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故宮里的古代皇家地暖

故宮火地操作口與出煙口 周乾攝

超過600歲的故宮又名紫禁城,不僅擁有宏偉的古代宮殿建筑群,而且包含了諸多古代宮廷生活智慧,地暖就是其中的典型代表。明朝太監劉若愚著《酌中志》卷十七《大內規制紀略》有:“右向東曰懋勤殿,先帝創造地炕于此,恒臨御之”;卷二十《飲食好尚紀略》有:“十月……是時夜已漸長,內臣始燒地炕”,以上可說明紫禁城在明朝時期已有地暖。盡管冬天室外寒冷,宮殿中卻非常舒適溫暖。乾隆皇帝在《冬夜偶成》一詩中就寫道:“人苦冬日短,我愛冬夜長”。道光皇帝在《養正書屋全集》中寫有“花磚細布擅奇工,暗熱松枝地底烘”。在這里,鳥道、羊腸即為地下供暖的通道。與現代人采用的水地暖或電地暖方式不同,故宮里的古代地暖為室外燒火、加熱室內地磚的供熱方式,俗稱火地或暖地。

火地由位于窗戶外面的地下操作口、窗戶里面的地下爐腔、室內地面磚下面的火道(熱量傳輸的通道)、室外臺基側面的出煙口組成。其供熱基本原理為:人站立于操作口內,將木炭置入地下爐腔內燃燒,加熱空氣;受熱后的空氣沿著火道路徑向四周擴散,其間加熱地面磚,利用地磚自身的蓄熱和熱量向上輻射的規律,使得熱量由下至上進行傳導,從而保持室內溫暖;散熱后的空氣溫度降低,夾雜炭火中的煙塵(少量)從出煙口排出火道。

操作口位于窗戶外面的地面以下,一般長0.8米、寬0.8米、高1米。在明代,紫禁城負責燒炭的人員由惜薪司安排,清代為內務府營造司人員。操作口在不使用時會被厚木板蓋上,可防止小動物鉆入。操作口在室外,人員站在操作口內,可隔著窗戶看見室內,便于與室內使用人員交流,及時增減炭火,以保證室內溫度的適宜。另外操作口設在室外,還有利于避免火源產生的煙霧在室內蔓延或其他安全隱患。

燒炭后,熱量在地磚下面向屋內擴散,該方向的火道稱為主煙道;主煙道兩側還有若干寬度較小的煙道,方向與其垂直,稱為支煙道。上述主、支煙道的分布方式猶如蜈蚣,因而又被俗稱為“蜈蚣道”。需要說明的是,由于熱量是由下往上傳遞,因而火源位置位于室內最低點,而主煙道從火源位置向室內延伸時,其底部高度逐漸增加,煙道剖面呈斜坡上升狀。這樣一來,熱量就可以較為迅速地由窗底向室內擴散。一般而言,主煙道截面尺寸較大,其上部蓋板由磚砌筑而成;支煙道截面尺寸小,蓋板為扣瓦。主、次煙道的蓋板之上再架空鋪設地面磚,其架空方式為:在各煙道之間的夯土層之上立多個磚制支墩,地面磚搭在支墩上,面磚之間接縫用灰漿抹嚴實。這種做法的科學性在于:一方面地磚層可均勻受熱,且溫度不過高;另一方面如有煙塵滲出煙道時,其仍然會限制在地磚以下傳遞,并從出煙口排出。

地下熱量經過主、支煙道擴散,然后回轉,通過室外臺基側壁的出煙口排向室外。需要說明的是,出煙口相當于故宮古建筑的“煙囪”,這種“煙囪”與普通建筑立在屋頂之上的煙囪不同,它位于室內地面以下,既不影響建筑整體外觀,又能起到良好的排煙效果。這種做法,可以解釋“紫禁城的冬天燒炭取暖、但不見一個煙囪”的說法。此外,為避免小動物從出煙口鉆入室內地下,出煙口往往會砌上銅錢紋樣的鏤空磚雕,達到既實用又美觀的效果?;鸬赜锰吭从诮窈颖币卓h,由一種硬木燒成,被稱為“紅籮炭”。每根炭被加工成長約32厘米、直徑約10厘米的塊體。這種炭產生的熱量高、煙霧少?!蹲弥兄尽肪硎秲雀瞄T識掌》還記載了這種炭具有“氣暖而耐久,灰白而不爆”的優點。木炭燃盡產生的炭灰,可被收集起來,用于宮中馬桶、便盆中的襯墊物。

有觀點認為,“皇宮內的墻壁其實都是空心的夾墻,俗稱火墻,熱力順著夾墻可溫暖整個大殿”,這種觀點是錯誤的。從工程實踐來看,目前尚未發現故宮的古建墻體存在用于傳遞熱量的夾墻。

故宮里的古代皇家地暖,通過在室外操作口燒火,火源產生的熱量在室內地下擴散,并逐步向室內空間擴散,達到了室內保溫的效果。這種科學、簡易的供暖方式,體現了古代工匠的智慧。

(作者為故宮博物院研究館員 周 乾) 



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