|采光、控温与传音：故宫生活设施的几个考量因素( 三 )
冬暖：无烟囱的“火地”供暖
明清处于我国的“小冰期”时期 ， 即历史上的第四个寒冷期阶段 ， 冬天非常寒冷 ， 且历经时间长 ， 达一百五十余天 ， 室外的最低气温可降至零下30摄氏度 。可是对于紫禁城的皇帝而言 ， 他们乐于在紫禁城里过冬 ， 且有多位皇帝留下了“墨宝”来描述紫禁城里冬日室内的温暖 。比如乾隆皇帝弘历曾写有诗文《冬夜偶成》 ， 其中载有“人苦冬日短 ， 我爱冬夜长”；道光皇帝旻宁撰写的《养正书屋全集》 ， 其中载有“形参鸟道层层接 ， 理悟羊肠面面通 。荐以文茵饶雅趣 ， 一堂暖气着帘栊” 。在这里 ， “鸟道”“羊肠”即为地下供暖的通道 。以上说明 ， 紫禁城的宫殿里有供暖系统 ， 使得帝王及其家眷在冬日里感到非常的温暖舒适 。
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周乾 故宫博物院研究馆员 ， 故宫古建专家
曾获华夏建设科学技术奖一等奖 。主持省部级以上课题数十项 ， 发表学术论文、文章200余篇 ， 出版著作9种 。
实际上 ， 紫禁城的供暖系统位于地面之下 ， 称为“火地” 。这种地下供暖系统与现代社会的水地暖、电地暖或暖气片供暖有着异曲同工之处 。其供暖原理为：在槛窗（矮墙上的窗户）外侧有操作口 ， 槛窗的里侧有火炉 ， 二者深度均为地面以下1米左右 。宫廷服务人员站在操作口内烧火 ， 火炉产生的热量蔓延至地下预设的四通八达的通道 ， 加热地面砖 ， 再由地面砖把热量散发到室内 ， 使得室内温度升高 ， 达到了供暖的需求 。
操作口位于室外 ， 不仅不影响室内人员的生活 ， 而且服务人员还可隔着玻璃观察室内的供暖效果 ， 以便及时增减炭火 。室外操作口在冬天以外的季节不使用时 ， 通常盖上一个盖板 ， 以防止小动物钻入 。对于火炉产生的热量（夹杂少量烟雾） ， 其在地下扩散后 ， 仍从地下的专门小口中排出 ， 该出烟口位于室外台明阶条石的下部 。出烟口也用了铜钱纹的镂空砖雕堵塞 ， 即美观 ， 又实用 ， 还能防止小动物钻入 。这种做法 ， 成为“紫禁城的冬天烧炭取暖 ， 但不见一个烟囱”的原因 ， 反映了古代工匠的智慧 。需要说明的是 ， 紫禁城里也是有烟囱的 ， 坤宁宫西北角就有一个烟囱 ， 不过这是清代故宫进行萨满教祭祀活动时煮猪肉排烟的通道 ， 无关冬季取暖 。
火地在地下的热量扩散通道称为“蜈蚣道” 。之所以用该名称 ， 是因为整个火地的排烟系统犹如一只多足“蜈蚣”：炉腔产生的热量 ， 沿着由外向内的主烟道传递；主烟道两侧又伸出很多分支 ， 称为“支烟道” ， 使得热量又沿着支烟道向两侧传递；最终由支烟道端部的通道（与主烟道平行）排出至出烟口 。为保证热量充分向室内传递 ， 各个烟道做成坡道形状 ， 其中近槛窗处的坡道地面标高最低 ， 越往里则标高逐渐增高 ， 以符合热量向上传递的原理 。当热量经过在地下的全面扩散后 ， 出烟口时已经非常少了 ， 整个过程就是对地面的加热过程 。火地热源所需的炭为“红箩炭” ， 产于河北易县等地 ， 由硬木烧制而成 ， 其特点为“气暖而耐久 ， 灰白而不爆”（见明代宦官刘若愚所著《明宫史》卷二） ， 且炭灰可用于皇帝恭桶的污秽衬垫用 。
传音：地井与藻井的运用
赏戏为明清帝王主要娱乐休闲活动之一 。紫禁城内共有十余个戏台 ， 而位于宁寿宫花园内的畅音阁则是紫禁城内最大的戏台 。畅音阁共有三层 ， 从下往上分别称为寿台、禄台和福台 ， 每层戏台面积约为200平方米 ， 三层戏台共可纳千名演员同时表演 。
戏剧演员表演时 ， 大臣及后妃们坐在畅音阁东西两侧的长廊内 ， 皇帝则坐在畅音阁对面的阅视楼内观看 。由于阅视楼与畅音阁之间有数十米长的间隔 ， 那么演员表演时发出的声音 ， 以及乐器伴奏的声音如何清晰地传到皇帝的耳朵里呢？这主要依赖于畅音阁的古代“音响”系统 。该系统由畅音阁地下室的地井、一层顶棚正中的藻井 ， 以及闭合的庭院空间组成 。
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