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(jiān)劉若愚著《酌中志》卷十七《大內(nèi)規(guī)制紀略》有：“右向東曰懋勤殿，先帝創(chuàng)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(nèi)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(yǎng)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)地面磚下面的火道（熱量傳輸?shù)耐ǖ溃⑹彝馀_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(nèi)，將木炭置入地下爐腔內(nèi)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(guī)律，使得熱量由下至上進行傳導，從而保持室內(nèi)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(nèi)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(nèi)，可隔著窗戶看見室內(nèi)，便于與室內(nèi)使用人員交流，及時增減炭火，以保證室內(nèi)溫度的適宜。另外操作口設在室外，還有利于避免火源產(chǎn)生的煙霧在室內(nèi)蔓延或其他安全隱患。
燒炭后，熱量在地磚下面向屋內(nèi)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(nèi)最低點，而主煙道從火源位置向室內(nèi)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(nèi)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(jīng)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(nèi)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(nèi)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。火地用炭源于今河北易縣，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(chǎn)生的熱量高、煙霧少?！蹲弥兄尽肪硎秲?nèi)府衙門識掌》還記載了這種炭具有“氣暖而耐久，灰白而不爆”的優(yōu)點。木炭燃盡產(chǎn)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(nèi)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)生的熱量在室內(nèi)地下擴散，并逐步向室內(nèi)空間擴散，達到了室內(nèi)保溫的效果。這種科學、簡易的供暖方式，體現(xiàn)了古代工匠的智慧。
（周乾作者為故宮博物院研究館員）
