这张图展示的是古代波斯(今伊朗)的一项天才发明——雅克查尔(Yakhchal),意为“冰坑”。它是数千年前人们在干旱沙漠地区储存冰块甚至冷藏食物的“古代冰箱”。 以下是它如何工作的原理: 1. 物理制冰过程(图左及中间示意图) 即便在气温未降至冰点的情况下,雅克查尔也能制冰,主要依靠以下物理现象: 辐射冷却(Radiative Cooling): 在干燥、无云的夜晚,水面会将热量以红外辐射的形式散发到寒冷的深空(图中显示散热效率达 100W/m2)。 蒸发冷却(Evaporative Cooling): 干燥的沙漠空气促进水分蒸发,带走大量的潜热(图中为 20W/m2)。 热量平衡: 只要散失的热量(辐射+蒸发)远大于地面的传导热(10W/m2),浅水池里的水就能在夜间结冰。 2. 独特的建筑设计(图右) 巨大的穹顶: 锥形结构有助于热空气上升并通过顶部的开口排出,保持底部凉爽。 超强绝热墙体: 墙体由一种名为 sarooj 的特殊砂浆制成(由沙子、粘土、蛋白、石灰、山羊毛和灰烬混合而成),厚度可达2米,能完全阻隔沙漠的热浪且完全防水。 地下储藏室: 冰块被切碎并存放在深达地下的巨大空间,利用地下的恒温特性进行长期保存,甚至能让冰块维持到炎热的夏季。 这种设计在没有电力的情况下,利用简单的物理规律解决了极端环境下的生存需求。 要在酷热的波斯沙漠中保持冰块不化,雅克查尔(Yakhchal)所使用的建筑材料是关键。它不是普通的泥土,而是一种名为 Sarooj 的特殊建筑材料。 这种材料被认为是古代的“超级绝热材料”,其独特之处在于: 1. 神奇的配方 (Sarooj) 为了达到完美的防水和绝热性能,古代工程师将以下材料混合: 基础材料: 沙子、粘土和石灰。 特殊添加剂: 蛋白、山羊毛和灰烬。 作用: 纤维(山羊毛)增加了材料的抗拉强度,使其在极端温差下不易开裂;蛋白和灰烬则赋予了它极强的防水性能和热阻。 2. 卓越的性能 完全防水: 这种材料干透后几乎不可渗透,这不仅能防止雨水渗入,更重要的是防止地下的水分流失,维持内部的干燥和低温。 极低的热传导率: Sarooj 墙体通常建得非常厚(底层可达 2米厚)。这种厚度结合材料本身的绝热性,形成了一个强大的“热缓冲带”,让外部 40°C 以上的高温完全无法穿透到内部。 硬如磐石: 这种材料随着时间的推移会变得越来越硬,甚至抗震性能也非常好,这就是为什么许多雅克查尔历经千年依然屹立不倒。 3. 结构与功能的结合 除了材料本身,墙体的颜色(通常是浅色的泥土色)也起到了反射阳光的作用。在一些设计中,人们还会利用长长的挡风墙(Qanat 相关的通风系统)将冷空气引入,进一步辅助降温。
