃、陕西等出产石油的地区,用石油做照明新能源已很普遍。

  就地取材泥土垒墙

  透气性好、不惧潮湿

  古代人的节能意识还体现在民居建造上。我国各地气候环境不同,催生出了丰富多样的节能环保建筑,其中很大一部分都有成百上千年的历史。

  2008年被正式列入《世界遗产名录》的福建土楼就是典型的节能建筑。

  土楼历史源远流长,产生于11—13世纪(宋元时期),经过14—16世纪(明代的早、中期)的发展,至17—20世纪上半叶(明末、清代、民国时期)达到成熟,并一直延续至今。土楼主要分布在闽西和闽南山区,历史上那里可耕地很少,又是盗匪出没频繁之地。为了防卫和减少占地,当地人只能建造占地少、层数多和有很好防卫性能的土楼。

  福建省属亚热带湿润季风气候,西北有山脉阻挡寒风,东南又有海风调节,温暖湿润为气候的显著特色。作为当地的传统民居,土楼从选址、规划、布局到建造使用过程都体现了与特定地方自然环境的良好适应性。

  土楼厚重的土墙使用的是红壤土、砂石、竹片、土纸浆等材料,皆为就地取材。人们利用简单的工具如夯杵、墙槌板和拍板等经反复揉、压、挤,采用中国传统“大墙板”技术夯筑成1米-2米厚的楼墙,形成外土内木的建筑结构。为进一步加强红壤土黏性,人们还加入了红糖、蛋清和煮熟的糯米饭。这是闽西南人民的独创方法。

  这种土墙透气功能佳,有效调节了土楼内部房间的温度和湿度,既能适应山区恶劣潮湿的气候,还能在楼内形成一个夏凉冬暖的小气候。底层厨房的烟熏能使二层谷仓干燥且不生虫,卧室则设在三、四层,高爽通风,让居住环境更加理想。

  福建土楼的设计还体现了当地人善于利用自然通风调节温度的智慧。一般来说,组成庭院的四面房屋皆相互联属,屋面搭接,紧紧包围着中间的小院落。天井内皆有地面铺装及排水渠道。每幢住屋前则有宽大的前廊或屋檐,以便雨天时串通行走。天井既是引风口,又是出风口。风从天井吹向厅堂,进入通道,从后天井或侧庭院回归自然。

  如果天气异常炎热,风力轻微,天井在阳光曝晒下热气蒸腾,热空气不断上升,形成一种“拔气”作用,而两侧厝巷的冷却空气就会通过通道不断向天井补充,形成冷热空气的温差对流。这种通风系统与堂屋、高窗和屋门间气流相通,形成良好“穿堂风”,达到夏季自然降温的目的。

  窑洞是我国西北黄土高原上居民的古老居住形式,它也是一种因地制宜、适应气候的生态节能建筑。

  黄土高原气候干燥少雨,但丰富的黄土层正是一种得天独厚的天然建筑材料。窑洞的建筑材料以生土为主体,这是一种绿色建筑材料。倒塌或拆除的窑洞所产生的生土,经历了风化作用以及一系列复杂的变化涵养过程后,又可以变成富含腐殖质的“熟土”而回归大自然,形成良性循环。

  与此同时,黄土高原土质疏松,基岩石外露,人们采石十分方便。修建窑洞的时候,所使用的建造材料极少,除了门窗会用到少量的木材以外,钢材水泥均可不用,也无须开挖地基、修建墙体。只需选择合适的山坡、断崖等地形,人工开挖而成。

  更重要的是,黄土本身具有良好的隔热和蓄热功能,建造而成的窑洞能够充分适应黄土高原地区大陆性气候的变化。室内温度和湿度相对稳定,有冬暖夏凉的特性。通常来说,窑洞内只需一个小火灶就可以解决做饭、热炕等生活需要,节约燃料,体现了生态和谐的环保理念。

  燃料稀缺不要紧

  巧用风能、水能、太阳能

  在世界范围内也有不少巧妙利用可再生能源的做法,帮助古代人实现生产、生活需要。

  比如古代波斯所使用的风车。已知最早的风车设计可以追溯到三千年前的古代波斯,那里的人们曾经使用风车碾磨粮食和抽水。人们将芦苇捆绑在一起做成相互垂直的浆,使其围绕一个中心轴旋转。随后小心地放置外墙,从而确保风力能驱动潜在双向系统向预期的方向移动。当然,在航海中使用风力发电早于风车的发明,但是这些风车是已知最早使用风力用自动替代手工进行日常劳动的装置。

  古罗马人留下了许多庞大而精致的建筑和工程,其中,当时发明的重力水渠至今仍在使用。这些水渠已不仅仅是古代管道奇观,还是早期人们使用水力进行工业生产和生活的范例。此外,古罗马人还利用所掌握的水力采矿技术来勘测、碾压、清洗矿石。

  数年前在德国诺伊斯考古发现的古罗马驿站也充分展现了当时的节能智慧。经考察,驿站为旅行者们提供夜宿服务,而那栋旅馆建筑自带一套取暖系统。

  建筑的底部有一个以木材为燃料的炉子,热空气可以通到客房的烟囱里,客房的墙体则用中空的砖砌成,热气会使整个墙体变热。建筑的屋顶用暗灰色的板岩制成,可以很好地吸收太阳光的热量,原理同今天的太阳能板相同。

  在古罗马时期,诺伊斯周围的森林资源并不富裕,因此,这些节能取暖设计对驿站的良好运行来说十分有必要。

  在古代耶路撒冷,人们则为节约水资源动足脑筋。古城耶路撒冷坐落于高海拔、远离地表水的位置,那里的人对地下水和其他难以获取的隐蔽水源相当依赖。现在那里仍存有公元前十二世纪建造的地下管道。水资源再利用系统随着城市的发展而发展。污水被保存在水槽中并用来冲洗废物,这很像当今的下水道,但它还能在节水灌溉的同时保存过滤的微粒,为周围土壤提供肥料。

 



责编:方俊


 
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