在气候日益变暖之前的古代，北方的冬季漫长而寒冷。有气象数据显示，明清时期，一年内北京约有余天是寒冷天气，最冷时气温可达摄氏零下二三十度。而中国历史上大部分朝代的皇城都建立在北方，在那个没有暖气和空调的时代，皇宫里的皇帝以及普通百姓和贵族，是如何度过那些寒的冬？古代建筑师们又是如何进行采暖设计的呢？
秦皇宫的法宝——“壁炉”和“火墙”
据《秦宫廷文化》介绍，考古工作者们在咸阳宫殿遗址的洗浴池旁边发现有三座壁炉，似为供取暖用的设备。其中两座壁炉是供浴室采暖用的，而第三层第三室的壁炉似供高级统治者采暖用的，因为它接近最大的一室。一号建筑遗址的壁炉宽1.2米、纵深1.1米、高1.02米、炉膛为覆瓮形，可使热焰在膛内有充分回旋的余地，炉顶为“入”字形，有较大的散热面积。由于上部建筑毁坏，因此无法得知烟道的样式。炉口前有灰坑，炉的左侧有一个存放木炭的炭槽，由此可知该壁炉使用的燃料是木炭。木炭没有较大的火焰，燃烧的时间比较长，可以使室内温度长时间保持稳定。反映了我国古代先进的建筑采暖技术。秦长乐宫遗址也曾发现火墙做法，即用两块筒瓦相扣，做成管道，包于墙内，与灶相通，用来取暖。
汉皇宫的妙招——“温室”和“椒房”
汉代有宫殿名叫温室殿，汉武帝时建，位于前殿之北。《汉书·霍光传》中：“（昌邑）王入朝太后还，乘辇欲归温室。”即指此殿。温室殿是皇帝冬天居住的暖殿，殿内有各种防寒保温的特殊设备。《西京杂记》记载说：温室殿以花椒和泥涂壁，壁面披挂锦绣，以香桂为主，设火齐（云母）屏风，有鸿羽帐，地上铺着西域毛毯。未央宫温室殿是公卿朝臣议政的重要殿所。《汉书·京房传》：“房奏考功课吏法，上令公卿朝臣与房会议温室。”此殿也曾是宫中藏书之所。《隋书·经籍志》载：汉哀帝时，“乃徙温室中书于天禄阁上。
花椒也是冬季取暖的主要用品。汉代更有宫殿名为椒房殿。《三辅黄图》卷三：“椒房殿，在未央宫，以椒和泥涂，取其温而芬芳也。”位于前殿之北。由于椒房殿是皇后居住的宫殿，故“椒房”就成为皇后的代称。《太平御览》卷一百八十五引《汉宫仪》：“皇后称椒房，以椒涂室，主温暖除恶气也。”又《汉书·孝昭上官皇后传》载，上官安云：“以臣父子在朝而有椒房之重。”
唐代贵族的专利——“瑞炭”和“凤炭”
在唐长安城，漫长的冬季来临后，无论士庶，都减去了户外活动。虽然如此，富贵与贫寒之间取暖的方式区别仍是很大的。《开元天宝遗事》记载了数则帝王、贵宦冬日的取暖方式：“西凉国进炭百条，各长尺余。其炭青色，坚硬如铁，名之曰瑞炭。烧于炉中，无焰而有光。每条可烧十日，其热气逼人而不可近也。”“申王（玄宗弟）每至冬月，有风雪苦寒之苦，使宫妓密围于座侧，以御寒气，自呼为‘妓围’。”“杨国忠家，以炭屑用蜜捏成双凤，至冬月，则燃于炉中，及先以白檀木铺于炉底，余灰不可参杂也。”奢侈以至于此。
明清皇宫的秘籍——“暖炕”与“暖阁
古代建筑师们匠心独运，他们采取了更多科学的设计办法，为皇宫“供暖”。具体做法是将宫殿的墙壁砌成空心的“夹墙”，俗称“火墙”。墙下挖有火道，添火的炭口设于殿外的廊檐底下。炭口里烧上木炭火，热力就可顺着夹墙温暖到整个大殿。为使热力循环通畅，火道的尽头设有气孔，烟气由台基下出气口排出。而且这种火道还直通皇上的御床和宫殿内其他人睡觉的炕床下面，形成的“暖炕”与“暖阁”，使整个宫殿都感到温暖如春。就这样，既干净卫生又经济实惠地解决了皇宫在寒冷冬季中的取暖问题。为此，宫里专门设置了负责冬季“供暖”事务的机构。如惜薪司，就是专管供应皇宫内薪炭的。明代时，这些机构的官员可以直达皇帝御前奏事，是比较有地位的，有着“近侍牌子”之称。
此外，室内还设有火炉，又叫火盆，或叫熏笼。熏笼的制作十分精美，分为盆和笼两部分。大的熏笼重达数百斤，通高一米多，或三足，或四足，有的是青铜鎏金的，有的是掐丝珐琅的，十分华贵。如今在太和殿、中和殿、保和殿、乾清宫、坤宁宫等处，都陈列有熏笼。小的火炉，随手可以提动，像西瓜那么大小，放在脚下暖脚的叫脚炉，用来暖手的叫手炉，制作更加精美讲究。
清代时，皇宫内设有三个机构负责冬季“供暖”事务，连点火烧炕都有专人负责，专人管理。这三个机构的太监，冬季里的活儿可不轻松，就拿柴炭处管柴炭的存储和分发的太监来说，紫禁城内人数那么多，整个冬季所需木炭自然不少。
有数据显示，清代乾隆年间，宫内每日供应木炭的标准是：皇太后斤，皇后斤，皇贵妃90斤，贵妃75斤，公主30斤，皇子20斤，皇孙10斤。而且，为了不污染室内空气，柴炭处还得准备那种火力旺，耐烧且无烟无味的优质木炭。
乾隆皇帝在《冬夜偶成》一诗中，曾较为详细地记述了紫禁城冬季的“供暖”情况及其感受。诗曰：“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”。
道光皇帝也曾有一首诗，详细描述了地炕结构。诗曰：“花砖细布擅奇功，暗热松针地底烘。静坐只疑春煦育，闲眠常觉体冲融。形参鸟道层层接，里悟羊肠面面通。荐以文茵饶雅趣，一堂暖气着帘栊”。
