في ظل ارتفاع درجات الحرارة على مستوى عالمي بدأ الأكاديميون ومهندسو العمارة في الآونة الأخيرة في دراسة أنظمة التبريد، وعلى رأسها «مصائد الرياح» في الحضارات القديمة، مثل الحضارة الفارسية والمصرية القديمة باعتبارها وسيلة تبريد رخيصة وصديقة للبيئة وتصلح بدلًا عن مكيفات الهواء التي تستحوذ على خمس استهلاك العالم من الكهرباء.
ومن أجل ذلك اتجه الباحثون إلى المدن العتيقة التي اعتمدت هندستها على هياكل تبريد تحت الأرض، بالإضافة إلى التصميمات المعمارية للمنازل والبنايات التي كانت تعمل على مواجهة ارتفاع درجات الحرارة، فهل نحن بصدد عودة إلى الماضي؟ وهل سنضطر في المستقبل إلى الاستغناء عن أجهزة التكييف القابعة اليوم في منازلنا؟
كيف تساهم «مكيفات الهواء» في ارتفاع درجات الحرارة؟
عام 2019 نشرت صحيفة «الجارديان» البريطانية تقريرًا عن استخدام مكيفات الهواء، وكيف تساهم في احتقان أزمة المناخ من خلال أضرارها البيئية، وتناول التقرير الارتفاع الكبير في درجات الحرارة الذي شهدته مدينة نيويورك الأمريكية في شهر أغسطس (آب) 2019، وكيف يساهم ذلك في زيادة استهلاك الكهرباء بأرقامٍ قياسية خلال الموجات الحارة.
وحدات تبريد الهواء
تعد أجهزة تبريد الهواء من أعلى أجهزة استهلاك الكهرباء؛ إذ تستهلك وحدة التبريد الصغيرة، التي بالكاد تكفي لتهيئة طقس غرفة واحدة، طاقة تعادل استخدام أربعة ثلاجات، أما وحدات تبريد الهواء المركزية فتستهلك ما يعادل 15 ثلاجة، بحسب الجارديان.
وفي بكين، عاصمة الصين، كان 50% من استهلاك الكهرباء عام 2018 ناتجًا عن استخدام مكيفات الهواء خلال موجات ارتفاع درجات الحرارة التي عانت منها المدينة، أما بخصوص الاستهلاك العالمي، ففي عام 2019 كان هناك ما يزيد عن مليار وحدة تكييف بالعالم، وهو ما يعادل وحدة لكل سبعة أفراد على وجه الأرض.
وتشير التوقعات إلى أنه بحلول عام 2050 من المحتمل أن يكون هناك ما يزيد عن 4.5 مليار وحدة تكييف بالعالم، وتتوقع (هل فيه بيان؟) «وكالة الطاقة الدولية» أنه بحلول ذلك الوقت سيكون 13% من إجمالي استهلاك الكهرباء بالعالم ناتجًا عن استخدام مكيفات الهواء، وهو ما سينتج عنه 2 مليار طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن استخدام الوقود الأحفوري في توليد الكهرباء.
فإذا كانت درجات الحرارة المرتفعة تدفعنا إلى الاستخدام المتزايد لأجهزة تبريد الهواء؛ فإن الاستخدام المتزايد لهذه الأجهزة سينتج عنه ارتفاع أكبر في درجات الحرارة العالمية، ومع الارتفاع الملحوظ في درجات الحرارة يتزايد الطلب على مبردات الهواء وكأنها حلقة لا تنتهي.
وعلى الرغم من أن مكيفات الهواء كانت واحدة من أهم الاختراعات في التاريخ، وأنها مكنت سكان البلدان الاستوائية والحارة من العيش في أجواء مناخية لم تكن لتحتمل دونها في ظل ارتفاع درجات الحرارة، وهو ما نتج عنه تغييرات ديموغرافية وسياسية كبيرة، إلا أن مكيفات الهواء مثلها مثل أغلب الاختراعات الحديثة، لم تخل من التأثيرات البيئية الضارة؛ وهو ما دفع علماء الطاقة والمناخ للبحث عن بدائل جديدة.
البحث عن تبريدٍ خالٍ من الانبعاثات الكربونية
تناولت إحدى الدراسات الحديثة التي نُشرت عام 2015 بـ«جامعة الأميرة نورة» في المملكة العربية السعودية دور أبراج الرياح في التبريد التبخيري السلبي، وألقى الباحث رضوان قصير الضوء على الإمكانات الخاصة لتلك الأبراج في توفير الطاقة، كما بحث إمكانية توسيع استخدامها في المستقبل للحفاظ على البيئة.
ويجري حاليًا دراسة وتصميم تلك الأبراج لتوفير هواء بارد للفناءات شبه المفتوحة في المناطق الحارة والجافة بمدينة الرياض عاصمة السعودية، وذلك من خلال مزج السُبُل التقليدية لتبريد الهواء في الحضارات القديمة (التي تعتمد على البراعة الهندسية) بالتطورات التكنولوجية الحديثة.
وقديمًا جرى مصائد الرياح في منطقة فارس باعتبارها أداة طبيعية للتهوية، ولتقليل درجات الحرارة في الأماكن المغلقة والحارة؛ وعادةً ما كانت تلك المصائد تتكون من أبراج مربعة ومجوفة مع فتحات جانبية لصيد الرياح؛ مما يخلق تيارًا هوائيًا في عمود البرج، يعمل على تهوية مساحة المبنى.
أنظمة التبريد في مدينة يزد
وتعمل فتحات التهوية داخل مصائد الرياح على دفع الهواء الساخن خارج المباني المغلقة؛ إذ تعمل الأبراج على خلق تدرجٍ للضغط يدفع الهواء الساخن إلى أعلى، فيما تعمل الفتحات العمودية الضيقة على توجيه الرياح الباردة التي تهب على ارتفاعات عالية إلى داخل الأبراج.
وعندما يصطدم تيار الهواء مع مادة رطبة أو مبللة مثل الطين أو نافورة مائية، يعمل ذلك على تلطيفٍ زائد لدرجات الحرارة وإضافة عنصر البرودة إلى النسيم المُستحثّ، ومع تطوير مصائد الرياح وإمكاناتها وفقًا للتطورات التقنية الحديثة، يمكن إنقاص درجات الحرارة حتى 10 درجات أقل.
هكذا استخدمت حضارة فارس «مصائد الرياح»
يدرس الباحثون حاليًا نظم التبريد في الحضارات القديمة، باعتبارها وسيلة فعالة وآمنة وصديقة للبيئة من أجل تلطيف درجات الحرارة، فمع الانبعاثات الكربونية الناتجة عن استخدام مكيفات الهواء يبحث الأكاديميون الآن البدائل المتاحة، والتي تعتمد على توفير الطاقة، ومن بين تلك البدائل، نجد «مصائد الرياح»،
وفي مدينة يزد الفارسية، وسط صحراء إيران، نجد نماذج للبراعة الهندسية القديمة في تصميم المباني، والتي كانت تتضمن هياكل تبريد تحت الأرض عن طريق قنوات ري تسمح بأن يصدم الهواء بالماء البارد؛ مما يعمل على تلطيف إضافي لدرجات الحرارة، ويعود هذا النظام إلى أكثر من ألفي سنة فائتة.
مصائد الرياح في مدينة يزد الفارسية
ومن بين تقنيات التبريد بمدينة يزد التاريخية أيضًا نجد «مصائد الرياح» ويشار إلى أن المدينة تحتوي على أكبر عدد لمصائد الرياح في العالم؛ وهي هياكل صُممت فوق أسطح البنايات؛ وغالبًا ما تكون أبراجًا مستطيلة الشكل أو دائرية أو مربعة، مجوفة من الداخل مع فتحات للتهوية لالتقاط الرياح من اتجاهات متعددة.
وساعدت تلك التقنيات قديمًا على تسهيل العيش في الأماكن الحارة والقاحلة، وجعلتها قابلة للحياة، وهو ما جعلها اليوم قِبْلة للباحثين، لمعرفة الدور الذي يمكن أن تلعبه وسائل التبريد العتيقة في تلطيف الموجات الحارة في عالم تتزايد به درجات الحرارة بشكلٍ متسارع.
منْ سبق منْ؟.. خلاف مصري – إيراني على ابتكار «مصائد الرياح»
لم تكن الحضارة الفارسية وحدها هي التي استخدمت تقنيات التبريد تلك لجعلِ الأماكن القاحلة صالحة للعيش، بل استخدمها العرب والبابليون، كما أنها وجدت في الحضارة المصرية القديمة، وهناك خلاف قائم بين مصر وإيران حول أصل «مصائد الرياح»، والتي نجد أقدم صورة لها في النقوش واللوحات التي يرجع تاريخها إلى 1300 قبل الميلاد في مصر القديمة بالقربِ من الأقصر.
وجعلت النقوش التي تصور هيكلين مثلثين فوق المقر الملكي للحاكم علماء الآثار يعتقدون بأن أول «مصائد الرياح» يعود أصلها للحضارة المصرية؛ إلا أن تصميم معبد النار الفارسي الذي يعود تاريخه إلى 4 آلاف سنة قبل الميلاد، ويتميز بهياكل شبيهة بالمداخن فوق سطحه دفع علماء الآثار الإيرانيين إلى نسبِ مصائد الرياح إليهم.
وبصرفِ النظر عن المصدرِ الأساسي لمصائد الرياح، فإن المؤكد أنها كانت حاضرة بالحضارات القديمة في منطقة الشرق الأوسط، والهند، وباكستان، كما أنها ميزت شكل القصور إبان الخلافة الإسلامية في العصرِ العباسي.
وظلت مصائد الهواء موجودة في المنازل المصرية في العصر المملوكي، وأطلقوا عليها «ملاقف الهواء»؛ إذ كانت تتلقف الهواء البارد؛ كما تساعد الهواء الساخن على الارتفاع إلى أعلى فتنخفض بذلك درجات الحرارة، ولا زالت بعض آثار تلك الفترة موجودة حتى الآن في القاهرة الفاطمية.
«المباني الخضراء» بديلًا لمكيفات الهواء
لا تحتاج مصائد الرياح إلى كهرباء لتشغيلها، كما هو الحال مع أجهزة تبريد الهواء التي تستنفذ خُمس استهلاك العالم للكهرباء؛ مما يجعلها صديقة للبيئة وخيارًا بديلًا لمكيفات الهواء في ظل الأزمة المناخية، بل يعتمد الأمر في الأساس على التصميمات المعمارية للمباني.
ففي مصر القديمة التي يعتقد الباحثان كريس سويلبيرج وجولي ريتش من جامعة يوتا الأمريكية أنها المصدر الأساسي لتلك التقنية، كانت يجري تصميم جدران سميكة مع نوافذ قليلة مواجهة للشمس، وفتحات ضيقة في الأبراج لسحبِ الهواء الساخن إلى خارج المبنى.
ويطلق على تلك التقنية «المباني الخضراء»، والتي تتضمن استخدام أساليب البيئة المستدامة في تصميم المباني، وتساعد على توفير الطاقة، وعدم استخدام الكهرباء التي تعتمد في الأساس على الوقود الأحفوري لتوليدها.
ودعت دراسة سويلبيرج وجولي ريتش التي نشرت عام 2014، لاستخدام تقنيات التبريد في الحضارات القديمة، مثل «مصائد الرياح» الفارسية في تصميم المباني الحديثة في جنوب غرب الولايات المتحدة الأمريكية، والتي تتميز ببيئة صحراوية ذات مناخ قاسٍ.
مصائد الرياح في مدينة يزد
إذا كان التطور التكنولوجي الحديث قد سحب البساط سابقًا من السبل التقليدية التي اتبعها القدماء في بناء منازلهم من أجل الحصول على تخفيض درجات الحرارة والحصول على مناخٍ أفضل؛ مما ساهم في إهمال مصائد الرياح في بناء المنازل؛ فإن هناك اتجاه حديث يميل إليه الباحثون والمعماريون اليوم، يستهدف العودة إلى تلك التقنيات العتيقة للحدِ من استخدام الوقود الأحفوري؛ الذي تعتمد عليه أجهزة تبريد الهواء من أجل تخفيف درجات الحرارة.
من أجل ذلك تبنت الولايات المتحدة الأمريكية في الآونة الأخيرة تصميمات مستوحاة من مصائد الرياح التاريخية؛ خصوصًا في جنوب ولاية يوتا، التي يمكن مقارنتها بتضاريس ومناخ مدينة يزد؛ والتي ساهمت في تقليل درجات الحرارة بما يصل إلى 16 درجة عن الهواء بالخارج، في خطوة أولى نحو الحد من استخدام مكيفات الهواء، لكنها خطوة تعني الكثير في ظل أزمة المناخ المستعصية التي يمر بها العالم.
