Cách đây 3.000 năm con người đã tạo ra máy điều hòa làm mát không khí trong nhà, ngay trên sa mạc, mà không cần sử dụng đến nguồn điện, và không gây tiếng ồn.
3.000 năm trước người dân vùng Yazd, Iran đã được sử dụng điều hòa rất tiện nghi. Các trục điều hòa trong nhà lặng lẽ tỏa hơi mát giúp người dân địa phương được mát mẻ trong suốt mùa hè. Giống như những người lính với bờ vai vuông vức, các trụ điều hòa đứng sừng sững trên đường chân trời ở trên nóc toà nhà. Đó chính là những chiếc điều hòa không khí thời cổ đại.
Trong nhiều thế kỷ, những tòa tháp bằng gốm cao vút với các cổng điều hòa thu gió giúp điều hòa không khí trong nhà. Những tháp gốm này có tên là Badgirs, nghĩa đen là những tòa tháp đón gió trong tiếng Farsi. Chúng được sử dụng rộng rãi ở Yazd của Iran. Đây là một trong những thành phố khô và nóng nhất thế giới.
Là một phần của cơ sở hạ tầng thành phố, những tòa tháp này giúp làm mát bên trong các ngôi nhà và tòa nhà. Chúng giữ lạnh những đồ dễ hư hỏng, và bơm không khí lạnh vào những buồng của toà nhà. Ở một khía cạnh nào đó, những chiếc điều hòa cổ này tốt hơn điều hòa ngày nay. Badgirs chạy tự động, không cần nguồn điện, thậm chí không cần gió thổi. Chúng không gây ồn ào. Tuy nhiên, ngày nay, Badgirs đã bị thay thế bởi các máy điều hòa hiện đại nhưng ồn ào và tốn kém.
Có lẽ sự khéo léo và đơn giản của các giải pháp làm mát cổ xưa xứng đáng được nghiên cứu ứng dụng lại. Chúng thậm chí có thể truyền cảm hứng cho những đột phá mới sắp tới. Chẳng may nếu mất điện, thì các Badgirs sẽ giúp chúng ta không phải chịu cái nóng nực của mùa hè.
Máy làm mát miễn phí
-
- Hình ảnh tháp gốm đón gió đa chiều Bagird ở Yazd, Iran. (Ảnh: Athikhom Saengchai/Shutterstock qua Epochtimes)
Ở các thành phố hiện đại, đặc biệt là vào mùa hè, điều hòa nhiệt độ rất cần thiết. Nhưng nó khá ồn ào và tiêu tốn một lượng lớn năng lượng khiến nhiều người không chấp nhận được.
Một giải pháp đơn giản có thể được tìm thấy trong quá khứ xa xôi. Đó là một loại thiết bị làm mát thụ động, sử dụng gió và dòng đối lưu thay vì điện để làm mát không gian sống, chính là tháp gốm làm mát - Badgirs.
Những tòa tháp giống như ống khói này đã được sử dụng ở vùng khí hậu sa mạc ngay từ 3.000 năm trước. Ở những vùng khô cằn như Yazd trên cao nguyên Iran, nhiệt độ trung bình lên tới 38 độ C vào tháng 7, trong khi lượng mưa trung bình hàng năm là 49 mm. Tuy nhiên, ngay cả ở đây thì vẫn có gió, đó là lúc các tháp gió phát huy tác dụng.
Sức gió mỗi nơi mỗi khác, chính vì thế các tháp gốm được thiết kế phù hợp với đặc điểm các cơn gió ở địa phương. Ví dụ, ở Yazd, nơi vẫn còn nhiều tháp gốm vẫn còn đang hoạt động. Các tháp gốm có nhiều loại thiết kế khác nhau. Có cái một mặt, hai mặt, bốn mặt hoặc hình bát giác. Chúng có cấu tạo nhiều góc vuông riêng biệt để ép đổi hướng gió đi xuống thay vì thổi xung quanh.
Không khí càng lên cao càng ít bụi. Tuy nhiên vẫn không thể tránh có bụi lọt vào, nhưng hạt bụi lọt vào ống gió sẽ lắng xuống. Nên nhiều tháp đón gió ở Yazd có trang bị bộ lọc bụi. Đôi khi các tháp gió có lắp cửa để giữ ấm vào mùa Đông.
Thực tế là có rất nhiều thiết kế đón gió. Một số thiết kế để đấy không khí nóng ra ngoài thay vì đón gió mát vào trong. Phiên bản tiêu biểu của thiết kế làm mát này là ở Meybod, cách Yazd khoảng 50km.
Một loại nữa cũng phổ biến có nguồn gốc từ Ai Cập, gọi là Malaaqef. Loại tháp gió này có các cổng nạp và xả đối xứng, tạo thành hình tam giác vuông. Có rất nhiều thiết bị đón gió khác nhau.
Ống khói ngược
Phương Tây có lò sưởi và ống khói là trung tâm của ngôi nhà, mang lại sự ấm áp, cho phép không khí nóng thoát ra phía trên. Nguyên lý này hoạt động ngược lại ở dạng tháp gió, hút không khí lạnh hơn từ trên cao xuống, cho phép nó đi xuống tòa nhà, làm không khí mát hơn, do sự thay đổi nhiệt độ.
Tương tự như ống khói, không khí bên trong được dẫn theo chiều dọc, xuyên qua lòng đất hoặc kênh ngầm để làm lạnh không khí trước khi toả ra các buồng của toà nhà. Áp lực gió giúp đẩy không khí xuống dưới, và được các lực đối lưu khác hỗ trợ việc lưu chuyển và làm mát không khí.
Lực hướng xuống thụ động này được gọi một cách thích hợp là hiệu ứng ống khói. Nó cho phép các Badgirds hoạt động ngay cả khi gió không thổi mạnh.
Ngược lại với cách hoạt động của lò sưởi, không khí mát hơn từ phía trên được lưu thông khắp tòa nhà trước khi thoát ra qua một cổng khác ở trên.
-
- Hình ảnh tháp gốm đón gió đa chiều ở Kerman, Iran. (Ảnh: Bernard Gagnon/CC BY-SA 4.0 qua Epochtimes)
Lấy hơi mát từ lòng đất
Cũng giống như con người ngày nay, đặc biệt trong những đợt nắng nóng mùa hè, người xưa phải cất giữ đồ uống lạnh và đồ dễ hỏng ở nơi lạnh. Tuy nhiên, do thiếu hệ thống làm lạnh như hiện đại nên họ đã đào các hầm lạnh xuống dưới lòng đất.
Ở đây, đất hoặc kênh ngầm sẽ duy trì nhiệt độ lạnh giá không đổi, được điều chỉnh bởi quán tính nhiệt. Ở độ sâu như vậy, cái lạnh từ mùa đông trước không bao giờ tan đi hoàn toàn. Do đó, cái lạnh kéo dài sang mùa hè, dẫn đến tình trạng không khí mát sâu quanh năm.
Badgirs thường được kết nối với những buồng lạnh dưới lòng đất gọi là Qanats. Và, khi không khí khô nóng từ trên cao đi xuống và qua các buồng ngầm lạnh này, nó sẽ trải qua quá trình làm mát rất hiệu quả. Nghĩa là, nhiệt từ không khí được hấp thụ khi xảy ra hiện tượng bay hơi, làm lạnh không khí. Điều này còn có tác dụng làm ẩm không khí, giúp không gian sống trở nên dễ chịu hơn.
Các thành phố cổ giữ sự mát mẻ như thế nào?
-
- Các tháp gió giúp các nhà băng truyền thống giữ độ mát. (Ảnh: Claudiovidri/Shutterstock qua Epochtimes)
Ở Yazd, các tòa nhà chủ yếu bằng gốm được ép chặt với nhau, trần nhà cao được thiết kế để tối đa hóa diện tích bóng mát. Có những tòa tháp được gọi là Tekhtubush, tương tự như các giếng trời của người La Mã, kết hợp với nhau để che mát sân trung tâm một cách khéo léo, giữ cho mặt đất luôn mát mẻ. Có những đài phun nước nằm ở trung tâm, trên thực tế, là những ống khói đảo ngược theo đúng nghĩa đen, làm mát môi trường xung quanh.
Trong khi đó, những bức tường đá có tác dụng điều chỉnh nhiệt một cách thụ động - sử dụng quán tính nhiệt để truyền nhiệt độ ban đêm lạnh giá, điển hình ở các sa mạc của Iran, vào vùng khí hậu ban ngày. Ngoài ra, vô số mái vòm khắp Yazd giúp không khí trong nhà được lưu thông. Kết hợp Badgirs vào hệ thống này giúp hoàn thiện thiết kế cơ sở hạ tầng tổng thể. Nó tạo ra một máy điều hòa không khí thụ động, yên tĩnh và tự do.
Badgirs là tiêu chuẩn cho điều hòa không khí vào thời cổ đại. Chúng thậm chí còn được coi là biểu tượng địa vị cho những người có đủ khả năng chi trả. Mặc dù hàng trăm công trình vẫn còn tồn tại - ở những nơi như Iran và Ai Cập - nhưng phần lớn chúng đã bị các kiến trúc sư lãng quên vào cuối thế kỷ 20. Trong khi đó, máy điều hòa hiện đại ồn ào hơn, tiêu tốn nhiều điện năng hơn lại chiếm ưu thế.
Tuy nhiên, gần đây các nhà thiết kế hiện đại đã học từ lịch sử. Nhìn lại những chiếc tháp đón gió, họ tìm thấy nguồn cảm hứng cho những thiết kế mới. Ví dụ, PNC PLAZA ở Pittsburgh đã áp dụng nhiều thiết kế cổ xưa về động lực học vào ống khói năng lượng mặt trời. Đây có thể sẽ là câu trả lời với nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp thân thiện với môi trường trong kiến trúc.
Theo Epochtimes
Lê Na biên dịch
