基金項目：本文系2023年度河南省重點研發(fā)與推廣專項（科技攻關(guān)）項目“綠色儲糧環(huán)境被動式控制理論與高標準糧食倉房被動式設(shè)計方法”（232102110285）研究成果。

氣候適應(yīng)性策略是指人類為應(yīng)對特定氣候條件而發(fā)展出的一系列智慧解決方案，這些策略通過對環(huán)境特征的深入理解，無須或極少依賴外部能源輸入。在建筑領(lǐng)域，這種策略主要通過被動式設(shè)計手法體現(xiàn)，包括建筑形態(tài)、空間布局、材料選擇和構(gòu)造技術(shù)等多個方面。與現(xiàn)代建筑依賴機械設(shè)備調(diào)節(jié)環(huán)境不同，氣候適應(yīng)性策略強調(diào)建筑本身與自然環(huán)境的和諧互動，利用氣候特點，而非與其對抗。

傳統(tǒng)糧倉作為農(nóng)業(yè)文明的重要物質(zhì)載體，集中展現(xiàn)了氣候適應(yīng)性策略的精髓。在漫長的農(nóng)耕歷史中，各地先民根據(jù)當?shù)貧夂蛱卣靼l(fā)展出獨具特色的糧倉形式。潮濕多雨的南方地區(qū)往往采用架空式糧倉，通過將儲糧空間抬離地面，有效阻斷地面濕氣上升，同時利用自然風力增強通風效果；在氣候干燥的北方地區(qū)，厚重的土墻糧倉利用材料的高熱容量特性，緩沖外部溫度波動，維持糧倉內(nèi)部相對穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境；在季風氣候區(qū)，人們?yōu)榧Z倉設(shè)計了可根據(jù)季節(jié)調(diào)整的開口系統(tǒng)，雨季關(guān)閉防潮，干季開啟通風。這些設(shè)計無一不體現(xiàn)了對當?shù)貧夂蛞?guī)律的準確把握和巧妙應(yīng)對。

這些看似簡單的傳統(tǒng)技術(shù)，實則蘊含著豐富的糧倉營建智慧，通過巧妙的建筑設(shè)計來調(diào)節(jié)倉內(nèi)環(huán)境，能夠最大限度地保障糧食安全。雖然傳統(tǒng)糧倉通過各種氣候適應(yīng)性策略所營造出的儲糧環(huán)境無法做到與現(xiàn)代糧倉使用主動式設(shè)備一樣的效果，但是在古代這是最適宜的方式。探究傳統(tǒng)糧倉的氣候適應(yīng)性策略，從中汲取古人寶貴的建造經(jīng)驗，能夠為現(xiàn)代糧倉設(shè)計和建造提供指導(dǎo)。

一、張掖東倉歷史沿革

明朝建國之初，朱元璋深刻認識到農(nóng)業(yè)對于國家建設(shè)的重要性。農(nóng)業(yè)不僅是國家經(jīng)濟發(fā)展的基石，還是促進社會穩(wěn)定的重要保障，因此明朝大力推進屯墾制度的建設(shè)與完善。隨著軍屯制度的逐步健全，張掖（甘州府）甘肅鎮(zhèn)的屯田戍邊功能得到了顯著增強，促進了當?shù)剞r(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，使張掖成為河西地區(qū)聞名的西北糧倉，糧食產(chǎn)量十分豐盛。

為儲存這些糧食，張掖（甘州府）修建了較大規(guī)模的倉儲設(shè)施，主要包括東倉和西倉。據(jù)《張掖市志》記載，東倉坐落于甘州城東北角，原名甘州倉，民間稱為明大倉或東大倉。東大倉又稱廣儲倉，明弘治十六年（1503年），都御使劉璋在其內(nèi)建造了預(yù)備倉。

清朝時期，前后三任張掖知縣杜萌、王延贊、陶士麟分別在乾隆十八年（1753年）、二十八年（1763年）和四十一年（1776年）對東倉進行了詳細修繕和擴建。到了光緒年間，甘州知縣喻炎炳重建了22座傲房，并分別命名為廣被、廣恒等。

東倉占地面積達2萬多平方米，其中厰房占地4600多平方米，儲糧能力高達770萬公斤。如今，張掖東倉尚存9座共54間厰房，坐東朝西布局，南北長度超過160米，東西寬約12米，建筑面積約2000平方米，其現(xiàn)存外觀如圖1所示。

二、張掖地理位置與氣候特點

甘肅省張掖市甘州區(qū)的張掖東倉位于河西走廊中段，緊鄰巴丹吉林沙漠南緣和祁連山北麓，地理坐標為北緯 38^°32^′-39^°24^′ ，東經(jīng) 100^°06^′-100^°52^′ 。這一區(qū)域是青藏高原和蒙古高原的交界處，地形多元：南側(cè)聳立著祁連山脈，北側(cè)分布著合黎山和龍首山，中央則是寬廣的走廊平原。整個地區(qū)呈現(xiàn)出南北兩側(cè)高、中央地帶低的地形特征，構(gòu)成了一個從東南向西北傾斜的盆地，海拔在1400—2000米。

圖1張掖東倉外觀

作為溫帶大陸性氣候的典型代表，張掖市甘州區(qū)的氣候以“干、熱、冷、風”四個特點為主要標志。該區(qū)域最為顯著的氣候特點是極度干燥少雨，年均降水量低于全國平均水平；該地區(qū)溫度差異明顯，不僅季節(jié)溫差大，晝夜溫差也很突出，一月平均最低氣溫可達 -18^°C ，七月平均最高氣溫可達 29°C ，一天之內(nèi)的溫差常常在 ；該地區(qū)陽光充足，年日照時間達3000—3600小時，太陽輻射強度較高；此外，該地區(qū)全年多風沙天氣，尤其是春季，風沙現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。

總的來說，該地夏季炎熱，冬季寒冷。眾所周知，北方地區(qū)冬季氣候寒冷有利于糧食儲存，而夏季高溫容易對糧食產(chǎn)生不利影響，因此在設(shè)計糧倉建筑時需要避免高溫對糧食帶來的不利影響。

三、張掖東倉建筑特征與氣候適應(yīng)性策略

糧倉的建筑特征不僅決定了其基本功能，還體現(xiàn)了對氣候條件的適應(yīng)性。雖然并非所有的建筑設(shè)計都采取了氣候適應(yīng)性策略，但氣候適應(yīng)性策略必然通過特定的建筑特征得以實現(xiàn)和體現(xiàn)。在傳統(tǒng)建筑智慧的結(jié)晶中，每一個構(gòu)造細節(jié)都蘊含著深刻的環(huán)境應(yīng)對邏輯，反映了古人對自然規(guī)律的精準把握和巧妙利用。這種建筑與環(huán)境的對話關(guān)系，在歷經(jīng)數(shù)百年歲月考驗的傳統(tǒng)糧倉中尤為明顯。

本文對張掖東倉的建筑特征進行逐一解析，包括屋頂坡度、建筑高度、架空層、窗墻比、厚重的墻體和輕薄屋頂?shù)攘鶄€方面，從中提取氣候適應(yīng)性策略。這些特征既是物質(zhì)構(gòu)成要素，也是功能實現(xiàn)手段，更是氣候適應(yīng)的具體表現(xiàn)。通過系統(tǒng)分析這些建筑特征與當?shù)貧夂驐l件的對應(yīng)關(guān)系，可以揭示傳統(tǒng)建造者如何在不依賴現(xiàn)代技術(shù)的情況下，僅通過精心設(shè)計的建筑形態(tài)和構(gòu)造，創(chuàng)造出適宜糧食長期儲存的物理環(huán)境。這種分析不僅有助于理解傳統(tǒng)建筑技術(shù)的科學(xué)內(nèi)涵，還為現(xiàn)代糧倉建筑設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。

（一）屋頂坡度

張掖東倉的屋頂設(shè)計呈現(xiàn)出坡度較為平緩的特點。這種平緩的屋頂坡度在建筑熱工性能方面呈現(xiàn)出雙重效應(yīng)。一方面，平緩的坡度增加了屋頂?shù)恼w表面積，擴大了與外界環(huán)境的接觸面，從而提升了對太陽輻射的吸收率，在夏季強烈日照條件下會導(dǎo)致更多熱量進入倉內(nèi)，使倉內(nèi)溫度上升；另一方面，較大的表面積在理論上有利于熱量的均勻分布和向外界的有效散發(fā)，特別是在夜間可以促進熱量的散失。被動式設(shè)計的核心理念是通過建筑自身特點抵御外部環(huán)境對內(nèi)部空間的不利影響，屋頂平緩的坡度雖然有利于散熱，但是也造成了得熱，所以屋頂坡度平緩不屬于該倉的被動式設(shè)計方法。

（二）建筑高度

一方面，較高的建筑高度在夏季會增加建筑的得熱面積，導(dǎo)致更多的太陽輻射被吸收，從而引發(fā)倉內(nèi)溫度的上升；另一方面，建筑高度的增加意味著更大的表面積用于熱量的散發(fā)。同理，計算屋頂?shù)脽岷褪?，可得出墻體的得熱量大于失熱量。此外，較高的建筑高度也有利于大量糧食的存儲。由此可知，建筑高度不屬于張掖東倉的被動式設(shè)計方法。

（三）架空層

張掖東倉底部設(shè)計有 0.4m 高的架空層，并在周圍墻體上設(shè)置了2處專用通氣孔。這種架空設(shè)計具有多重功能。首先，將整個倉房底部抬升，可以使儲糧空間與地面保持適當距離，有效隔絕了地表水分上滲對糧食的侵害，從根本上阻斷了地面濕氣向上遷移的途徑。其次，架空層與通風孔巧妙結(jié)合，形成了一個自然通風系統(tǒng)，利用熱壓和風壓原理，促進空氣在架空層內(nèi)持續(xù)流動，及時排散倉底積聚的濕氣和熱量。因此，架空層被視為張掖東倉的被動式設(shè)計方法之一。

（四）窗墻比

張掖東倉采用較小的窗墻比設(shè)計，可有效應(yīng)對當?shù)叵募镜难谉釟夂?。建筑僅在東、西立面開設(shè)小窗，且數(shù)量有限，窗戶尺寸相對墻體面積極小。這種設(shè)計策略具有多重優(yōu)勢。首先，較小的窗戶面積能夠顯著阻擋太陽輻射和外界熱量通過窗戶直接傳入倉內(nèi)，從而降低夏季高溫對倉內(nèi)糧食儲存的不利影響。其次，窗戶面積的減少意味著墻體覆蓋比例的增加，充分發(fā)揮了厚重墻體優(yōu)異的隔熱性能和熱穩(wěn)定性，有利于維持倉內(nèi)溫度的恒定。因此，較小的窗墻比設(shè)計被視為張掖東倉的被動式設(shè)計方法之一。

（五）厚重墻體

張掖東倉的墻體采用傳統(tǒng)夯土工藝構(gòu)筑，呈現(xiàn)出典型的收分結(jié)構(gòu)特征，即上窄下寬的梯形截面，最窄處厚0.6m ，最寬處厚達 1.9m_? 。這種厚重墻體具有優(yōu)異的熱工性能，其顯著的熱阻與熱惰性能夠有效緩沖外界氣溫波動，削弱室外綜合溫度對倉內(nèi)環(huán)境的影響。特別是在夏季高溫時期，厚重的墻體能夠延遲熱量傳遞，使糧倉內(nèi)部溫度始終維持在相對穩(wěn)定且較低的水平，為儲糧創(chuàng)造有利條件。從結(jié)構(gòu)受力上來看，這種厚重墻體還能有效抵抗糧食裝填后產(chǎn)生的巨大側(cè)推力，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。

值得注意的是，張掖東倉墻體的這種設(shè)計不僅體現(xiàn)了古人對建筑結(jié)構(gòu)物理特性的深刻理解，而且反映了其對當?shù)貧夂蛱攸c的精準把握。甘肅張掖地區(qū)屬于大陸性氣候，晝夜溫差大，四季變化明顯，厚重墻體正是應(yīng)對這種氣候特征的智慧選擇。因此，厚重的墻體設(shè)計屬于張掖東倉的被動式設(shè)計方法之一。

（六）輕薄屋頂

與厚重墻體形成鮮明對比的是張掖東倉的輕薄屋頂設(shè)計。屋頂采用木材等熱容量較小的材料構(gòu)建，并覆以輕質(zhì)屋面材料。輕薄屋頂?shù)闹饕攸c在于其對溫度變化的快速響應(yīng)能力。由于熱容量小，熱惰性小，輕薄屋頂能夠迅速響應(yīng)外部溫度變化。一般而言，糧倉建筑的屋頂越厚，越能夠有效地維持內(nèi)部溫度的穩(wěn)定，減少外界溫度波動對儲糧環(huán)境的不利影響。較厚的屋頂具有更高的熱容和隔熱性能，能夠在白天吸收并儲存熱量，夜間緩慢釋放，從而平衡晝夜溫差，保持倉內(nèi)溫度的相對恒定。然而，張掖東倉的輕薄屋頂設(shè)計在夏季可能導(dǎo)致熱量更快地傳遞到倉內(nèi)，削弱了屋頂在熱量調(diào)節(jié)中的緩沖作用。這不僅增加了倉內(nèi)溫度的波動，還可能加劇高溫對糧食儲存環(huán)境的不利影響，所以輕薄屋頂設(shè)計不屬于該倉的被動式設(shè)計方法。

頂坡度平緩、建筑高度和輕薄屋頂雖非主要的氣候適應(yīng)性策略，但也在一定程度上協(xié)同發(fā)揮了保障作用。這些建筑特征共同構(gòu)成了一個完整的環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)：架空層有效隔絕地面濕氣，確保糧食不受潮；小窗墻比阻擋太陽輻射熱量進入，降低夏季高溫影響；厚重墻體提供優(yōu)異的熱阻與熱惰性，緩沖外界溫度波動。這種無須或極少依賴外部能源的設(shè)計理念，充分體現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑的生態(tài)智慧。

張掖東倉作為古代建筑遺產(chǎn)，其建筑特征與氣候適應(yīng)性策略不僅記錄了古代糧倉建造的技術(shù)成就，而且為當代建筑設(shè)計提供了寶貴經(jīng)驗。在現(xiàn)代糧倉設(shè)計中融入傳統(tǒng)氣候適應(yīng)性策略，既能降低能源消耗，又能創(chuàng)造穩(wěn)定的儲糧環(huán)境，實現(xiàn)傳統(tǒng)智慧與現(xiàn)代技術(shù)的有機結(jié)合。未來研究可進一步通過定量分析方法，精確評估各種建筑特征的環(huán)境調(diào)節(jié)效能，為傳統(tǒng)建筑技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用提供更為科學(xué)的依據(jù)。

參考文獻：

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四、結(jié)語

對張掖東倉建筑特征與氣候適應(yīng)性策略的研究揭示了古人營建智慧與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。通過對張掖東倉六大建筑特征的分析，可以看出架空層、小窗墻比和厚重墻體是張掖東倉最具代表性的被動式設(shè)計方法，屋

作者簡介：

韓博，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院碩士研究生。研究方向：建筑技術(shù)科學(xué)。

李恩，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院副教授。研究方向：建筑節(jié)能設(shè)計與被動式建筑研究。