明清两代处于我国历史上第四个冰冷期，为“明清小冰期”。北京城又坐落北方地区，冬天温度较低，明清时期尤甚。不过，紫禁城是皇帝寓居之所，在极端冰冷的时期，这儿也坚持着温暖舒适的环境。这源于古代工匠的聪明才智，不只发明晰取暖设备——被称为“火地”的地下供暖体系，还有手炉、火盆、火壶、暖砚等保暖用具。这些取暖设备科学合理，简洁有用，是我国古代劳动人民才智的结晶。
火地便是紫禁城古建筑的地暖体系。火地由坐落窗户外面的地下操作口、窗户里边的地下炉腔以及室内地上砖下面的火道组成。其根底原理为宫殿服务人员在操作口处，将柴火或木炭置入炉腔内焚烧，炭火发生的热源沿着火道途径分散，并由地下的出烟口排出，其间加热地上砖，运用地上本身的蓄热和热量向上辐射，进行传导，然后坚持室内的温暖。
操作口坐落室外，不只不影响室内人员的日子，并且宫殿的服务人员还可隔着玻璃调查室内的供暖作用，以便及时增减炭火。室外操作口在冬天以外的时节不运用时，一般盖上一个盖板，以避免小动物钻入。火炉发生的热量（搀杂少数烟雾），在地下分散后，仍从地下的专门小口中排出，该出烟口坐落室外台明阶条石的下部。出烟口用铜钱纹的镂空砖雕阻塞，既漂亮又有用，还能避免小动物钻入。这种做法也造就了紫禁城的冬天烧炭取暖、但不见一个烟囱的现象。需求阐明的是，坤宁宫西北角有一个烟囱，但这是清代萨满教祭祀活动中，煮肉排烟的专用通道，与冬天取暖无关。
由于有火地体系，使得帝王们在室内感觉暖意融融。如乾隆皇帝在《冬夜偶成》一诗中就写道：“人苦冬日短，我爱冬夜长。皓月悬漫空，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。”道光皇帝在《养正书屋全集》中写有这样的诗：“花砖细布擅奇工，暗热松枝地底烘。只疑春煦青，闭眼常觉体冲融。形参鸟道层层接，理悟羊肠面面通。荐以文茵饶雅趣，一堂暖气着帘栊。”在这儿，“鸟道”、“羊肠”即为地下供暖的通道。
手炉为宫中冬天取暖必备的用具之一，其原料一般为铜质或搪瓷质。手炉的体积较小，内装有炭火，可手捧或放入袖内，以用于取暖。故宫藏黑漆描金开光山水图手炉，长约18.4厘米，宽约12.9厘米，高约14厘米（不含木质提梁）。其造型好像两朵对接的云朵，周围面则以黑漆为底，并用中国传统彩漆描金法绘出山水楼阁、绿树飞鸟等图画。此手炉侧壁含表里两层，内层为铜胆，以贮木炭；外层为木胎，以髹彩漆。手炉的盖面，为铜丝织造而成的罩网，基本功能是通风换气。运用此手炉时，往炉内加燃炭，炭火发生的热量（高温）传到铜内胆，铜内胆再将热量传给木外胆（适温）。运用者双手捧炉，即可感到温暖舒适。
宫殿绘画中可见手炉在冬天的广泛运用。如故宫藏绢画《胤禛妃行乐图轴》之“裘装对镜”中，制作的是宫中仕女冬天的日常日子场景。画面中，一位面庞姣好的妇女，倚坐在榻上歇息。佳人身着蓝色裘装，腰系玉佩，一手持铜镜对照，另一手则搭于暖手炉上御寒。此手炉为提梁式，便于带着。手炉为浅绿色，上绘枝叶纹。不只造型漂亮，还有利于手炉下部多放炭，以发生更多热量。
清代宫殿造办处制作手炉的档案比较丰富。如《雍正九年各作成做活计清档》载：时年（1731）十二月十九日，“宫殿监督领侍陈福，副侍刘玉、苏培盛，交来拄杖一根、手炉二件、食物一匣。传：着将拄杖配竹筒，俱用棉花塞垫包裹黑毡。”又如《乾隆元年各作成做活计清档》载：时年（1736）六月二十三日，司库佛保来说，重华宫传用部分用具，其间包含“提梁铜手炉二个”。
冰冷的冬天，宫中日子离不开饮用热水。火壶便是给水“保温”必不可少的用具。故宫藏银提梁方火壶即为当年运用的什物之一。此火壶首要组成部分包含：前方的壶嘴、中心的壶体（带提梁）、后方的手柄。壶体顶面有两个圆形的开口，前面的为送炭口，后边的为注水口。送炭口下面衔接竖向内胆，内胆底部为栅栏式，可使燃尽的炭末落入壶底。壶体正面有出炭口，用于铲除壶底的炭末；出炭口外表有雕刻纹饰，既漂亮，又能通风助力炭火焚烧。内胆与壶体之间有较大空间，用于盛装热水。
《胤禛妃行乐图轴》、《弘历岁朝行乐图》等宫殿绘画中，也可见火壶。如《弘历岁朝行乐图》中的银火壶，坐落乾隆帝周围的茶架上。架子上还放有茶叶罐、茶盏、茶壶、水缸等用具。此图中的火壶，提梁与火壶底座连为一体，且为金质，集奢华与便利于一体。
内务府造办处也有不少关于火壶的档案。如《雍正七年各作成做活计清档》载：时年（1729）九月六日，宦官刘希文传旨，“着做锡火壶一件，其样式着海望（清代大臣）斟酌做，钦此”。又据《乾隆六年各作成做活计清档》载：时年（1741）十月七日，总管刘沧洲、领袖曹进孝交器物多件，含“银火壶一件（重九十四两）”、“西洋提梁银圆火壶一件（连座重一百零三两）”。
火盆也是宫中取暖用具之一，其原料多为铜或掐丝搪瓷，内放燃炭。如故宫藏掐丝搪瓷八吉利纹火盆，口径约52厘米，高约21厘米，三足底。火盆面周圈以天蓝色搪瓷釉为底，面上饰以轮、盖、罐、伞、螺、鱼、花、肠等八种吉利纹。火盆转移便利，因此可用于前朝（工作区）及内廷区域（日子区）。故宫的前朝没有火地，取暖的首要用具为火盆。如《乾隆六年各作成做活计清档》载，时年（1741）十二月初三，宦官高玉等交“铜火盆巨细五十八件、火盆罩巨细三十四件”。该档案又补载：乾隆七年（1742）正月初九，宦官高玉等传旨，“太和殿、中和殿着添火盆，照着养心殿现安之，火盆样式放大些成造”。太和殿、中和殿均为皇帝举办重要礼仪活动的场所，乾隆帝要求添加火盆，以确保冬天在殿内举办活动时的取暖需求。
宫中内廷区域运用火盆取暖，可见于宫殿绘画中。如故宫藏《弘历岁朝行乐图》，制作的是乾隆帝与诸皇子迎新年的场景。画面中，乾隆帝坐在内廷某宫殿屋檐下，一手抱着皇子，一手击打涵义“吉庆有余”的磬，双脚则搭靠在座椅前的火盆上。其周围拥簇着多位皇子，其间左前方的一位身着粉彩袍的小阿哥，兴味盎然地蹲在地上，靠着火盆，一手拿着柏枝，另一手则将柏枝放入火盆焚烧。柏枝焚烧可发生一种特别的香气，有除倒霉、驱邪魔等涵义。除夕夜烧松柏枝，此做法称“熰（ǒu）岁”。明人刘侗、于奕正的《帝京景象略》有相似记载：“夜以松柏枝杂柴燎院中，曰烧松盆，熰岁也”。
造办处有制作火盆的档案记载。如《雍正二年各作成做活计清档》载：时年（1724）三月三日，“总管宦官张起麟传做（入铜作）火盆灯三个、火盆三个、灯罩三个、遮火三个，记此。”又如《乾隆四年各作成做活计清档》载：时年（1739）十二月初三，“宦官胡世杰交掐丝搪瓷火盆一件（随镶嵌紫檀木座）、掐丝搪瓷有罩盖葵瓣火盆一件。传旨：将掐丝搪瓷火盆并座子，着拾掇，送进其座子上，如少镶嵌处，俟驾幸圆明园时再行粘补；有罩盖葵瓣火盆，配一高楠木六方座；钦此。”
除了以上这些供暖设备，冬天的宫中，为避免墨汁冰冻，古人还在砚台下供给热水、炭火等“辅热”资料，并装入盒匣中，与砚台组成全体。如故宫藏歙石掐丝搪瓷盒长方暖砚，长约19厘米，宽约15厘米，高约16厘米，首要由砚盒、两方歙石砚台、顶盖组成。砚盒周圈及顶盖饰有云龙及海水江崖纹饰，底座则为铜镀金錾花双龙纹饰。砚盒内外表上部周圈有凹槽，大多数都用在放置砚台。砚台下方，则为热水。热水发生的热量可使砚台里的墨汁不时坚持液态，有利于书写人员在冬天正常蘸墨写字。
紫禁城帝王冬天运用暖砚的场景可见于宫殿绘画。如故宫藏《乾隆皇帝朝服像》中，乾隆帝头戴冬吉服冠，身着冬天龙袍，正襟危坐于书案前。其穿戴，可反映此刻正处冰冷时节。书案上摆设有暖砚、瓷水盂、书本、纸张、镇尺、瓷瓶等物。乾隆帝左手扶案，右手执笔，预备将书本中的名言佳句，抄写于纸张上。
值得注意的是，书案上的暖砚造型，相似于上述歙石掐丝搪瓷盒长方暖砚，但画中的暖砚，盒匣周圈为金色装修，再加上匣顶及盒盖的錾花工艺装修，凸显出皇家用品的气度。
造办处制作暖砚的史料也比较丰富。如《雍正九年各作成做活计清档》载：时年（1731）七月十一日，宦官王明贵交来（入铜作）“铜烧古方形暖砚二方、圆形 暖砚二方”，期望“烧古见新”。另《乾隆六年各作成做活计清档》载：时年（1741）六月二十六日，宦官高玉等交来“铜镀金五龙暖砚一方、铜镀金六龙暖砚一方”，并传旨“着刻乾隆年制”。再如《乾隆十六年各作成做活计清档》载：时年（1751）十一月十二日，宦官胡世杰文传铜暖砚一方，并传旨“着照此砚把戏样式，做法收小些，做暖砚二方，先做样呈览，钦此”。