اختراعی با قدمت دوهزار سال| یخچال‌هایی در دل کویر
نوابغ ایرانی- ۱؛
یخچال‌ها، خنک‌کننده‌های تبخیری کهنی هستند که حدود ۴۰۰ سال پیش‌ازمیلاد ابداع شده‌اند. در گذشته این سازه‌های مخروطی یا تخم‌مرغی غول‌پیکر یخ را برای تمام طول سال فراهم می‌کرده است.
خبرگزاری علم و فناوری آنا- هدا عربشاهی: اقلیم گرم‌وخشک نواحی مرکزی ایران، ساکنان این مناطق را از دیرباز به مبتکران و مهندسان زبده‌ای تبدیل کرده است که ازطریق نوآوری‌های شگفت‌انگیز درطول هزاران سال توانسته‌اند بیابان‌های ایران را به مناطقی مناسب برای زیستن تبدیل کنند. قنات، بادگیر و آب‌انبار ازجمله ابتکارات خلاقانه‌ای به‌شمار می‌روند که هوا را برای استراحت خنک و دلپذیر و آب را انبوه، شیرین و گوارا می‌کنند. اما شاید بتوان گفت یکی از خلاقانه‌ترین نوآوری‌های مردمان باستان این سرزمین اختراع سازه کوزه‌مانند غول‌پیکری است که کل فصل گرما، یخ و مواد غذایی تازه را برای مردم به ارمغان می‌آورد. وسیله‌ای که به آن یخچال (چاله پر از یخ) می‌گفتند. نامی که در زبان فارسی تا به امروز برای نامیدن دستگاه‌های خنک‌کننده مواد غذایی کاربرد دارد.
****
یخچال‌ها، خنک‌کننده‌های تبخیری کهنی هستند که حدود ۴۰۰ سال پیش‌ازمیلاد ابداع شده‌اند. این سازه‌های مخروطی یا تخم‌مرغی غول‌پیکر کمک می‌کنند که یخ در ماه‌های سردتر ساخته و جمع‌آوری و درطول سال برای مصارفی چون نگهداری غذا و تهیه فالوده استفاده شود. یخچال‌ها ویژگی‌های مختلف و متنوعی داشتند. بعضی از آنها به سوراخ‌هایی در قسمت انتهایی مجهز بودند که هوای خنک به قسمت وسیع زیرزمین سازه که در آن یخ ساخته و نگهداری می‌شد، جریان یابد و سوراخ‌هایی در نزدیکی قسمت‌های فوقانی وجود داشت که هوای گرم ازطریق آنها به بیرون هدایت می‌شد. معمولاً برای اطراف این یخچال‌ها دیواره‌هایی ساخته می‌شد تا آبی را که برای یخ‌سازی استفاده می‌شد همواره زیر سایه نگه دارند. همچنین دیواره‌های بسیار ضخیم ضدآب و مقاوم در برابر حرارت از ملاتی به نام ساروج ساخته می‌شد. ساروج مخلوط خاصی از ماسه، خاک رس، سفیده تخم‌مرغ، آهک، موی بز و خاکستر است.
بسیاری از این بناهای نبوغ ایرانیان باستان هنوز هم پس‌از گذشت صدها سال وجود دارند. یکی از دردسترس‌ترین این یخچال‌ها نزدیک نارین‌قلعه در میبد، استان یزد است، اما در شهرهای دیگری چون یزد، کرمان و ابرکوه هم نمونه‌هایی از یخچال‌ها را می‌توان دید.
تصویر۱- یخچال ابرکوه، استان یزد- عکس از هدا عربشاهی
ویژگی‌های ساختاری یخچال
یخچال‌های سنتی ایرانی همواره موضوع جذابی برای معماران، مهندسان، فیزیکدانان، مورخان و باستان‌شناسان بوده‌اند. یکی از مطالعات اخیری که درباره این سازه‌های گلی انجام شده است را شرکت معماری Max Fordham R+I در انگلستان انجام داده است. هدف از این مطالعه جامع، درک بهتر شیوه‌های به‌کاررفته در یخچال‌ها برای استفاده از آنها در طراحی سازه‌های کم‌مصرف امروزی است.
این گروه از پژوهشگران از روش‌های مدل‌سازی عددی برای شبیه‌سازی انتقال‌های حرارتی مختلف که فرآیندهای یخ‌سازی و ذخیره‌سازی یخ را کنترل می‌کنند استفاده کرده‌اند و توانسته‌اند مقدار یخی را که می‌توان ساخت و مقدار یخی را که می‌توان طی یک‌سال نگه داشت تخمین بزنند.
یخچال میبد
یخچال‌ها در سراسر ایران در مناطقی یافت می‌شوند که شرایط اقلیمی در آنها به گونه‌ای است که امکان یخ‌زدن آب طی زمستان وجود دارد یا می‌توان یخ و برف را از مناطق کوهستانی مجاور تهیه کرد. یکی از مناطقی که با این ویژگی‌ها سازگاری کامل دارد شهر میبد در فلات ایران است با یخچالی که قدمتش حدود ۴۰۰ سال گزارش شده است.
این مجموعه شامل حوض کم‌عمق یخ‌سازی است که هرشب از طریق آبراه آب شیرین قنات پر می‌شد و دیوار سایه‌بان، حوض را در برابر گرمای خورشید زمستانی با زاویه کم محافظت می‌کرد. ارتفاع گنبد بخچال میبد حدود ۱۵ متر و عمق گودالش حدود ۵ متر است. ضخامت دیواره‌های گنبد در قاعده حدود ۲ متر و در بالای آن حدود نیم‌متر است و سوراخی به‌عنوان دریچه در آن تعبیه شده است. بعضی منابع گزارش می‌دهند که سطح بیرونی گنبد را با لایه ضخیمی از کاهگل پوشانده بودند تا به‌عنوان عایق، محفظه را از گرمای خورشید محافظت کند. اقلیم یزد، همانند سایر نقاط بیابانی مناطق مرکزی ایران، بسیار خشک و دارای تابستان‌های گرم و زمستان‌های سرد است و میانگین بارندگی در این استان سالانه کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر در سال است.
دمای هوای این منطقه در شب‌های زمستان می‌تواند حتی به ۵- درجه سانتی‌گراد و در روزهای تابستان تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد برسد. شیرکوه با ارتفاع ۴هزارو۷۵ متر در بلندترین نقطه‌اش از سطح آب‌‌های آزاد، در استان یزد، در فاصله ۲۰ کیلومتری شهر تفت، منطقه سردسیر و یخبندانی این استان کویری است.
تولید یخ
همان‌طورکه گفته شد پیرامون سازه یخچال، حوض کم‌عمقی زیر سایه دیوار سایه‌بان ساخته شده است. طی روزهای زمستان، آب ازطریق قناب وارد این حوض می‌شد و درطول شب، تمام آب داخل آن به‌تدریج، منجمد می‌شد. هر صبح کارگران، این یخ‌ها را به گودال مرکزی داخل یخچال انتقال می‌دادند و مجددا مسیر انتقال آب را به حوض باز می‌کردند. این کار در تمام فصل سرد انجام می‌شد تا کل گودال مملو از یخ شود.
مساحت حوض یخ‌سازی در یخچال میبد تقریباً ۴۰۰ مترمربع است. برای این اندازه، نتایج شبیه‌سازی سالانه نشان می‌دهد که مقدار کل یخ تولیدشده طی فصل زمستان معادل ۵۰ مترمکعب بوده که حجمی معادل ۳میلیون قالب یخ امروزی و برابر با حدود ۲۰درصد از اندازه گودال در پایه گنبد ذخیره یخ است.
(تصویر ۲- یخچال میبد- عکس از هدا عربشاهی)
ذخیره یخ
گفته می‌شود که از یخ این یخچال، هم به‌عنوان مخزن ذخیره مواد غذایی عمومی شهر و هم برای عرضه به مردم به‌صورت خرده‌فروشی به‌دست یخ‌فروش‌های دوره‌گرد استفاده می‌شد. و ازاین‌رو، مدیر یخچال بسیار مشتاق بوده است که تا حد ممکن یخ را حفظ و از ذوب‌شدن آن جلوگیری کند. سرعت ذوب یخ در انبار یخ به عوامل مختلفی چون متغیرهای آب‌وهوایی ازجمله دما و شدت نور خورشید، خواص حرارتی سازه یخچال و نحوه مدیریت ساختمان بستگی داشته است. شبیه‌سازی‌های حرارتی دینامیک سه‌بعدی برای بررسی انتقال حرارت در این یخچال نشان می‌دهد که برای دیواره‌های خشتی با ضخامت ۱ متر به‌علاوه عایق کاهگلی با ضخامت ۱ متر، مقدار انتقال حرارت برابر با ۰.۱ وات/مترمربع در کلوین و ارزش جرم حرارتی برابر با ۱۵۰ کیلوژول/مترمربع در کلوین است. برای رسیدن به این مقادیر در سازه‌ای امروزی به دیوارهایی با سطح پوشیده از ۱۰۰میلی‌متر بتن به‌اضافه ۴۰۰ میلی‌متر عایق پلی‌استایرن نیاز است.
همچنین با فرض اینکه گودال ذخیره یخ تا ماه ژانویه (اوایل بهمن) به‌طور کامل پر می‌شده است، نتایج مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهد که در وضعیت دیواره‌های خشتی با ضخامت نیم‌متر به‌اضافه عایق کاهگل به ضخامت نیم‌متر تقریبا ۲۰ درصد از یخ تا سپتامبر (اوایل شهریور) ذوب می‌شد و این یعنی تا شروع فصل جدید سرما، یخچال همچنان از ذخیره کافی یخ برخوردار بوده است.