古波斯風塔.完美無碳空調
《華商世界雜誌第52期》
前言
在伊朗中部的歷史古城——亞茲德(Yazd),4000年前就有古老空調系統--風塔(wind catcher),不需用電,只靠著塔頂的通風降溫,加上運用塔下水池的散熱,達到清涼效果。亞茲德擁有波斯建築的風貌,也是伊朗的風塔之城,2017年被聯合國教科文組列為世界遺產。
本文
古埃及和波斯帝國的建築師,都曾巧妙地運用風力,為建築物保持涼爽。如今,隨著環保意識持續升高,愈來愈多人尋求零排放的冷卻方式,數千年前即已出現的「風塔」(wind catcher),或許是理想的解決方案。
位於伊朗中部沙漠地區的歷史古城亞茲德市(Yazd),是古波斯帝國的聖城,當地擁有許多令人驚豔的古代工程奇蹟,包括古代冷氣機——「風塔」(wind catcher)、地下冷藏室——「冰倉」(yakhchal)及沙漠地底灌溉系統「坎兒井」(Qanat),甚至還有郵政快遞系統,比美國的郵政服務早了2000年。
亞茲德三種獨特波斯建築模式——冰倉、坎兒井及風塔
亞茲德曾是絲路的驛站,中亞和印度間的絲織品與地毯曾在此轉運。在蒙古征戰的過程中,許多藝術家及學者紛紛至此避難,因而造就特色的文化風貌。此外,亞茲德位於荒漠之中,可說是伊朗最乾旱的城市,夏天氣溫可達攝氏50度,一年雨量只有60毫米。為了在乾旱的沙漠中生存,自古波斯時代開始,亞茲德就發展出三種獨特的波斯建築模式--冰倉、坎兒井及風塔。
古代冷卻系統,高聳的「冰倉」
「冰倉」以隔熱效果很好的土坯建造,強厚達兩公尺。早在西元4世紀,伊朗人就能在沙漠中保存從高山取得的冰塊,高高的封口能抽取地下的冷空氣,並運用水蒸發吸熱的原理減緩地下冰窖冰塊溶解的速度。冰倉這個冷卻系統常與「坎兒井」的地下水道並用,使冰塊也能在夏天保存使用。
獨特的「坎兒井」系統抽取地下水
波斯花園中,「水」是主角,在沙漠地區的水儲存及完全利用,就是很重要的課題,「坎兒井」的設計因此應運而成。坎兒井的設計深達地下兩百到三百公尺,是沙漠地區相當特殊的地底灌溉系統,除了將水資源儲存起來,在冬天遇到零下低溫,地底就會結冰,在夏天來臨時,地底冰融,結合風塔,天然空調開始發揮作用。
亞茲德運用獨特的坎兒井系統抽取地下水,見證了人類如何依靠有限的資源在沙漠中生存。當然,沒有「坎兒井」,就沒有波斯花園了。
「風塔」產生自然通風和被動冷卻
「風塔」通常位於建築物的屋頂上方,造型有長方形、圓形、方形、八角形等。過去,這是當地不可或缺的建築結構,讓人們能夠居住在炎熱乾燥的伊朗高原。亞茲德市在2017年被聯合國教科文組織(UNESCO)列為世界遺產,原因之一正是此地保留大量的風塔。
為了更好地「捕捉」到四面八方的風,風塔做成鏤空的設計,無論風力多麼微弱,都會透過鏤空的風塔將室內的熱空氣抽走,這樣便會因為室內的氣壓降低後形成負壓,從而將室外的清涼新鮮的空氣透過門窗的縫隙引入室內,一路導引到地下室。風塔的室內部分是懸空的,下面建有「坎兒井」延伸出來的水道及屋內的水池,熱風經過塔身降溫(塔身越長,降溫效果越好),吹到屋內水池上再次降溫之後,就會產生清涼效果,風塔會持續導引上空的氣流進到屋內,變成天然空調系統。風塔將空氣壓差、架構取向和活水結合使用,有助於在嚴苛的沙漠環境下調節日夜溫度。風塔可造成室內、室外的溫差達30度之多。
風塔廣泛用於伊朗,北非和波斯灣周圍的西亞國家
風塔是地處荒漠的亞茲德最具有特色的建築,用於在建築物中產生自然通風和被動冷卻。風塔廣泛用於伊朗,北非和波斯灣周圍的西亞國家,並且已經使用了三千多年。
研究人員指出,風塔的形狀、高度、開口方向、數量、內部葉片的配置,與房屋的格局,都須仔細安排,以提高風塔的降溫能力。
杜拉塔阿巴德花園有亞茲德最高的風塔
伊朗老祖先4000年前就懂得結合地理環境資源,創造綠能建築,亞茲德因此被稱為風塔之城,在2017年被聯合國教科文組織列入世界遺產。
在清真寺、澡堂等公共場所,往往有多座風塔共同構成「中央空調系統」。風塔越高大,其收集的氣流越多,風量越大,自然冷卻效果就越好。
亞茲德最高的風塔33公尺,座落在當地最大的杜拉塔阿巴德花園(Dolat-abad Garden)中,這座風塔外觀呈八角形,一樓是兩層高的大廳,四周鑲嵌彩色玻璃花窗,有噴水池連結到外頭的水渠,也因為波斯建築風貌,加上完全跟高科技無關聯的天然空調,成為觀光景點。
古埃及利用自然風為建築物降溫
利用自然風為建築物降溫的歷史,可以追溯到三千多年前;美國猶他州韋伯州立大學(Weber State University)的研究人員索伯格(Chris Soelberg)和里奇(Julie Rich)指出,為了在炎熱的沙漠環境中創造舒適的生活環境,古埃及的建築物採用厚實的牆壁,窗戶不面向太陽,且開設通風口面對盛行風,並在另一側開口,讓空氣流通。
部分人士認為,波斯文明持續改良風塔的結構,達到更好的降溫效果;伊朗德黑蘭伊拉姆大學(Ilam University)的桑格德(Parham Kheirkhah Sangdeh)正在研究如何將風塔應用在當代建築,他表示,這種零化石燃料的冷卻方法很可能會再次興起,且已開始出現在許多西方國家,儘管形式不如伊朗那麼壯觀。
伊朗建築歷史學家比茲利(Elizabeth Beazley)表示,現代冷卻技術,是伊朗傳統方法退化的原因,但空調通常由化石燃料提供電力,並使用冷媒,會產生大量溫室氣體。他指出,無論從文化的重要性和節能的觀點來看,風塔都有進一步推廣的空間。
不需使用電力的環保降溫方式
風塔不需使用電力,因此這種降溫方式不僅環保,還具有成本效益。目前,一般機械式空調消耗的電力,已占全球總用電量的1/5,在倡導節能的風潮推動下,從古代流傳下來的風塔,成為愈來愈有吸引力的選項。
全球綠能意識提升,如何減少碳足跡是當務之急。而先人的智慧,則是我們可以慎重思考的參考依據。
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