Sieć podziemnych tuneli w Iranie. Skuteczna klimatyzacja, która działa bez prądu

Wymyślona ponad 2 tys. lat temu w starożytnej Persji instalacja wygląda, jakby ktoś zbombardował pustynię. Otoczone niewielkimi stożkami otwory przypominają leje po wybuchach bomb, jednak na inny sposób ich powstania wskazuje ich układ - otwory są rozmieszczone w regularnych odstępach, tworząc długie linie.

Tak z zewnątrz wygląda kanat – podziemny wodociąg, który w połączeniu z wieżami i łapaczami wiatru tworzy zaskakująco wydajny, działający bez prądu system klimatyzacyjny.

Jego skuteczność jest tak duża, że jest w stanie obniżyć temperaturę o kilkanaście stopni Celsjusza, a przed wiekami pozwalał na przechowywanie lodu – w warunkach Bliskiego Wschodu – przez cały rok. W jaki sposób został zbudowany i na jakiej zasadzie opiera się jego działanie?

Budowę kanatu zaczynano od znalezienia odpowiedniego miejsca u podnóża wzniesienia. Zdradzał je stożek aluwialny – miejsce, gdzie spływająca woda osadzała niesione drobinki skał czy ziemi. Z niżej położonych terenów prowadzono w jego stronę tunel, którego budowniczowie, aby zapewnić dopływ powietrza, w regularnych odstępach przebijali ku powierzchni pionowe otwory.

Zgromadzona wokół nich ziemia i skały tworzyły charakterystyczny stożek, dzięki któremu otwór był umieszczony nieco nad gruntem. Chroniło to podziemny tunel przed wpadaniem do środka przypadkowych, przedmiotów, przesuwanych po powierzchni np. przez porywisty wiatr.

Tunel prowadził do podziemnej studni, znajdującej się z reguły na głębokości 30-200 metrów. Najgłębsza znana instalacja tego typu sięga na rekordowe 270 metrów w głąb ziemi. Geniusz starożytnych budowniczych polegał na tym, aby spadek podziemnego tunelu był odpowiedni do zapewnienia przepływu laminarnego – bez fal i zawirowań.

Chodziło o to, aby płynąca woda poruszała się wystarczająco szybko, aby na dnie nie gromadziły się osady, a jednocześnie wystarczająco wolno, by nie powodować erozji i pogłębiania koryta podziemnego strumienia. Zazwyczaj oznaczało to konieczność utrzymania 1 metra spadku kanału na 1-1,5 km jego długości.

Tak zbudowana, podziemna instalacja, pozwalała w warunkach Bliskiego Wschodu na transportowanie zimnej wody na znaczne odległości - tunel nie tylko zapewniał niską temperaturę, ale ograniczał parowanie i straty wody podczas transportu. Gromadzono ją w miejscach zamieszkania w podziemnych cysternach, nad którymi wznosiły się wieże z łapaczami wiatru - wymyślonymi w Egipcie, ale udoskonalonymi przez Persów.

Były to instalacje zapewniające cyrkulację powietrza w podziemnych pomieszczeniach, bazującą na efekcie Bernoulliego: szybki przepływ gorącego powietrza powodował spadek ciśnienia, który wykorzystywano do zasysania z podziemnych zbiorników zimnego powietrza.

Taka wymuszona cyrkulacja sprzyjała dłuższemu zachowaniu świeżości przechowywanej wody, a jednocześnie zapewniała dostęp do zimnego powietrza. Można było wykorzystać je np. w prostej, wykorzystującej podstawowe prawa fizyki instalacji, zapewniającej chłodzenie znajdującego się w pobliżu domu.

Z budowli takich słynie m.in. irańskie miasto Jazd, wpisane w 2017 roku na listę światowego dziedzictwa UNESCO. Mimo upałów, jego mieszkańcy od stuleci mają dostęp do bardzo skutecznej, działającej bez prądu klimatyzacji. Podobne rozwiązania upowszechniły się na przestrzeni dziejów na rozległym obszarze rozciągającym się od Chin, poprzez Afganistan, po zachodnie krańce basenu Morza Śródziemnego, jak Maroko czy Hiszpania.

Współczesne badania wskazują, że połączenie kanatów i łapaczy wiatru pozwala na budowę instalacji, obniżającej temperaturę w pomieszczeniach nawet o 16 stopni Celsjusza.