什么是窑炉？秦汉砖瓦窑炉的类型与结构特点( 三 ) _云知道

前文提及，秦汉半倒焰窑结构的一个重要变化是排烟系统的改进。为考察不同排烟系统窑炉间的差异，利用Origin软件绘制了不同排烟系统半倒焰窑各部位面积及比值的箱式图（图三）。如图三∶1、2所示，采用不同排烟系统的半倒焰窑，在火膛和窑床面积上的分布范围大体一致，彼此间差异不大；但在火膛和窑床面积的均值上（图中彩色矩形框内“□”所示处），从单烟道、多烟道、汇合烟道到烟室窑炉，呈现逐步上升的趋势，特别是单烟道窑炉与其他三种窑炉的差异较大。如图三∶3所示，在烟道（烟室）面积上，几组样本的这一参数呈现出逐步增大的趋势，特别是烟室窑炉，其烟室面积显著高于其他三组窑炉。此外，在烟道（烟室）/窑床比值上（图三∶4），单烟道与多烟道窑炉基本一致，汇合烟道窑炉略高于前二者，而烟室窑炉显著高于其他三者。

三、秦汉砖瓦窑炉的构筑技术规范
利用Origin软件绘制窑炉各部位面积及各部位面积比值关系散点图，以考察各项数据间的相关性，进而探讨秦汉砖瓦窑炉构筑时所遵循的技术规范。此处需说明的是，升焰式室形窑没有烟道面积及烟道与火膛的比值数据，故仅有火膛与窑床面积散点图。
（一）升焰式室形窑
图四∶1、2分别为按形制和出土地区不同划分的秦汉升焰式室形窑火膛与窑床面积关系散点图。整体而言，大部分样本的火膛与窑床面积表现出明显的正相关性，即火膛面积随窑床面积的增大而增大。而周代的此类窑炉，各样本在图中分布于明显不同的两个区域，火膛与窑床面积间的相关性较差［9］，与秦汉的情况截然不同。

就发现数量来说，秦汉升焰式室形窑的数量为10座，在所有窑炉中的占比为1.6%；周代此类窑的数量为14座，占比为16.7%，显著高于秦汉时期。据此来看，与周代相比，尽管秦汉时期升焰式室形窑的发现数量及占比均大幅降低，但此类窑炉构筑技术的规范性却大为提升，基本遵循随着窑床面积增大，火膛面积也增大的原则，以满足因产量提高对更高能量的需求。
由于秦汉时期的升焰式室形窑样本总数较少，划分至不同形制及地区后更少，难以深入分析不同形制和地区样本的特点。仅就现有数据而言，不同形制和地区的样本在图中基本都未表现出明显的特异性，这同样反映出秦汉时期的升焰式室形窑在构筑技术上已形成较为统一的规范。
（二）半倒焰窑
秦汉半倒焰窑的数量很多，若将所有样本同时进行对比分析，不利于观察各样本间的关系。而如图三所示，不同排烟系统的半倒焰窑在一些方面存在差异，部分差异较大，故此处将半倒焰窑按排烟系统的不同分为单烟道、多烟道、汇合烟道和烟室窑炉4组样本，分别进行分析。
1.单烟道窑炉
图五为按形制划分的秦汉单烟道窑炉各部位面积及比值关系散点图。整体而言，如图五∶1、2所示，大多数样本的火膛与窑床面积、火膛与烟道面积均呈现出明显的正相关性，即火膛面积随窑床、烟道面积的增大而增大。图五∶3显示，大部分样本的烟道与窑床面积也呈现出较明显的正相关性。图五∶4则表明，大部分样本在窑床面积与烟道/火膛比值上呈现出明显的负相关性。
现代陶瓷工艺学理论指出，陶瓷（包括各种瓷器、陶器、砖瓦等以粘土为原料的制品）的烧制过程，其实就是一个燃料燃烧并将热量传递给制品的过程。燃料的燃烧离不开空气，因此，窑炉内气体的流动状况，对燃烧和传热过程都有至关重要的影响。古代把烧窑工匠称为“风火神”，“风”就是窑内气体的流动，“火”即是燃料的燃烧，善于运用风与火是合格的烧窑工匠所必备的技能［10］。而在陶瓷窑炉中，窑床是摆放坯件的地方；火膛是燃料燃烧以为制品烧成提供所需能量的地方；烟道则具有抽力，可使窑内空气流通，为燃料燃烧提供所需氧气，并将窑内烟气排出。窑床面积增大，单窑的烧造量也随之增加；而随着烧造量的提高，烧成所需能量也要相应增加。为提高能量供应，加大火膛面积以容纳更多燃料，无疑是最直接有效的做法，但与此同时，燃料增多必然需要更多氧气方能使之充分燃烧，这就需要加大烟道的抽力以促进空气流动。现代陶瓷和砖瓦生产技术研究表明，烟道的抽力取决于多方面因素，包括烟道内烟气的平均温度、窑外空气的密度以及烟道的容积，烟道容积则取决于烟道的高度和截面面积［11］。在烟道内烟气温度、窑外空气密度以及烟道高度一定的情况下，加大烟道截面面积即可增大烟道容积、提高抽力，从而促进空气流动和燃料充分燃烧。