اختراعی با قدمت دوهزار سال| یخچال هایی در دل کویر

نوابغ ایرانی- 1؛

یخچال ها، خنک کننده های تبخیری کهنی هستند که حدود 400 سال پیش ازمیلاد ابداع شده اند. در گذشته این سازه های مخروطی یا تخم مرغی غول پیکر یخ را برای تمام طول سال فراهم می کرده است.

خبرگزاری علم و فناوری آرتیو- هدا عربشاهی: اقلیم گرم وخشک نواحی مرکزی ایران، ساکنان این مناطق را از دیرباز به مبتکران و مهندسان زبده ای تبدیل کرده است که ازطریق نوآوری های شگفت انگیز درطول هزاران سال توانسته اند بیابان های ایران را به مناطقی مناسب برای زیستن تبدیل کنند. قنات، بادگیر و آب انبار ازجمله ابتکارات خلاقانه ای به شمار می روند که هوا را برای استراحت خنک و دلپذیر و آب را انبوه، شیرین و گوارا می کنند. اما شاید بتوان گفت یکی از خلاقانه ترین نوآوری های مردمان باستان این سرزمین اختراع سازه کوزه مانند غول پیکری است که کل فصل گرما، یخ و مواد غذایی تازه را برای مردم به ارمغان می آورد. وسیله ای که به آن یخچال (چاله پر از یخ) می گفتند. نامی که در زبان فارسی تا به امروز برای نامیدن دستگاه های خنک کننده مواد غذایی کاربرد دارد.

****

یخچال ها، خنک کننده های تبخیری کهنی هستند که حدود 400 سال پیش ازمیلاد ابداع شده اند. این سازه های مخروطی یا تخم مرغی غول پیکر کمک می کنند که یخ در ماه های سردتر ساخته و جمع آوری و درطول سال برای مصارفی چون نگهداری غذا و تهیه فالوده استفاده شود. یخچال ها ویژگی های مختلف و متنوعی داشتند. بعضی از آنها به سوراخ هایی در قسمت انتهایی مجهز بودند که هوای خنک به قسمت وسیع زیرزمین سازه که در آن یخ ساخته و نگهداری می شد، جریان یابد و سوراخ هایی در نزدیکی قسمت های فوقانی وجود داشت که هوای گرم ازطریق آنها به بیرون هدایت می شد. معمولاً برای اطراف این یخچال ها دیواره هایی ساخته می شد تا آبی را که برای یخ سازی استفاده می شد همواره زیر سایه نگه دارند. همچنین دیواره های بسیار ضخیم ضدآب و مقاوم در برابر حرارت از ملاتی به نام ساروج ساخته می شد. ساروج مخلوط خاصی از ماسه، خاک رس، سفیده تخم مرغ، آهک، موی بز و خاکستر است.

بسیاری از این بناهای نبوغ ایرانیان باستان هنوز هم پس از گذشت صدها سال وجود دارند. یکی از دردسترس ترین این یخچال ها نزدیک نارین قلعه در میبد، استان یزد است، اما در شهرهای دیگری چون یزد، کرمان و ابرکوه هم نمونه هایی از یخچال ها را می توان دید.

تصویر1- یخچال ابرکوه، استان یزد- عکس از هدا عربشاهی

ویژگی های ساختاری یخچال

یخچال های سنتی ایرانی همواره موضوع جذابی برای معماران، مهندسان، فیزیکدانان، مورخان و باستان شناسان بوده اند. یکی از مطالعات اخیری که درباره این سازه های گلی انجام شده است را شرکت معماری Max Fordham R+I در انگلستان انجام داده است. هدف از این مطالعه جامع، درک بهتر شیوه های به کاررفته در یخچال ها برای استفاده از آنها در طراحی سازه های کم مصرف امروزی است. 

این گروه از پژوهشگران از روش های مدل سازی عددی برای شبیه سازی انتقال های حرارتی مختلف که فرآیندهای یخ سازی و ذخیره سازی یخ را کنترل می کنند استفاده کرده اند و توانسته اند مقدار یخی را که می توان ساخت و مقدار یخی را که می توان طی یک سال نگه داشت تخمین بزنند.

یخچال میبد

یخچال ها در سراسر ایران در مناطقی یافت می شوند که شرایط اقلیمی در آنها به گونه ای است که امکان یخ زدن آب طی زمستان وجود دارد یا می توان یخ و برف را از مناطق کوهستانی مجاور تهیه کرد. یکی از مناطقی که با این ویژگی ها سازگاری کامل دارد شهر میبد در فلات ایران است با یخچالی که قدمتش حدود 400 سال گزارش شده است.

این مجموعه شامل حوض کم عمق یخ سازی است که هرشب از طریق آبراه آب شیرین قنات پر می شد و دیوار سایه بان، حوض را در برابر گرمای خورشید زمستانی با زاویه کم محافظت می کرد. ارتفاع گنبد بخچال میبد حدود 15 متر و عمق گودالش حدود 5 متر است. ضخامت دیواره های گنبد در قاعده حدود 2 متر و در بالای آن حدود نیم متر است و سوراخی به عنوان دریچه در آن تعبیه شده است. بعضی منابع گزارش می دهند که سطح بیرونی گنبد را با لایه ضخیمی از کاهگل پوشانده بودند تا به عنوان عایق، محفظه را از گرمای خورشید محافظت کند. اقلیم یزد، همانند سایر نقاط بیابانی مناطق مرکزی ایران، بسیار خشک و دارای تابستان های گرم و زمستان های سرد است و میانگین بارندگی در این استان سالانه کمتر از 100 میلی متر در سال است.

دمای هوای این منطقه در شب های زمستان می تواند حتی به 5- درجه سانتی گراد و در روزهای تابستان تا 45 درجه سانتی گراد برسد. شیرکوه با ارتفاع 4هزارو75 متر در بلندترین نقطه اش از سطح آب های آزاد، در استان یزد، در فاصله 20 کیلومتری شهر تفت، منطقه سردسیر و یخبندانی این استان کویری است.

تولید یخ

همان طورکه گفته شد پیرامون سازه یخچال، حوض کم عمقی زیر سایه دیوار سایه بان ساخته شده است. طی روزهای زمستان، آب ازطریق قناب وارد این حوض می شد و درطول شب، تمام آب داخل آن به تدریج، منجمد می شد. هر صبح کارگران، این یخ ها را به گودال مرکزی داخل یخچال انتقال می دادند و مجددا مسیر انتقال آب را به حوض باز می کردند. این کار در تمام فصل سرد انجام می شد تا کل گودال مملو از یخ شود.

مساحت حوض یخ سازی در یخچال میبد تقریباً 400 مترمربع است. برای این اندازه، نتایج شبیه سازی سالانه نشان می دهد که مقدار کل یخ تولیدشده طی فصل زمستان معادل 50 مترمکعب بوده که حجمی معادل 3میلیون قالب یخ امروزی و برابر با حدود 20درصد از اندازه گودال در پایه گنبد ذخیره یخ است.

(تصویر 2- یخچال میبد- عکس از هدا عربشاهی)

ذخیره یخ

گفته می شود که از یخ این یخچال، هم به عنوان مخزن ذخیره مواد غذایی عمومی شهر و هم برای عرضه به مردم به صورت خرده فروشی به دست یخ فروش های دوره گرد استفاده می شد. و ازاین رو، مدیر یخچال بسیار مشتاق بوده است که تا حد ممکن یخ را حفظ و از ذوب شدن آن جلوگیری کند. سرعت ذوب یخ در انبار یخ به عوامل مختلفی چون متغیرهای آب وهوایی ازجمله دما و شدت نور خورشید، خواص حرارتی سازه یخچال و نحوه مدیریت ساختمان بستگی داشته است. شبیه سازی های حرارتی دینامیک سه بعدی برای بررسی انتقال حرارت در این یخچال نشان می دهد که برای دیواره های خشتی با ضخامت 1 متر به علاوه عایق کاهگلی با ضخامت 1 متر، مقدار انتقال حرارت برابر با 0.1 وات /مترمربع در کلوین و ارزش جرم حرارتی برابر با 150 کیلوژول/مترمربع در کلوین است. برای رسیدن به این مقادیر در سازه ای امروزی به دیوارهایی با سطح پوشیده از 100میلی متر بتن به اضافه 400 میلی متر عایق پلی استایرن نیاز است.

همچنین با فرض اینکه گودال ذخیره یخ تا ماه ژانویه (اوایل بهمن) به طور کامل پر می شده است، نتایج مدل سازی ها نشان می دهد که در وضعیت دیواره های خشتی با ضخامت نیم متر به اضافه عایق کاهگل به ضخامت نیم متر تقریبا 20 درصد از یخ تا سپتامبر (اوایل شهریور) ذوب می شد و این یعنی تا شروع فصل جدید سرما، یخچال همچنان از ذخیره کافی یخ برخوردار بوده است.