源远流长的集中供暖历史

　　雷暴点燃木头后，人类学会了用火。从考古证据中可以知道，早在150万年前，人类就开始使用篝火，直立人和南方古猿在那个时候使用火作为一种实用工具。

　　人类祖先住在洞穴里保护自己免受自然的伤害。在某些时候，营火被带入洞穴和小屋中。火的引入使他们能够烹煮食物并使洞穴保持温暖。目前，已知洞穴中最早的火坑有120万年的历史。

　　而随着技术和家庭供暖系统的进步，现在要想获得室内舒适的温度就像扳动开关一样简单。人类已经开发出能够使家庭在最寒冷的冬天也能保持舒适的供暖系统。

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　　古老的历史

　　集中供暖并不是一个新概念，古希腊和古罗马人在重要建筑中就使用了集中供暖装置，通过地板下的烟道输送暖空气。罗马帝国灭亡后，欧洲许多国家又恢复使用传统的壁炉和炉具来为建筑物供暖，不过也有一些早期的集中供暖技术是从希腊人和罗马人那里复制过来的。

　　在14世纪以前，大多数人用露天炉台或火取暖和做饭。壁炉摆放在房间的中间，天花板上的一个小洞帮助烟气排出。虽然这是一个有效的家庭供暖系统，但通风不良导致了较差的室内空气质量。所以，天花板上跑烟的小洞被拿来研究，烟囱应用而生。烟囱促进了壁炉从房子中间移到凹进的墙壁上，在那里烟和火可以被遏制，并通过烟囱“逃生”。虽然烟囱极大地改善了生活条件，但简陋的加热装备，限制了热量的充分利用。17世纪初，法国建筑师路易斯·萨沃特发明了循环壁炉，它带有一个升高的炉排，这种炉排在现代家庭中更为常见，它可以促进气流流动，帮助热量在家中流动。

　　17~18世纪，人们对集中供暖的兴趣开始增加。在欧洲的许多地区，利用空气的集中供暖系统是技术进步的焦点。在这些系统中，一个“中央”炉(通常安装在地下室)被用来加热空气，然后通过管道系统，热空气穿过建筑物来进行加热。多年来，随着燃料和建筑材料的推陈出新，这些系统得到了改进和升级。

　　锅炉的出现，允许热水用于家庭供暖。1868年，本杰明发明了第一台现代锅炉。这只钢铁巨兽使用天然气发电，既能给家庭供暖，又能提供现成的热水。它被称为“间歇泉”，没有烟道或通风口，这意味着多余的压力无法逃逸，同样也就意味着巨大的铁锅炉有爆炸的倾向，造成灾难性的破坏和伤害。后来的锅炉在设计上纠正了这一重大错误，提供了更安全的基于水的家庭供暖选择。

　　炉灶和散热形式的多样化发展，也催生了多种多样的加热系统，人类在取暖这件事越来越“较真”。

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　　热风加热系统

　　暖空气供暖可以追溯到公元200年左右，当时罗马的赫利奥加巴卢斯皇帝有一座用空气取暖的宫殿。房间下面的砖房里放置了一个炉子，外面的空气被引入炉子下面的房间，然后热空气通过开口进入上面的房间。

　　而暖空气系统最早的良好记录可以追溯到公元1200年。当时，德国吕内堡市政厅有一个中央暖空气系统，它使用了三个熔炉。加热室通过圆形管道连接到上面的房间，温度由管道开口上方的铁盖单独调节。大约在同一时间，德国的马尔堡城堡也建造了类似的系统。

　　在此之后，工业革命为更先进的暖空气系统提供了催化剂。约在1805年，威廉·斯特拉特在英国发明了一种暖气炉，这种暖气炉由一个用铆钉固定的锻铁气室组成，气室用砖块包裹。砖和铁之间几英寸的空间确保了空气的流通。砖外的一个大空间被水平地分成两部分，下部用于冷却空气，上部用于加热空气。冷空气从下腔室通过开口流出，由铁炉加热，再从上腔室流出进入加热空气室。管道将热空气送入房间，房间的开口装有阻尼器，可以随意调节热空气的进入。

　　暖空气系统依靠温度/密度关系来诱导循环，但在1880年左右，台式风扇普及后不久，使用电扇来促进循环的想法就出现了。

　　通用电气在1910年发布了专门为炉膛应用设计的升压风扇的广告。1908年，艾默生电气公司推出了一种圆盘风扇鼓风机，将其添加到炉膛的回流侧。在20世纪20年代，鼓风机或圆盘风扇被周期性地应用于家用炉中，此后制造商开始认真考虑将鼓风机作为一个整体安装在炉中。然而，直到20世纪30年代，包装鼓风炉才广泛使用。

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　　蒸汽加热系统

　　蒸汽系统是指在锅炉中产生蒸汽的系统，蒸汽通过钢或铜管输送到散热器。蒸汽把它的热量给散热器，散热器又给房间，蒸汽的冷却使它凝结成水。凝结水通过重力或泵返回锅炉。在该系统中，蒸汽供给和凝结水回流均由同一管道输送。更复杂的系统使用双管道分配系统，保持蒸汽供应和凝结水回流作为两个单独的流。

　　1745年，威廉·库克是英国第一个提出蒸汽加热的人。到18世纪90年代，蒸汽机先驱马修·博尔顿和詹姆斯·瓦特已经在家中安装了蒸汽供暖系统。瓦特更是尝试了一种由焊接铜片制成的粗糙散热器。

　　19世纪初，当工业革命导致工业、住宅和服务用建筑的规模扩大时，集中供暖再次被采用。蒸汽作为动力源的使用为工厂和磨坊提供了一种新的加热方式。19世纪的蒸汽加热系统是低压运行的，使用一两个管道和锅炉或蒸汽机的废气作为蒸汽源。随着建筑变得越来越大、越来越复杂，早期的蒸汽系统被证明在有效分配蒸汽和冷凝蒸汽(凝析液)方面存在问题。这些问题在19世纪90年代随着真空回热蒸汽供暖系统的发展得到了解决。沃伦·韦伯斯特利用德博蒙特和威利姆斯的专利完善了这一系统。真空回收系统很快成为大型建筑的首选系统。许多不同的蒸汽加热系统的专利设计在第一次世界大战中被使用。

　　蒸汽的主要优点是热容高，这也是它的缺点的根源。高温(约102℃)下的蒸汽系统很难控制，需要频繁的调整输入房间的蒸汽的速度来确保安全。为了最有效地工作，蒸汽系统比热水或暖空气系统需要更多的设备，所使用的散热器体积大而且不美观。同时，由于人们对复杂性、噪音和对爆炸的恐惧的看法，蒸汽加热其实未真正成为家庭供暖的流行。在住宅和小型商业建筑中，“湿式”供暖系统的选择落到了热水上，后来被命名为“水力”系统。所以，在20世纪30年代和40年代建造的房屋供暖中，暖气和热水已经普遍取代了蒸汽。

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　　热水供暖系统

　　最早使用热水供暖的记录可能是14世纪末格陵兰的一个修道院，该修道院使用温泉为建筑供暖。

　　18世纪初，俄罗斯人首次使用热水供暖系统为彼得大帝的宫殿供暖。其他几个国家的工程师也做了其他的尝试，但他们的概念主要用于温室供暖。18世纪末，法国的伯恩梅恩用锅炉建造了一个真正的热水供暖系统。1816年，夏班尼斯侯爵把法国的这一思想改进并引入英国。直到19世纪30年代，热水供暖系统迅速发展，并被应用于英国各地的教堂和工厂。散热器是现代中央供暖的重要组成部分，它是19世纪50年代末由俄罗斯发明家弗朗兹·圣加利发明的，并被欧洲和美国的大部分地区采用。

　　所有这些早期的热水系统都依赖于热虹吸原理进行循环，并被称为“重力”系统。人们曾尝试用原油泵加速循环，但直到20世纪初，使用循环器的想法才得到真正的应用。早期的热水系统使用非常大的管道，因为人们认为这是必要的，以确保充分的循环和保温。安杰·帕金斯认识到这些庞大系统的缺陷。他设计了一个高压热水系统，使用直径小、厚壁铸铁管，并于1831年申请专利。帕金斯体系在19世纪50年代之前在英国非常流行，但后来逐渐消失。在美国1840年以后，罗伯特·布里格斯开始设计和安装热水供暖系统。

　　不过，热水系统的使用似乎一直受到限制，直到19世纪80年代才突然变得非常流行。当时的人突然发现，水特别适用于集中供暖系统，因为它的密度高，可以容纳更多的热量，而且温度更容易调节。热水加热系统由锅炉和一组管道组成，这些管道连接到要加热的房间中的散热器、管道或其他热发射器。热水系统的有限运行，还需要满足两个重要的条件：允许系统中的水膨胀，使其充满锅炉、散热器和管道；允许空气通过手动或自动操作的阀门排出。

　　到20世纪20年代中期，供暖可以说已经发展到一种纯粹的民主形式，人人都可以参与。加热设备和系统变得相对便宜，安全性和加热效率也不断提高。现在，家庭建筑材料的进步、太阳能和地热等新能源以及智能恒温器的发展，都在引领我们进入一个更高效、更舒适的新时代，新技术正在不断改进家庭的取暖方式。