傳統地下糧倉中的被動式營造智慧

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

一、傳統地下糧倉研究背景與意義

從古至今，糧食安全始終是國家安全的重要組成部分。目前，在糧食儲存方面面臨的重要挑戰是如何在有效控制儲糧環境的同時降低能源消耗。準低溫儲糧技術雖通過谷冷機、空調系統等主動式設備，通過降溫延長了糧食保質期，有效減少了因高溫引發的糧食損失，但也帶來了顯著的能源消耗問題[。面對這一挑戰，研究人員開始重新審視地下儲糧這一古老而充滿智慧的方式。

地下儲糧技術憑借土壤和巖層的恒溫特性，能夠在不引入額外降溫設備的情況下提供相對穩定的低溫環境2，這一特點已使其在多個地區得到成功應用。然而，地下儲糧也面臨著較高相對濕度的問題[3]。現代地下糧倉雖然可以通過引入機械通風等設備來調控環境濕度，但這與降低能源消耗的初衷相悖，形成了新的技術矛盾。

在尋求解決方案的過程中，傳統地下糧倉提供了寶貴的被動式營造智慧。這一古老技術通過“席子夾糠”結構隔絕水分，以厚重夯土結構阻隔熱量傳遞，通過空氣間層及糧頂覆蓋減少濕氣滲透等方法，實現了對儲糧環境的有效調控，而且不依賴現代機械設備，體現了低能耗、可持續的設計理念。

隋唐時期的含嘉倉是這種傳統智慧的典型代表。這座位于洛陽城北的國家級糧倉，是當時規模最大、技術最先進的地下倉儲系統之一。據考古發掘，含嘉倉占地約43萬平方米，單窖儲糧量可達50萬斤4。含嘉倉的建造技藝體現了一套科學的選址和建造體系，包括高地勢選擇、夯土層構筑、火燒壁處理、防潮層設置等工藝。

這些嚴謹的技術成就使得160號倉窖歷經一千多年歲月后仍出土了保存狀態較好的糧食，盡管糧食已經碳化，但顆粒依然分明[5。含嘉倉這種僅通過被動式營造方法便能達到的優異儲糧效果，為現代糧倉如何在優化儲存環境的同時減少能源消耗，提供了極具價值的歷史借鑒和技術啟示。

二、含嘉倉的地理位置與氣候條件

含嘉倉位于今河南省洛陽市老城區北部，地處邙山南麓與隋唐洛陽城遺址之間的過渡區域。受古黃河沖積與邙山地質抬升影響，該區域形成北高南低的階梯狀地貌，倉城遺址海拔約145米，高出周邊平原區3一5米，具備天然的排水優勢。考古勘測顯示，倉窖集中分布于地勢較高且土質密實的黃土地帶，有效規避了洛河泛濫風險。

在氣候方面，含嘉倉所在的洛陽地區屬于典型的暖溫帶大陸性季風氣候，冬季盛行西北風，氣候寒冷干燥；夏季受東南季風影響，高溫多雨。這種雨熱同期、冬夏濕度反差顯著的氣候特征，對古代倉儲設施建設提出了防潮與控溫的雙重要求。

三、含嘉倉160號倉窖中的被動式營造智慧

作為含嘉倉遺址中保存最為完整的倉窖之一，160號倉窖位于倉城東北部黃土地帶，整體倉窖為倒圓臺形，上口直徑10米，下口直徑7米，深8米，窖容約460立方米。含嘉倉160號倉窖的地上部分以黃土和木材為主，構成了不可重復利用的外圍保護結構。這一地上結構的主要作用是標示倉儲的具體區域，抵御外界環境波動，以及形成內外環境的過渡緩沖空間。真正存儲糧食的核心空間被設計在地下，糧面之上存在黃土填充和糧面覆蓋，形成了極佳的氣密效果。

含嘉倉160號倉窖通過地下空間、厚重的倉頂結構、地上夯土墻、糧面覆蓋層、地下復合倉壁五種被動式設計方法的組合協調，營造出了優異的儲糧環境，其所體現出的被動式營造智慧直到現在仍值得人們學習和借鑒。

（一）地下空間

第一，設計原理與環境適應性。含嘉倉160號倉窖采用地下倉窖形式，以地表為基準向下挖掘，形成上口大、下口小的倒圓臺結構，最深處達8米。這種獨特的幾何形態有助于增強結構穩定性，防止地層變形對倉體造成損害。地下空間的溫度變化相對較小，主要受地熱和氣候因素的影響，能夠為儲糧提供相對恒定的環境，減少外界熱交換對糧堆溫度的沖擊。

第二，對儲糧環境的作用。地下糧倉利用土壤本身的高熱惰性，使內部溫度波動極小，能夠有效抑制糧堆呼吸作用速率，降低糧食自發熱風險。同時，較低的環境溫度降低了害蟲繁殖的可能性，有助于延長糧食的儲存周期。此外，地下倉的濕度通常較地面更高，若未采取適當措施，可能會導致霉變。因此，合理的通風設計和防潮措施對于維持倉內的適宜環境至關重要。

第三，現代啟示。現代糧倉在儲糧方式上可以借鑒地下儲存的理念，如在大型糧倉設計中增加半地下式倉儲區域，利用地熱穩定性調節內部溫度。此外，還可結合現代防潮技術，如防水涂層、氣密結構和精確的通風控制，優化地下儲糧條件。

第四，應用條件與限制。傳統地下糧倉的有效性依賴于穩定的地質條件和較低的地下水位。在現代應用中，可將地下糧倉的構造與現代建筑技術相結合，例如引人防水涂層和智能通風系統，以應對高地下水位和復雜地質條件的挑戰。此外，地下倉的建設成本較高，對土地利用提出了更高的要求，因此在城市地區的應用受到一定限制。

（二）厚重的倉頂結構

第一，設計原理與環境適應性。倉頂采用多層結構，由草拌泥、草桿、草席、木板以及黃土填充。這種厚重的屋頂不僅能夠提供額外的結構支撐，還具備極佳的隔熱性能。草桿和草席層形成了一個良好的空氣緩沖層，有助于減少熱量傳導，而黃土填充層進一步提升了倉頂的熱惰性，使其能夠在白天吸收熱量并在夜間將其

緩慢釋放。

第二，對儲糧環境的作用。厚重倉頂能夠有效減少太陽輻射對倉內溫度的影響，避免夏季倉內溫度過高。同時，厚重的結構也有助于緩沖晝夜溫差帶來的影響，避免糧堆因溫度驟變而產生結露現象。此外，倉頂結構還能起到一定的防雨防滲作用，避免雨水侵蝕倉體結構。

第三，現代啟示。現代糧倉設計可以借鑒這一傳統技術，在屋頂結構中采用多層復合材料，如高密度保溫板、透氣防水層等，以提升屋頂的隔熱和防潮性能。此外，結合現代建筑材料，如輕質高熱容材料，可進一步提升倉內溫度的穩定性，同時減輕結構負荷。

第四，應用條件與限制。厚重倉頂設計主要適用于晝夜溫差顯著且降水量適中的區域，在高濕多雨地區可能面臨材料快速老化的問題。此外，這類設計需要考慮現代建筑規范對荷載的限制，大跨度結構可能難以支撐傳統厚重屋頂。傳統草拌泥等材料在防火、抗蟲害方面存在明顯不足，而現代替代材料雖然性能優越，但往往成本更高且施工工藝更為復雜，在經濟欠發達地區的推廣應用存在一定阻力。

（三）地上夯土墻

第一，設計原理與環境適應性。含嘉倉160號倉窖的地上部分采用厚重的夯土墻，并融入圓木加夯土的結構，使其與倉頂整體形成一個錐形。這種結構設計充分考慮了熱惰性和穩定性，夯土的高熱惰性有效降低了熱量的傳遞速率，能夠在溫度變化時減緩溫濕度波動。

第二，對儲糧環境的作用。夯土墻的高熱惰性能夠有效減少外界環境波動對倉內環境的影響，避免晝夜溫差過大導致的溫濕度劇烈波動。此外，夯土墻具有一定的調濕能力，可在環境濕度波動時起到緩沖作用，吸收部分多余水分或在干燥時釋放儲存的濕氣。這種特性有助于減緩倉內濕度的短期波動，其作為輔助防潮措施，可與其他設計元素共同維持相對穩定的儲糧環境，降低糧食品質下降的風險。

第三，現代啟示。現代糧倉可以借鑒夯土墻的被動調溫特性，在圍護結構中采用高密度低導熱材料，并結合現代施工工藝，如復合夯土墻或透氣保溫磚，以提升儲糧建筑的溫濕度調節能力。

第四，應用條件與限制。夯土墻對濕度較為敏感，在降水較多的地區易受侵蝕，在現代應用中，需要結合防水涂層或磚石復合墻體，以提高耐久性。同時，現代糧倉可通過優化墻體材料，如采用透氣但不易被水分侵

蝕的低密度混凝土，提高建筑耐候性并優化墻體熱惰性。

（四）糧面覆蓋層

第一，設計原理與環境適應性。糧堆表面覆蓋“席子夾糠”結構，其中上下兩層草席可確保覆蓋層的穩定性和透氣性，而中間的谷糠層起到主要的隔熱作用。這種設計既能夠有效減少外部熱量的傳導，也能在一定程度上調節糧面濕度，避免糧食呼吸作用帶來的水分聚集問題。

第二，對儲糧環境的作用。覆蓋層能夠減少糧堆與空氣的直接接觸，抑制熱量傳遞，同時吸收糧食呼吸作用產生的水分，防正頂部水汽積聚導致的霉變。此外，這一覆蓋層還能有效阻擋害蟲進入糧堆，降低蟲害發生率，提高儲糧安全性。

第三，現代啟示。現代糧倉可以采用新型透氣保溫膜或高效吸濕材料，如功能性透氣織物或生物降解薄膜，以進一步優化儲糧環境，減少濕度過高導致的儲糧損失。

第四，應用條件與限制。傳統的“席子夾糠”覆蓋層在現代設計中已較少使用，因為其耐久性較差，并且容易受到蟲害影響。現代糧倉可采用透氣性良好的功能性織物或生物降解薄膜，以替代傳統覆蓋材料，同時優化糧堆的通風性和濕度控制。此外，智能監測系統可用于檢測糧面濕度變化，以減少人工檢查的工作量，提高糧食儲存安全性。

（五）地下復合倉壁

第一，設計原理與環境適應性。地下倉壁采用壁板、木板、草席、谷糠等多層復合構造。這一設計充分利用不同材料的物理特性，壁板和木板提供必要的結構支撐，而草席和谷糠層則充當隔熱層，降低外界溫度變化對倉內環境的影響。

第二，對儲糧環境的作用。復合倉壁的多層結構不僅阻隔了外界熱量，還能吸收來自土壤中的水分，避免土壤水分向糧堆擴散，避免倉內濕度過高造成的霉變。此外，這一設計還能有效降低墻體熱脹冷縮導致的裂縫風險，提升倉體的長期使用穩定性。

第三，現代啟示。現代糧倉可以結合復合保溫材料，如氣凝膠復合墻體或高效隔濕板，以進一步優化墻體的保溫隔濕性能，同時提升結構的耐久性，確保長期穩定的儲糧環境。

第四，應用條件與限制。復合倉壁的施工要求高，傳統的多層結構需要確保各層材料的兼容性，以避免濕度積聚或熱膨脹引起的結構損壞。在現代應用中，可引入防潮膜或高效吸濕材料，以進一步優化墻體的防潮隔熱性能。此外，智能溫濕度傳感器的應用可提供實時數據支持，幫助優化倉壁維護策略，提高儲糧環境的可控性。

四、結語

含嘉倉160號倉窖的建筑設計充分體現了中國古代儲糧智慧，其地下空間利用、厚重倉頂、地上夯土墻、糧面覆蓋層及地下復合倉壁的組合，營造了穩定的儲糧環境。這種被動式營造智慧不需要利用機械設備來制冷，卻能有效抑制溫濕度波動，降低害蟲活動和霉變風險，確保糧食長期安全儲存。

現代糧倉設計可借鑒這些傳統技術的核心原理，如半地下空間的溫度穩定性、糧面覆蓋層的隔熱調濕作用和多層復合防潮設計，減少能源依賴，提高設計可持續性。通過結合現代高性能材料和智能監測技術，這些古老智慧可轉化為當代綠色儲糧解決方案。含嘉倉的成功經驗不僅是寶貴的歷史參考，還為未來綠色儲糧建筑設計指明了方向，展示了傳統與現代技術融合的潛力。

參考文獻：

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[6]張婷瑜.隋唐洛陽含嘉倉遺址復原研究[D].西安：西安建筑科技大學，2017.

作者簡介：

陳錫圭，河南工業大學土木建筑學院碩士研究生。研究方向：可再生能源利用與建筑節能。

李恩，河南工業大學土木建筑學院副教授。研究方向：建筑節能設計與被動式建筑研究。