暖气 最有温度的发明

来源:人民网 编辑:莉 娜2020-11-20 11:36:00
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  暖气 最有温度的发明

  张品秋

  寒风凛冽的冬季,一间温暖如春的屋子会让人感到十分幸福。如今遍布北方家家户户的暖气,在百年前却是时髦和身份的象征。暖气是谁发明的?它又是怎样来到中国的呢?

  1 暖气的雏形  

  早在公元前100年,古罗马人在公共浴室、公共厕所等场所的地面下方和墙体内部已经建造出为室内加热的设施。这种设施以烧火产生的热烟和热气为热源,热烟和热气经过浴室地面下方、墙体内部和拱顶内部的一排排瓦管,从地面徐徐上升。热烟和热气沿着瓦管流动,散发热量,逐步加热地面与墙体,产生热循环。古罗马的公共浴室大多是露天的,有了这样的保温设计,露天浴室即便在寒冷的冬日也能感受到温暖如春,人们悠然自得地在其中沐浴、社交。这种设计被视为中央供热的雏形,并随着古罗马疆域的不断拓展被带到世界各地。

  在我国北方,类似的取暖技术被称为“火墙”和“火地”,最早可以追溯到秦代。考古学家在秦兴乐宫遗址中就发现了火墙的做法,即用两块瓦相扣,做成管道包在墙的内侧,与灶相连通。北魏郦道元在《水经注》卷六中记载了河北观鸡寺大殿内火地的铺设情况:“寺内有大堂,甚高广,可容千僧。下悉结石为之,上加涂塈。基内疏通,枝经脉散。基侧室外四出余火,炎势内流,一堂尽温。”说的是观鸡寺大堂的房基是石头做的,房基内部连通,从屋外房基侧面点火,热气往石头房基里流,大堂里就暖和了。

  明清宫殿的建筑结构,采用了火墙和火地结合的形式,最典型的就是紫禁城。紫禁城内的很多建筑有火墙,就是将宫殿中的墙壁建造成空心的夹墙,墙下挖有火道,殿外的房基里设有添火炭的炭口。一到冬天,专职的司炉太监就会将烧好的炭倒进炭口,温暖的热烟就会顺着夹墙火道加热整个房间。

  宫内的火地结构主要由工作坑、炉膛、主烟道、支烟道、排烟道等几部分组成。工作坑的位置一般在建筑的前檐外的阶条石内,也有在走廊内或山墙处的。工作坑通常是方形的,深约1米,平时用木板盖上,用时掀开木板,人可下到工作坑里烧炭。工作坑与炉膛相连,一般靠近床炕,以便最大限度地发挥取暖效果。炉膛的形状有长方形的,也有椭圆形的,一般用生铸铁制成。炉膛上方是经受最高温的地方,所以会安放一块特制的铸铁方砖,以增加抗热强度,防止因局部过热而烧塌地面,引起火灾。炉膛后部是一条斜坡状的主烟道,利于热烟迅速通过。主烟道两侧分出若干条支烟道,左右对称,使热烟流动到各处,最后从排烟口排出。因为这种烟道的排列形式很像蜈蚣,人们称其为“蜈蚣道”。

  紫禁城的火地设计结构非常合理,烧火的工作坑和排烟道均在室外,既避免了烧火产生的烟进入室内,又可以防止烧火人员一氧化碳中毒的风险。热烟沿着主烟道、支烟道流到屋内各处,地面得到均匀加热,室内温暖又干净,很好地满足了冬季取暖的需求。不过,火地施工难度系数大,需要打通宫殿地下部分,施工不便且易引起建筑下陷,所以只有少数帝后起居的宫殿内建有火地。乾隆皇帝最爱待的养心殿三希堂就设有火地。他在诗作《冬夜偶成》中感叹:“人苦冬日短,我爱冬夜长。皓月悬长空,朔风瓢碎霜。垂帘在氍毹,红烛明涂堂。博山炷水沉,和以梅蕊香。敲诗不觉冷,漏永夜未央”。现在,人们参观故宫时,还可以在养心殿、景仁宫、寿康宫等处看到火墙和火地的遗迹。它们可谓暖气的雏形。

  2 暖气片的诞生

  近现代意义上的暖气诞生于欧洲。随着工业革命轰轰烈烈地展开,蒸汽机的发明促进了锅炉制造业的发展。19世纪的欧洲出现了以锅炉为热源、以蒸汽或热水为热媒的集中供暖。最早将暖气铺设进自己家的人就是大名鼎鼎的苏格兰发明家詹姆斯·瓦特。没错,就是那个发明蒸汽机的瓦特。瓦特把一条输送高压蒸汽的管道铺设到了自己家里,并用焊接铜板制成了散热器。这套暖气设备让瓦特的家在苏格兰阴冷的冬季也能够十分温暖。在自己家中试验成功之后,瓦特扩大了这套蒸汽取暖设备的规模,将其安装在了曼彻斯特的一家纺织工厂里。就这样,瓦特成为暖气的先驱者之一。他的做法体现了近代暖气设备在诞生时最重要的两个用途:一是确保家庭生活起居的取暖,二是满足工业生产必要的取暖需求。后来,法国出现了最早的热水供暖系统。从那以后,蒸汽供暖和热水供暖成为集中供热最主要的两种形式,一直延续到现在。

  19世纪中叶,铸铁散热器即最早的暖气片被俄国人弗兰茨·桑加利发明出来。桑加利从小跟随经商的父母往来于欧洲各国,见多识广。长大后,他也成为一名商人。有一年,他在英国见识到当时最先进的熔铸铁技术,并深深迷上了它。桑加利觉得这项技术有很大的商业空间,便花重金学会了这项技术,并带着相关材料和机械回到了俄国。为了在俄国推广这项技术,他成立了自己的公司,生产一些适用于家庭的铁制品,比如护栏、铁管等。同时,他还根据客户的需要制作一些个性化的家庭用品,并上门安装,发展出集生产和安装为一体的业务模式,很受客户喜爱。他的公司也渐渐有了名气。

  公司收到的订单源源不断,桑加利每天忙得不亦乐乎。一日,在外面忙了半天的桑加利刚回到办公室,就见几个人径直闯进来,从对方的穿着打扮上看似乎来自皇宫。来人也没有多解释,只是让他跟自己走一趟,说有一笔大生意等着他做。桑加利自然不敢拒绝,乖乖跟着他们出去。

  来人将他带到圣彼得堡港口旁边的一座宫殿,说明了来意。原来这里是沙皇新建的一座行宫,宫殿已建设完,却没有任何供暖设备。俄国的冬天非常寒冷,他们希望桑加利能利用欧洲的新技术为这座行宫铺设一套供暖设施。

  接下这笔大单,桑加利丝毫不敢怠慢。他围着宫殿内外转了好几圈,随后回到办公室里,拿起笔画了一张又一张图纸。经过几天的思索,他发明了一种新的东西——暖气片。暖气片本身不产生热量,但它的金属质地导热快,栅栏式结构也能更好地散发热量,只需将锅炉烧出的热水输送到暖气片里,再靠它散发热量就可以加热居室了。

  几个月后,暖气片就被安装在了沙皇的行宫里。为了与行宫的装饰风格相统一,桑加利还特意在暖气片上雕铸了各种花纹,使它看上去具有一种工业美感。沙皇对桑加利的发明十分满意,又让他照这座行宫的设计,给自己的其他宫殿和别墅都安装上同样的供暖设施。其他贵族在沙皇行宫见识到暖气片带来的温暖后,也纷纷让桑加利去自己的府邸安装暖气片。后来,暖气片从达官贵人的官邸走向教堂、剧院等公共设施。

  随着科技的发展,暖气片的材料也从铁质发展到钢质,并出现了铜质、铝质等不同类型。暖气片的制作成本也逐渐降低,去除了装饰性的元素,保留其实用功能,成为普通百姓也能享受到的冬日福利。

  3 热水汀改变中国人取暖习惯

  欧洲的这股暖气风潮,也被引入了近代中国。在19世纪末,北京东交民巷的一些外国公使和外国企业开始在其驻地建筑中安装暖气设备,到了1910年前后,北京和上海的一些新建筑也纷纷安装了暖气设备取暖。