北京的冰箱

老舍笔下的“冰箱”

与今天我们使用的冰箱不同，那时候的“冰箱”，真的需要用到冰。它是用天然冰块冷藏食物的器具，内部装有冰块，利用冰融化时吸热，来抵消外部传入的热量。

清乾隆掐丝珐琅冰箱（图片来源：故宫博物院）

这种冰箱通常采用双层结构。外层是木板，内层衬有铅或者锡等金属材料，夹层之间填充锯末或者棉花用于保温。冰块放在箱内，与食物之间用带孔的隔板分开；冰融化后产生的水，则通过底部的泄水孔排出。为了进一步降低温度，有的冰箱外面还会覆盖湿布，利用水分蒸发带走一部分热量。

需要注意的是，宫廷冰箱的箱盖开有两个镂孔，意图冷气溢出纳凉，形成局部的凉意。这也许是为什么老舍会写道，拿出冰箱后便“不会受到暑气的侵袭”。而打开现代的冰箱门，则完全不能当空调用。

清代柏木冰箱（左）和溥仪在天津使用的木冰箱（右）

（图片来源：故宫博物院、伪满皇宫博物院）

这种装着天然冰的冰箱，主要用来冷藏食物、冰镇瓜果饮品，既能在炎炎夏日能保存一口清凉，也能延长食物保存的时间。古人很早就观察到，降低温度能够延缓食物腐败。从现代的食品冷藏原理来看，一个重要原因是低温能大幅延缓细菌、霉菌等微生物的分裂增殖速度。

当然，这种依靠天然冰降温的“冰箱”，温度控制谈不上持久，但在古代已经能够显著改善食物的保存条件。

冰箱这个词语不是舶来品，我们自古有之（曾叫冰鉴），如果直接储存液体就不好从侧面开门了，所以是顶部开口的。后来也演化出“柜式”的冰箱，外形上与现在的冰箱也较为类似。在词典里面，冰箱曾专指放天然冰块的老式冰箱，直到最近几十年人们才把“电冰箱”简称为“冰箱”。

冰从哪里来？

老舍笔下的冰箱，要靠天然冰来降温，那么问题来了：炎炎夏日，这些冰又是怎么来的？

答案很简单：把冬天的冰一直储存到夏天。冬冰夏用是一种很古老的技术，在中国有着悠久的历史。人们会在冬季从河湖中采集天然冰，再把冰块运进冰窖储存。

20世纪20年代，打冰人在冰窖里摆放冰砖。美国社会学家西德尼·甘博（Sidney David）拍摄（图片来源：杜克大学图书馆）

冰窖通常修建在地下或半地下，温度相对较低且稳定，还会辅以稻草等纤维材料进行保温。冰从固态变成液态需要吸收大量热量，因此只要冰窖中仍有足够的冰，内部就能在较长时间内维持接近0℃的低温环境，从而减缓剩余冰块的融化。

在中国古代，采冰、储冰要耗费大量的人力物力，因此在很长一段时间里，冰都是少数贵族才能享用的奢侈品。农事历书《夏小正》记载时令生产生活，其中三月“颁冰”，就是把冰分给大夫使用。这项礼仪接续的是二月“初俊羔”，也就是二月开冰献羔祭韭，祭祀司寒之神，祈求免受雹灾等。为了筹备这一工作，夏历12月开始就要取天然之冰，“凿冰冲冲，纳于凌阴”。长期以来，只有卿大夫及以上贵族，才有资格享用冰，所以贵族被称为“伐冰之家”，冰甚至成为了身份的象征。

北京冬季足够寒冷，河湖能够稳定结冰；到了夏季又炎热，因此很早就形成了冬季采冰、冰窖储存、夏季供应的完整体系。北京曾有不少专门储存天然冰的冰窖，比如故宫最多时有18座冰窖，主要建在水源附近，便于冬天从护城河、什刹海等掘冰储存，用来满足宫廷夏季的用冰需求。

故宫的冰窖如今被已被改造成特色餐厅，对外开放（图片来源：Wikipedia）

《四世同堂》还生动描绘了端阳节吃“冰碗”的场景：一大碗冰，上面覆着一张嫩荷叶，叶上托着鲜果等，以冰块垫住荷叶。盖一层荷叶，不仅为了点缀，也把冰块与上面的食物隔开。因为这些冰块来自于天然的护城河等地，可能带有一些不太卫生的杂质。

到了现代，单纯依靠冬季采集自然冰已经不能满足社会需求。能够不受季节限制的机械制冰机，也开始进入北京。今天很多北京人熟悉的饮料“北冰洋”，历史就和制冰有关。1936年，一家经营冷藏和制冰业务的制冰厂在北京建成，并配备了一套氨蒸发式制冰机。这家制冰厂后来就成为了北冰洋公司的前身。

1913年北京夏季运输冰块的马车停在储冰库房前。美国植物学家弗兰克·尼古拉斯·迈耶（Frank N. Meyer）在中国探险考察时拍摄（图片来源：哈佛大学图书馆）

 工人使用“T形冰镩”切取冰块（时间约为1924-1927年）（图片来源：杜克大学图书馆）

北京一处老式储冰棚内部（迈耶拍摄于1913年6月，图片源自哈佛大学图书馆）

图中地下为储冰坑，上方覆盖高粱编织的席子，席子表面及四周铺上厚厚的土层

电冰箱的出现

随着机械制冷技术进一步发展，电冰箱开始进入家庭，“冰”也逐渐不再是冰箱里的必需品。

电冰箱的原理是通过制冷剂循环，完成把热量传输到周围环境中去。制冷剂在冰箱内部蒸发时吸收热量，从而产生制冷效果，再经过压缩和冷凝过程，把热量释放到外部环境，再经过节流减压降温，重新进入下一轮循环。正是这种持续的热量转移，让电冰箱不用放入天然冰，也能维持低温。

1900年后，家用电冰箱开始走进人类生活，中国也开始从海外引进。1948年，冯友兰曾从美国带回一台电冰箱，后来捐给清华校医院。

钱学森先生在美国时，家中有一台压缩式电冰箱。1956年2月2日，钱学森还致信郭永怀，建议回国带电冰箱。“电冰箱也可带。北京夏天还是要冰箱，而现在冰块有不够的情形。”

钱学森在美国帕萨迪纳家中的压缩式电冰箱
（图片来源：《他日归来：钱学森的求知岁月》（英文译本：Return to China One Day: The Learning Life of Qian Xuesen））

钱学森致郭永怀的信，建议带回来电冰箱（图片来源：《钱学森书信》）

1965年北京生产的电冰箱（图片来源：中国科学院动物研究所）

竺可桢先生的日记记载，他在北京的家中曾一直使用装冰块的老式冰箱。直到1971年7月28日，夫人陈汲才在北京百货大楼购买了一台F70电冰箱，花了575元（大约相当于当时北京城镇居民人均可支配收入的1.8倍），生产单位为北京医疗器械厂，每月电费40度左右。购置原因是“夏天小菜不能搁置，搁置一天便坏不能食。”他记录7月28日室内气温28-30℃。即使到了1970年代初，对很多家庭来说，电冰箱依然是一件昂贵的大件商品。

家用机械制冷的冰箱在一开始并不是全用电的，有一种吸收式制冷的冰箱，可以在没有电的地方使用，以燃气或煤油燃烧的热量驱动制冷循环。电冰箱早期使用二氧化硫等制冷剂，存在泄漏造成人员中毒窒息的隐患。1928年氟利昂的发明解决了中毒隐患后，这种压缩式电冰箱才逐步得以普及。早期压缩机还有的布置在箱体顶部。

1925年量产的吸收式冰箱（Electrolux Group Archives, Sweden）和1927年问世的压缩式冰箱（伦敦科学博物馆）

北京的新“冰箱”

如今，家用电冰箱的冷藏室通常维持在0—4℃左右，冷冻室则一般设定在约-18℃。在这样的低温下，大多数微生物、致病菌的生长繁殖活动几乎停止，足以保障生鲜食品的储存品质。

但对于现代科学来说，-18℃还远远算不上“低温”。一些前沿研究需要把温度继续降低到零下两百多摄氏度，甚至无限逼近绝对零度，而这就需要借助更新、更极端的“冰箱”来实现。

中国科学院理化技术研究所已经自主建成液氦至超流氦温区大型低温制冷装备，温度可达-271 ℃。这套被称为 “超级低温工厂” 的国产低温设备，可为核聚变、超导加速器等前沿科学技术研究提供保障。

液氦-超流氦温区大型低温制冷系统的“冷箱”（图片来源：中国科学院理化技术研究所）

在量子计算领域，温度越低，热运动造成的干扰越弱，某些量子器件才能稳定运行。以超导量子计算研究为例，通常需要液氦温区约-269℃低温环境，再借助稀释制冷机进一步把温度降低到毫开尔文量级。这类稀释制冷机被称为量子计算使用的“超级冰箱”，能够把温度推进到量子物理实验所需的极低温区间。

利用氦两种同位素—³He/⁴He稀释制冷机是二十世纪六十年代中后期才在国际上实现的新型极低温制冷技术，为物理学研究物质的一些基本规律提供了强有力的工具。我国从1975年开始相关研制工作，并于1979年研制成功稀释制冷机。北京的一些科研院所近年还研制出大功率稀释制冷机，可稳定达到10 mK以下的极低温，可支撑超导量子芯片的运行需求。

老舍笔下，一块冬天储下来的冰，就足以让北平人躲过暑气；近百年后，北京科研人员追求的“冷”，已经到达接近绝对零度的毫开尔文温区的世界。从古代凌阴冰窖、老北京木质土冰箱，到近代的压缩机电冰箱，一直到超流氦大型制冷装备、量子计算依赖的极低温“冰箱”，它们解决的是同一类科学问题——如何让空间或物体保持足够低的温度。而制冷装备的迭代演变，正是人类制冷技术从食物保鲜走向前沿量子科技的典型缩影。