Đã bao giờ bạn tự hỏi con người làm thế nào để sống sót qua những ngày hè oi ả khi chưa có sự hiện diện của chiếc máy điều hòa? Đây thực sự là một bài toán hóc búa, nhất là khi chúng ta đang phải trải qua một trong những mùa hè bỏng rát nhất lịch sử.
Mọi chuyện sẽ càng khó tin hơn nếu nhìn vào các quốc gia thuộc khu vực Trung Đông, nơi nhiệt độ ngoài trời có thể dễ dàng chạm ngưỡng 50 độ C.
Từ Ai Cập cổ đại đến Đế chế Ba Tư, một phương pháp đón gió thông minh đã giữ mát cho con người suốt hàng thiên niên kỷ. Phương pháp này đã lan rộng ra toàn thế giới và thậm chí còn được nghiên cứu áp dụng trở lại trong bối cảnh hiện đại ngày nay.
Nghệ thuật giải nhiệt cổ xưa của người Ba Tư
Thành phố Yazd, nằm giữa vùng sa mạc miền trung Iran, từ lâu đã là cái nôi của những ý tưởng kỹ thuật đầy sáng tạo. Nơi đây sở hữu hàng loạt kỳ quan công nghệ cổ đại, bao gồm cấu trúc làm lạnh ngầm yakhchāl , hệ thống dẫn nước ngầm qanats , và cả mạng lưới giao liên pirradaziš – hệ thống tiền thân của ngành bưu chính hiện đại, ra đời trước dịch vụ bưu điện của Mỹ tới hơn 2.000 năm.
Một trong những công nghệ cổ xưa nổi bật nhất của Yazd là tháp đón gió, hay còn gọi là bâdgir trong tiếng Ba Tư.
Những công trình độc đáo này xuất hiện dày đặc, vươn cao kiêu hãnh trên khắp các mái nhà tại Yazd. Chúng thường có cấu trúc hình tháp chữ nhật, nhưng đôi khi cũng được xây theo hình tròn, hình vuông, hình bát giác hoặc nhiều hình khối chạm trổ công phu khác.
Yazd được mệnh danh là thành phố có nhiều tháp đón gió nhất thế giới, dù có giả thuyết cho rằng nguồn gốc của chúng thực chất bắt nguồn từ Ai Cập cổ đại. Tại Yazd, tháp đón gió nhanh chóng trở thành một phần không thể thiếu, giúp con người có thể định cư và sinh sống tại vùng đất khô cằn, bỏng rát thuộc Cao nguyên Iran.
Do tháp đón gió vận hành hoàn toàn không cần điện, đây được xem là giải pháp làm mát vừa tiết kiệm chi phí, vừa thân thiện với môi trường. Nguyên lý hoạt động của tháp dựa trên hai động lực chính để đẩy không khí đi qua và đi xuống cấu trúc: luồng gió tự nhiên thổi vào và sự thay đổi sức nổi của không khí theo nhiệt độ (luồng khí ấm có xu hướng bốc lên trên, nhường chỗ cho luồng khí mát và đậm đặc hơn hạ xuống).
Đầu tiên, khi gió thổi vào cửa đón của tháp, luồng khí sẽ được dẫn dọc theo thân tháp xuống không gian sinh hoạt bên dưới, đồng thời các hạt cát hay bụi bẩn sẽ rơi xuống và giữ lại ở chân tháp. Tiếp đó, dòng khí mát lưu thông khắp bên trong tòa nhà, đôi khi được dẫn qua các bể nước ngầm để hạ thêm nhiệt độ.
Cuối cùng, luồng không khí sau khi hấp thụ nhiệt ấm lên sẽ bốc lên cao và thoát ra ngoài qua một tòa tháp hoặc cửa xả khác, nhờ vào sự chênh lệch áp suất bên trong ngôi nhà.
Hình dáng của tòa tháp, kết hợp với các yếu tố như cách bài trí không gian nhà, hướng tháp, số lượng cửa đón gió, cấu hình của các tấm cánh cố định bên trong, hệ thống kênh dẫn và chiều cao tổng thể… tất cả đều được tính toán và tinh chỉnh một cách chính xác tuyệt đối nhằm tối ưu hóa khả năng hút gió xuống không gian sống phía dưới.
Công nghệ đón gió cổ xưa lan rộng ra toàn thế giới
Vẫn còn những tranh cãi về nguồn gốc của tháp đón gió nhưng dù được phát minh ở đâu đi chăng nữa, công trình này đã nhanh chóng phổ biến rộng rãi khắp vùng Trung Đông và Bắc Phi.
Nhà nghiên cứu Fatemeh Jomehzadeh thuộc Đại học Công nghệ Malaysia chỉ ra rằng, các biến thể từ tháp đón gió của Iran có thể được tìm thấy qua hệ thống barjeel ở Qatar và Bahrain, malqaf ở Ai Cập, hay mungh ở Pakistan và tại nhiều quốc gia khác.
Nền văn minh Ba Tư được đánh giá là đã có công đóng góp những cải tiến mang tính bước ngoặt về mặt cấu trúc giúp nâng cao hiệu quả làm mát – ví dụ như việc kết hợp tháp đón gió với hệ thống thủy lợi sẵn có để hạ nhiệt luồng khí trước khi dẫn đi khắp ngôi nhà.
Tại vùng khí hậu khô nóng của Yazd, kiểu kiến trúc này được ưa chuộng đến mức biến thành phố này thành một quần thể độc nhất vô nhị với những ngọn tháp chạm trổ nguy nga vươn lên để “bắt” lấy những làn gió sa mạc.
Năm 2017, thành phố lịch sử Yazd đã được UNESCO công nhận là Di sản Thế giới, và một phần lý do chính là nhờ mật độ dày đặc của các tháp đón gió cổ kính tại đây.
Có một sự thật đáng ngạc nhiên là tháp đón gió đã hiện hữu tại nhiều quốc gia phương Tây từ lâu – dù dưới hình thái bớt lộng lẫy hơn so với nguyên bản tại Iran.
Tại Vương quốc Anh, khoảng 7.000 biến thể của tháp đón gió đã được lắp đặt tại các tòa nhà công cộng trong giai đoạn từ năm 1979 đến 1994. Người ta có thể bắt gặp chúng từ các công trình biểu tượng như Bệnh viện Hoàng gia Chelsea ở London cho đến các chuỗi siêu thị tại Manchester.
Tất nhiên, các hệ thống tháp đón gió hiện đại này trông chẳng có mấy điểm tương đồng với các công trình nguy nga ở Iran. Trên nóc một tòa nhà ba tầng nằm sát trục đường sầm uất ở phía bắc London, các tháp thông gió nhỏ màu hồng sẫm đang lặng lẽ thực hiện nhiệm vụ điều hòa không khí thụ động.
Hay trên mái một trung tâm thương mại ở Dartford, các tháp thông gió hình nón có thể tự xoay để đón gió nhờ một cánh định hướng phía sau, giúp cửa tháp luôn hướng về phía gió thổi.
Nước Mỹ cũng đón nhận các thiết kế lấy cảm hứng từ tháp đón gió với sự hào hứng không kém. Một minh chứng điển hình là trung tâm đón tiếp du khách tại Công viên Quốc gia Zion ở phía nam bang Utah.
Nằm trên một cao nguyên sa mạc cao có khí hậu và địa hình khá tương đồng với thành phố Yazd, việc ứng dụng các công nghệ làm mát thụ động – bao gồm cả tháp đón gió – đã giúp trung tâm này gần như cắt giảm hoàn toàn sự phụ thuộc vào điều hòa nhiệt độ cơ học.
Các phép đo của giới khoa học ghi nhận mức chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong tòa nhà lên tới 16 độ C, bất chấp dòng người ra vào tham quan vô cùng đông đúc.
Sau bao nhiêu năm, những nhược điểm như côn trùng, sâu bọ lọt vào đường ống dẫn khí, cùng với tình trạng tích tụ bụi bẩn và rác sa mạc đã khiến nhiều người không còn mặn mà với tháp đón gió truyền thống.
Thay thế cho chúng là các hệ thống làm mát cơ học hiện đại, như máy điều hòa không khí thông thường. Sự lên ngôi của công nghệ làm mát hiện đại từ lâu đã được xem là nguyên nhân chính dẫn đến sự mai một của các phương pháp truyền thống tại Iran.
Lần tới, khi đi du lịch, nếu vô tình nhìn thấy một tòa tháp cao có khe thông gió nằm sừng sững trên nóc một siêu thị, một tòa cao ốc hay một ngôi trường nào đó, hãy quan sát thật kỹ – bởi rất có thể bạn đang được chiêm ngưỡng di sản vĩ đại của những tháp đón gió huyền thoại đến từ đất nước Iran.