張品秋
寒風凜冽的冬季，一間溫暖如春的屋子會讓人感到十分幸福。如今遍布北方家家戶戶的暖氣，在百年前卻是時髦和身份的象徵。暖氣是誰發明的？它又是怎樣來到中國的呢？
1 暖氣的雛形
早在公元前100年，古羅馬人在公共浴室、公共廁所等場所的地面下方和牆體內部已經建造出為室內加熱的設施。這種設施以燒火產生的熱煙和熱氣為熱源，熱煙和熱氣經過浴室地面下方、牆體內部和拱頂內部的一排排瓦管，從地面徐徐上升。熱煙和熱氣沿著瓦管流動，散發熱量，逐步加熱地面與牆體，產生熱循環。古羅馬的公共浴室大多是露天的，有了這樣的保溫設計，露天浴室即便在寒冷的冬日也能感受到溫暖如春，人們悠然自得地在其中沐浴、社交。這種設計被視為中央供熱的雛形，並隨著古羅馬疆域的不斷拓展被帶到世界各地。
在我國北方，類似的取暖技術被稱為「火牆」和「火地」，最早可以追溯到秦代。考古學家在秦興樂宮遺址中就發現了火牆的做法，即用兩塊瓦相扣，做成管道包在牆的內側，與灶相連通。北魏酈道元在《水經注》卷六中記載了河北觀雞寺大殿內火地的鋪設情況：「寺內有大堂，甚高廣，可容千僧。下悉結石為之，上加塗塈。基內疏通，枝經脈散。基側室外四出餘火，炎勢內流，一堂盡溫。」說的是觀雞寺大堂的房基是石頭做的，房基內部連通，從屋外房基側面點火，熱氣往石頭房基裡流，大堂裡就暖和了。
明清宮殿的建築結構，採用了火牆和火地結合的形式，最典型的就是紫禁城。紫禁城內的很多建築有火牆，就是將宮殿中的牆壁建造成空心的夾牆，牆下挖有火道，殿外的房基裡設有添火炭的炭口。一到冬天，專職的司爐太監就會將燒好的炭倒進炭口，溫暖的熱煙就會順著夾牆火道加熱整個房間。
宮內的火地結構主要由工作坑、爐膛、主煙道、支煙道、排煙道等幾部分組成。工作坑的位置一般在建築的前簷外的階條石內，也有在走廊內或山牆處的。工作坑通常是方形的，深約1米，平時用木板蓋上，用時掀開木板，人可下到工作坑裡燒炭。工作坑與爐膛相連，一般靠近床炕，以便最大限度地發揮取暖效果。爐膛的形狀有長方形的，也有橢圓形的，一般用生鑄鐵製成。爐膛上方是經受最高溫的地方，所以會安放一塊特製的鑄鐵方磚，以增加抗熱強度，防止因局部過熱而燒塌地面，引起火災。爐膛後部是一條斜坡狀的主煙道，利於熱煙迅速通過。主煙道兩側分出若干條支煙道，左右對稱，使熱煙流動到各處，最後從排煙口排出。因為這種煙道的排列形式很像蜈蚣，人們稱其為「蜈蚣道」。
紫禁城的火地設計結構非常合理，燒火的工作坑和排煙道均在室外，既避免了燒火產生的煙進入室內，又可以防止燒火人員一氧化碳中毒的風險。熱煙沿著主煙道、支煙道流到屋內各處，地面得到均勻加熱，室內溫暖又乾淨，很好地滿足了冬季取暖的需求。不過，火地施工難度係數大，需要打通宮殿地下部分，施工不便且易引起建築下陷，所以只有少數帝後起居的宮殿內建有火地。乾隆皇帝最愛待的養心殿三希堂就設有火地。他在詩作《冬夜偶成》中感嘆：「人苦冬日短，我愛冬夜長。皓月懸長空，朔風瓢碎霜。垂簾在氍毹，紅燭明塗堂。博山炷水沉，和以梅蕊香。敲詩不覺冷，漏永夜未央」。現在，人們參觀故宮時，還可以在養心殿、景仁宮、壽康宮等處看到火牆和火地的遺蹟。它們可謂暖氣的雛形。
2 暖氣片的誕生
近現代意義上的暖氣誕生於歐洲。隨著工業革命轟轟烈烈地展開，蒸汽機的發明促進了鍋爐製造業的發展。19世紀的歐洲出現了以鍋爐為熱源、以蒸汽或熱水為熱媒的集中供暖。最早將暖氣鋪設進自己家的人就是大名鼎鼎的蘇格蘭發明家詹姆斯·瓦特。沒錯，就是那個發明蒸汽機的瓦特。瓦特把一條輸送高壓蒸汽的管道鋪設到了自己家裡，並用焊接銅板製成了散熱器。這套暖氣設備讓瓦特的家在蘇格蘭陰冷的冬季也能夠十分溫暖。在自己家中試驗成功之後，瓦特擴大了這套蒸汽取暖設備的規模，將其安裝在了曼徹斯特的一家紡織工廠裡。就這樣，瓦特成為暖氣的先驅者之一。他的做法體現了近代暖氣設備在誕生時最重要的兩個用途：一是確保家庭生活起居的取暖，二是滿足工業生產必要的取暖需求。後來，法國出現了最早的熱水供暖系統。從那以後，蒸汽供暖和熱水供暖成為集中供熱最主要的兩種形式，一直延續到現在。
19世紀中葉，鑄鐵散熱器即最早的暖氣片被俄國人弗蘭茨·桑加利發明出來。桑加利從小跟隨經商的父母往來於歐洲各國，見多識廣。長大後，他也成為一名商人。有一年，他在英國見識到當時最先進的熔鑄鐵技術，並深深迷上了它。桑加利覺得這項技術有很大的商業空間，便花重金學會了這項技術，並帶著相關材料和機械回到了俄國。為了在俄國推廣這項技術，他成立了自己的公司，生產一些適用於家庭的鐵製品，比如護欄、鐵管等。同時，他還根據客戶的需要製作一些個性化的家庭用品，並上門安裝，發展出集生產和安裝為一體的業務模式，很受客戶喜愛。他的公司也漸漸有了名氣。
公司收到的訂單源源不斷，桑加利每天忙得不亦樂乎。一日，在外面忙了半天的桑加利剛回到辦公室，就見幾個人徑直闖進來，從對方的穿著打扮上看似乎來自皇宮。來人也沒有多解釋，只是讓他跟自己走一趟，說有一筆大生意等著他做。桑加利自然不敢拒絕，乖乖跟著他們出去。
來人將他帶到聖彼得堡港口旁邊的一座宮殿，說明了來意。原來這裡是沙皇新建的一座行宮，宮殿已建設完，卻沒有任何供暖設備。俄國的冬天非常寒冷，他們希望桑加利能利用歐洲的新技術為這座行宮鋪設一套供暖設施。
接下這筆大單，桑加利絲毫不敢怠慢。他圍著宮殿內外轉了好幾圈，隨後回到辦公室裡，拿起筆畫了一張又一張圖紙。經過幾天的思索，他發明了一種新的東西——暖氣片。暖氣片本身不產生熱量，但它的金屬質地導熱快，柵欄式結構也能更好地散發熱量，只需將鍋爐燒出的熱水輸送到暖氣片裡，再靠它散發熱量就可以加熱居室了。
幾個月後，暖氣片就被安裝在了沙皇的行宮裡。為了與行宮的裝飾風格相統一，桑加利還特意在暖氣片上雕鑄了各種花紋，使它看上去具有一種工業美感。沙皇對桑加利的發明十分滿意，又讓他照這座行宮的設計，給自己的其他宮殿和別墅都安裝上同樣的供暖設施。其他貴族在沙皇行宮見識到暖氣片帶來的溫暖後，也紛紛讓桑加利去自己的府邸安裝暖氣片。後來，暖氣片從達官貴人的官邸走向教堂、劇院等公共設施。
隨著科技的發展，暖氣片的材料也從鐵質發展到鋼質，並出現了銅質、鋁質等不同類型。暖氣片的製作成本也逐漸降低，去除了裝飾性的元素，保留其實用功能，成為普通百姓也能享受到的冬日福利。
3 熱水汀改變中國人取暖習慣
歐洲的這股暖氣風潮，也被引入了近代中國。在19世紀末，北京東交民巷的一些外國公使和外國企業開始在其駐地建築中安裝暖氣設備，到了1910年前後，北京和上海的一些新建築也紛紛安裝了暖氣設備取暖。
暖氣剛剛來到中國時，被稱為熱水汀。暖氣採暖需要鍋爐和管道將整個樓宇作為系統連接起來，還需要煤炭作為燃料、鋼鐵作為設備材料、泵作為動力。暖氣採暖乾淨、均勻、持續，與傳統的燒火取暖相比，優勢不言而喻。
隨著民族資本主義的發展，中國自產煤的數量上升，大城市的煤源逐漸充足，從而解決了採暖所需的燃料問題，為暖氣的推廣提供了能源保障。於是，熱水汀在北京和上海的政要公館、知名企業、豪華酒店、大學、醫院、高檔公寓等西式建築中流行起來。上海的禮查飯店、滙豐銀行、電報大樓，北京的清華大學、燕京大學等地方，均安裝了蒸汽採暖設備。
在當時，上海是全國暖氣事業最發達的地區。有文獻記載，當時上海幾乎所有的設備安裝企業都從事暖氣安裝業務，暖氣工程技術也非常先進。以外資設備安裝企業顧發利洋行為例，在暖氣安裝工程上，其業務細分為：真空暖氣工程、低壓暖氣工程、暗管暖氣工程和加速及自降暖氣工程等。當時世界最大的採暖設備生產廠商美國汽爐公司的在華代理機構慎昌洋行，在滬大力推廣熱水汀。該公司所售採暖設備的種類非常齊全，可以提供從僅一個浴室使用到服務整個旅館或公寓大樓的系統設備。當時外灘所有建築都採用了慎昌洋行提供的鍋爐及散熱器。在上海其他地方，一些設施較好的裡弄都設置有鍋爐間為建築提供採暖的熱源。上世紀30年代，上海的設備工程師陸今鍾和黃述善各自編著了一本《暖氣工程》。可見，上海的暖氣事業已經發展得比較成熟。
不過，暖氣的普及只是在西式建築中，對於那時的普通大眾來講，暖氣還是時髦和奢侈的象徵。1932年冬末春初之際，魯迅住在上海，其子周海嬰起了疹子，魯迅想找一個比較溫暖的環境為孩子養病，於是專門找了一家有蒸汽採暖的旅館。不料這家旅館雖然有採暖設備但是當時並沒有蒸汽供應，住店費用卻比一般旅館要貴。魯迅因此在給友人的信中抱怨說，這錢算是白花了。
在北京，同樣是安裝了熱水汀的兩所大學——清華大學和燕京大學的情況也不一樣。據說當時清華大學的採暖費撥款充裕，暖氣燒得特別好，整個冬天，清華大學的室內都跟夏天一樣，學生們睡覺時蓋一條薄被就足夠了。而不遠處的燕京大學因為採暖費不足，暖氣就燒得溫溫吞吞。
4 邊學邊幹的新中國暖氣事業
第二次世界大戰之後，城鎮供熱事業得到前所未有的發展。一些工業發達國家出現了現代意義上的熱電聯產。蘇聯建成了當時世界上規模最大的供熱系統，莫斯科的熱網幹線就長達3000多公裡，源源不斷地為城市500多個工業企業和4萬多座建築物輸送採暖用熱水。英、美、法等國家多採用區域鍋爐房作為供熱系統，熱媒不是熱水而是蒸汽。
新中國成立後，國家開始了有計劃的大規模經濟建設。上世紀50年代，新中國供熱系統的設計、施工、運行管理主要是學習蘇聯的供熱技術。1952年，在蘇聯專家的幫助下，哈爾濱工業大學在全國設立了第一個暖氣通風工程專業。1953年，蘇聯暖通專家德拉茲多夫來華，他和中國研究生在哈工大組成了第一個暖通教研室，還有五名本科生和研究生一起學習。他們的主要任務就是以蘇聯的供熱模式為範本，邊學邊幹，開創新中國的暖氣事業。第一屆研究生都是從全國各地抽調來的青年教師，他們先在預科專門學習一年俄語，以便直接向蘇聯專家學習。為了擴大專業師資隊伍的培養，高教部又從全國各地抽調了一批教師來進修。第二批學員沒有時間再學習一年俄語，只好通過第一批研究生間接向蘇聯專家學習。這些人後來都成為各高校創建暖通專業的中堅力量。
很快，同濟大學、清華大學、天津大學、南開大學等8所院校也創設了暖通工程專業。我國暖通工程行業終於有了自己的人才隊伍。1956年5月1日，建工部建築科學技術研究所內成立了採暖通風研究室，標誌著我國暖通行業人才隊伍初步建成，為進一步探索有中國特色的暖通事業奠定了基礎。
新中國集中供熱事業最早從北京起步。1957年，北京市第一熱電廠作為蘇聯援建中國的156個重點項目之一開始建設。1958年4月，全國集中供熱的第一條管道「光華線」在京破土動工，開啟了我國城鎮集中供熱的歷程。前三個「五年計劃」期間，全國雖然建成了多座熱電廠，但是投產後供熱能力很低，導致我國城鎮集中供熱事業的起步較緩慢。直到1968年，瀋陽才成為全國第二座建成集中供熱系統的城市。
上世紀80年代以後，我國暖氣事業迎來大發展。1983年年底，全國有17座城市建立了集中供熱設施，共鋪設供熱管道600餘公裡，市政供熱面積3000萬平方米。北京也陸續建成了第二熱電廠、左家莊供熱廠、方莊供熱廠、北辰熱力廠等熱電廠。北京最老的石景山發電廠也被改造為熱電廠。上世紀80年代後期，我國集中供熱逐漸從大型城市向二、三線城市普及，這一時期是我國集中供熱高速發展的時期。1989年，「三北」地區十三個省市的供熱面積達到18900萬平方米，集中供熱普及率達到12.1%。
從上世紀90年代開始，我國在繼續發展集中供熱的同時，也開始發展分戶供暖，以太陽能等清潔能源為熱源的供暖方式不斷湧現。更加節能、環保的採暖新技術、新材料為高效採暖帶來更多的可能，寒冷冬日裡，人們很享受家中溫暖、舒適、健康的高品質生活。
延伸閱讀
集中供熱VS分戶採暖，哪個更好？
進入新世紀，世界各國的建築採暖方式不盡相同，大致可以分為集中供熱和分戶獨立採暖兩種形式。
集中供熱的優點是安全、可靠，用戶不用自己負責建設、維修、更新等事宜。但缺點是熱力管網傳輸時的熱損耗比較大，供暖時間和溫度不能由用戶自己控制。
分戶供暖就是每家每戶有一個獨立的供暖系統，比如燃氣壁掛爐採暖、中央空調採暖、電熱膜採暖、太陽能採暖等。它的優點是用戶可以自主調節溫度和供暖時間，能源浪費少。但缺點也很明顯，那就是存在一定的安全隱患，用戶要自己承擔維護責任，而且目前來看，分戶供暖的收費也比集中供暖高一些。
在實際操作中，各國根據不同的地理條件和人口居住情況，因地制宜地選擇了適合本地區情況的供暖方式。比如在地廣人稀的加拿大，住宅建築主要採取了分戶熱風供暖。每戶在地下室安裝獨立的燃氣熱風爐，利用爐子加熱供暖房間的室內迴風和一小部分室外新鮮空氣，通過風機經風道送至房間。
芬蘭則採用了「間接集中供熱」形式，通過供暖管道提供的熱水流向每棟樓房的熱交換器內，熱交換器與用戶的散熱器之間形成一個單獨的循環系統。每個用戶可以自主調節供熱溫度和供熱時間。據統計，大部分芬蘭人冬季每月的供暖開支超過100歐元。
目前在我國，北方城鎮主要採用集中供熱，北方農村和南方廣大地區則以分戶供暖為主。