Što možemo o klimatiziranju prostora naučiti od prirode i drevnih civilizacija

I prije nego što su električna energija i mehaničko hlađenje postali uobičajeni, drevne civilizacije su razradile dovitljive tehnologije za ublažavanje vrućine, od korištenja energije vjetra, isparavanja vode, do domišljatih arhitektonskih rješenja koja maksimiziraju tok zraka.

Tako se jedna od tehnologija korištena u Perziji, Egiptu i na Bliskom Istoku odnosila na hvatače vjetra i kanaliziranje prirodnog povjetarca u prostore za stanovanje gradnjom visokih tornjeva s otvorima na različitim razinama. Sile koje su tjerale zrak kroz i niz takve strukture su bile vjetar i promjena potiska u funkciji temperature, obzirom da se topliji zrak diže iznad hladnijeg zraka. Zrak bi na svojem putu kroz unutrašnjost zgrade ponekad prelazio preko podzemnih bazena vode za daljnje hlađenje, dok bi se ugrijani zrak dizao i napuštao zgradu kroz drugi toranj ili otvor potpomognut tlakom unutar zgrade.

Isparavanje vode je klima uređaj prirode, jednostavna i učinkovita tehnologija hlađenja koju su koristile mnoge civilizacije u povijesti, primjerice vlaženjem prostirki ili zastora vodom i njihovim vješanjem na prolaze ili prozore. Prolaskom kroz mokre površine zrak bi se znatno ohladio i ublažio vrućinu. Inženjerska čuda starog Irana uključuju između ostalog i podzemne akvedukte koji su svježu vodu iz planinskih izvora dovodili do otvora na nižoj razini, uvijek pod optimalnim nagibom da se istovremeno izbjegne erozija i omogući tok, za potrebe opskrbe vodom, navodnjavanja i kreiranja poznatih perzijskih vrtova. U kombinaciji s hvatačima vjetra također za snižavanje temperatura unutarnjih prostora, stvaranje leda i njegovo čuvanje kao i držanje hrane tijekom godine u pustinjskoj klimi u tzv. ledenim jamama iznad kojih su se uzdizale visoke konične strukture od izolirajućih materijala s otvorom na vrhu, gdje su se zakoni fizike iskazivali na djelu.

Kada govorimo o energiji isparavanja vode, upravo tako stabla hlade zrak oko sebe, i predstavljaju moćne prirodne rashladne uređaje. Ne hladi nas samo njihova sjena, već i evapotranspiracija, odnosno proces kojim transportiraju vodu iz tla kroz grane i lišće i isparavaju u zrak, što može smanjiti lokalnu temperaturu zraka do preko 8 stupnjeva Celzija. Stoga se stabla trebaju nalaziti tamo gdje mogu osigurati hlad ljeti, omogućiti sunčevu svjetlost tijekom zime i blokirati puhanje vjetra zimi, a način da se to postigne je sadnja listopadnog drveća na jugu zgrade i zimzelenog na sjeveru.

Konačno, drevni arhitekti su iskazivali iznimnu kreativnost u projektiranju konstrukcija koje su maksimizirale prirodnu ventilaciju, pa je grčki i rimski period poznat po arhitektonskim inovacijama kao što su dvorišta, otvorene kolonade i atriji koji su omogućavali provjetravanje i istjecanje toplog uz istovremeno uvlačenje hladnijeg zraka. Tradicionalna indijska arhitektura je koristila složene rešetke i perforirana sita za poticanje zračne struje.

U suštini je prirodno hlađenje nadahnuto načinom kojega koriste neki drugi organizmi koji uspješno preživljavaju u izrazito toploj klimi. Primjerice, termiti u svojim visokim nastambama u Africi uzgajaju kulture u donjim razinama svoje konstrukcije. Oni koriste precizno ugođenu ventilaciju dimnjakom za održavanje vrtova i prostora za život na određenoj temperaturi, vlažnosti i razini ugljičnog dioksida za sebe i svoje kulture. Podzemni podrum je najhladniji prostor koji se postiže putem evaporativnog hlađenja. Kako toplina ide prema gore kroz vrhove dimnjaka, hladan zrak iz podruma se vuče kroz mjesta za boravak i prolaze. Tako termalna masa, ventilacija kroz dimnjak, solarni dimnjaci i noćno ispiranje održavaju uvjete konstantnima u unutrašnjosti, dok temperature u pustinjskoj klimi variraju od preko 40 stupnjeva Celzijusa tijekom dana do gotovo ništice noću.

Različite civilizacije su općenito koristile pasivna solarna rješenja. Grci i Kinezi su projektirali cijela naselja pozicioniranjem građevine tako da ona ostane hladna tijekom ljeta i da se grije sunčevima zrakama tijekom zime. Kada je kuća okrenuta prema jugu, sunčev sjaj tijekom zime ulazi pod verandu, a ljeti krov pruža hlad, tako da južna strana kuće treba biti viša da bi uhvatila zrake zimskog sunca, a sjeverna niža da spriječi prodiranje hladnih vjetrova. Drevni Egipćani su koristili solarnu masu da zarobe sunčevu toplinu tijekom dana i oslobode noću kako bi se zagrijali.

Suočeni sa sve većim zagrijavanjem našeg planeta, elemente navedenih rješenja treba primjenjivati i danas kako bismo uz čim manju potrošnju energije osigurali ugodne uvjete u prostorima u kojima boravimo.

Prof. dr. sc. Lidija Runko Luttenberger, dipl.ing., Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet