什么是窑炉?秦汉砖瓦窑炉的类型与结构特点( 二 )


与周代相比,秦汉砖瓦窑的类型发生了显著变化 。周代无论升焰式室形窑还是半倒焰窑,主要形制均为卵圆形窑;秦汉时期,卵圆形窑逐渐退居次要地位并最终在东汉中晚期消亡,瓶形、马蹄形窑则成为主要类型 。此外,半倒焰窑排烟系统上的变化同样明显 。周代半倒焰窑的排烟系统以单烟道为主,多烟道仅占很小比重;秦汉时期,单烟道窑炉的占比大为减小,多烟道(2股以上烟道,以3股为主,各股烟道均在地表形成出口)和汇合烟道(多股烟道,几股烟道向上逐渐合为一股,在地表形成一个出口)成为主流形式,此外还出现了采用烟室系统(烟室立面如倒扣漏斗状,下大,向上渐小,底部宽度一般等同于窑室后壁宽度,上方出口直径与一般烟道相近)的窑炉 。升焰式室形窑和半倒焰窑结构示意图见图一[7] 。
二、秦汉砖瓦窑炉的结构特点
利用AutoCAD软件,测量窑炉火膛、窑床、烟道(烟室)、窑室的面积,测量所用样本均为各部位保存较好且绘有平、剖面图的窑炉 。火膛测量其上口面积;窑床测量其床面面积;窑室面积为火膛与窑床面积之和;烟道(烟室)为半倒焰窑的烟道(烟室),升焰式室形窑的烟囱或出烟口位于窑顶且已不存,无法测量 。半倒焰窑的烟道,若仅余底部,即测量底部面积;若保留尚多但上下截面面积基本一致,也仅测量底部面积;若上下粗细不一(下粗向上渐细),则分别测量底部和上口面积然后取二者均值 。多烟道和汇合烟道的窑炉,分别测量各烟道面积然后取其总和 。烟室系统窑炉,分别测量其底部和上口面积并取均值 。用于测量的升焰式室形窑样本数量为8个,半倒焰窑样本数量为152个 。长窑样本仅有1个,缺乏统计意义,此处不做讨论 。
得到数据后,利用Origin绘图软件绘制相关图表,以探讨窑炉的结构特点 。
(一)升焰式室形窑
分析表明,秦汉升焰式室形窑的火膛面积,最高值和最低值分别为8.153和0.312m2,均值为2.240m2;窑床面积,最高值和最低值分别为14.642和1.502m2,均值为6.033m2;窑室面积,最高值和最低值分别为22.795和1.814m2,均值为8.274m2 。相比之下,秦汉升焰式室形窑的窑床和窑室面积均明显大于周代的同类窑炉[8] 。
(二)半倒焰窑
分析表明,秦汉半倒焰窑的火膛面积,最高值和最低值分别为3.813和0.399m2,均值为1.992m2;窑床面积,最高值和最低值分别为9.663和0.948m2,均值为5.105m2;窑室面积,最高值和最低值分别为12.941和1.596m2,均值为7.080m2;烟道面积,最高值和最低值分别为1.025和0.027m2,均值0.206m2 。该时期半倒焰窑的诸结构面积同样大于周代半倒焰窑 。
由于半倒焰窑的样本数量很大,为观察此类窑炉结构的变化规律,特利用Origin软件作出半倒焰窑各部位面积分布直方图(图二) 。如图二∶1所示,半倒焰窑的火膛面积分布呈现出明显的正态分布态势,即一组数据中,数值与均值之差的绝对值越小的样本数量越多,绝对值越大的样本数量就越少,全部样本的分布曲线表现为一条中间高、两端逐渐下降且完全对称的钟形曲线 。图二∶2、3显示,窑床和窑室面积的分布也表现为一定的正态分布态势,但靠近均值的样本与曲线的吻合度稍差 。这些现象表明,尽管秦汉砖瓦窑的尺寸变化范围很大,但多数窑炉选择中等尺寸,这可能与中等尺寸窑炉更能适应市场需求的变化有关 。图二∶4表明,烟道(烟室)面积的分布未能呈现出正态分布态势,大部分样本的烟道(烟室)面积处在小于0.2m2的范围内 。
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 。

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