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。
在人口稠密的城市,集中供热是流行的采暖措施。