ยาคชาล ( ภาษาเปอร์เซีย : یخچال , แปลตรงตัวว่า ' หลุมน้ำแข็ง' ; yakhหมายถึง 'น้ำแข็ง' และchālหมายถึง 'หลุม') เป็นโรงเก็บน้ำแข็ง แบบโบราณ ซึ่งใช้ในการผลิตน้ำแข็ง ด้วย โดยส่วนใหญ่จะพบใน ทะเลทราย ดัชต์-เอ-ลุตและดัชต์-เอ-กาวีร์ซึ่งมีสภาพภูมิอากาศตั้งแต่หนาวเย็น (BWk) ไปจนถึงร้อน (BWh)

ใน ประเทศอิหร่านอัฟกานิสถานและทาจิกิสถานในปัจจุบันคำว่าyakhchālยังใช้เพื่ออ้างถึงตู้เย็น สมัยใหม่ ด้วย^{[ 1 ]}

โครงสร้างนี้โดยทั่วไปจะมีรูปทรงโดมบนพื้นดิน มีพื้นที่เก็บของใต้ดิน ผนังบังแดด และสระน้ำแข็ง^{[ 2 ]}มักใช้สำหรับเก็บน้ำแข็ง แต่บางครั้งก็ใช้สำหรับเก็บอาหารและผลิตน้ำแข็งด้วย พื้นที่ใต้ดินและวัสดุก่อสร้างที่หนาและทนความร้อนช่วยเป็นฉนวนให้กับพื้นที่เก็บของตลอดทั้งปี โครงสร้างเหล่านี้ถูกสร้างและใช้งานมาตั้งแต่สมัยโบราณในเปอร์เซีย^{[ 1 ]}

ยัคชาลแห่งอาบาร์คูห์ ประเทศอิหร่าน

คนงานกำลังกำจัดน้ำแข็งออกจากบ่อน้ำแข็งที่ยัคชาล

บันทึกระบุว่าโครงสร้างเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นตั้งแต่ 400 ปีก่อนคริสตกาล และหลายแห่งที่สร้างขึ้นเมื่อหลายร้อยปีก่อนยังคงตั้งตระหง่านอยู่ โดยวิศวกรชาวเปอร์เซียได้สร้างยัคชาลในทะเลทรายเพื่อเก็บน้ำแข็ง ซึ่งมักจะผลิตในบริเวณใกล้เคียง^{[ 2 ]}น้ำแข็งที่ผลิตในบริเวณใกล้เคียงและเก็บไว้ในยัคชาลจะถูกนำมาใช้ตลอดทั้งปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูร้อน เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ รวมถึงการถนอมอาหาร^{[ 1 ]}การแช่ขนมให้เย็น หรือการทำขนมหวานเปอร์เซียแบบดั้งเดิม เช่นฟาลูเดห์และซอร์เบต์^{[ 3 ]}

จักรพรรดิมุกลยังบันทึกว่าได้นำเทคโนโลยี Yakchal มาใช้ ฮูมายุน (ครองราชย์ ค.ศ. 1530–1540, 1555–1556) ได้ขยายการนำเข้าน้ำแข็งจากแคชเมียร์ไปยังเดลีและอักรา โดยใช้ฟางและดินประสิวห่อหุ้มก้อนน้ำแข็งเพื่อชะลอการละลาย ซึ่งเป็นเทคนิคของชาวเปอร์เซียบาราฟ คานา (หลุมใต้ดิน) ในยุคแรกๆ ใช้เก็บน้ำแข็ง โดยดัดแปลงมาจาก 'yakhchāl' เพื่อการเก็บรักษา^{[ 4 ]}อัคบาร์ (ครองราชย์ ค.ศ. 1556–1605) ได้จัดระบบขนส่งน้ำแข็งจากแคชเมียร์ไปยังเดลี อักรา และลาฮอร์ ผ่านระบบส่งต่อ 14 ขั้นตอน โดยส่งน้ำแข็งได้ภายในสองวันโดยใช้ดินประสิว อับดาร์ คานา ที่ฟาเตห์ปุร์ ซิกรี ใช้บ่อน้ำหินทรายและคานัต ซึ่งมีลักษณะคล้าย yakhchāl เพื่อทำให้น้ำเย็นลงและทำเชอร์เบทและของหวานในยุคแรกๆ^{[ 5 ]}ในสมัยของจาฮันกีร์ (ครองราชย์ ค.ศ. 1605–1627) Tuzuk-i-Jahangiriบรรยายถึงบาราฟ คานาว่าเป็นห้องใต้ดินที่มีฉนวนกันความร้อนสำหรับเก็บน้ำแข็งเพื่อใช้ในการทำความเย็นในพระราชวัง การถนอมอาหาร และกุลฟี ซึ่งเป็นขนมหวานนมแช่แข็งที่มีถั่วพิสตาชิโอและหญ้าฝรั่น น้ำแข็งถูกเก็บเกี่ยวในลาฮอร์จากกระทะน้ำแข็งตื้นๆ และเก็บไว้ในหลุมที่ปูด้วยฟาง ชาห์ จาฮาน (ครองราชย์ ค.ศ. 1628–1658) ^{[ 6 ]}ได้สร้างบาราฟ คานาในเซอร์เมาร์เพื่อจัดหาน้ำแข็งให้กับอักราและป้อมแดงของเดลี โครงสร้างใต้ดินเหล่านี้ที่มีผนังหนาใช้เก็บน้ำแข็งสำหรับเครื่องดื่ม อาหาร และกุลฟี ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของความหรูหราของจักรพรรดิ^{[ 7 ]}

แม้ว่าหลายแห่งจะเสื่อมโทรมไปตามกาลเวลาเนื่องจากเทคโนโลยีการทำความเย็นเชิงพาณิชย์ที่แพร่หลาย แต่ก็มีการฟื้นฟูความสนใจในสิ่งเหล่านี้ขึ้นมาใหม่ในฐานะแหล่งแรงบันดาลใจในการออกแบบที่อยู่อาศัยประหยัดพลังงานและสถาปัตยกรรมที่ยั่งยืน^{[ 8 ]}และบางแห่ง เช่น ยัคชาลในเคอร์มาน (สูงกว่าระดับน้ำทะเลกว่า 1 ไมล์) ก็ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี สิ่งเหล่านี้ยังคงมีอาคารรูปทรงกรวยสูง 18 เมตร ฉนวนกันความร้อนขนาดใหญ่ และน้ำหล่อเย็นที่ไหลวนลงมาตามด้านข้างอย่างต่อเนื่อง ทำให้น้ำแข็งยังคงแข็งตัวตลอดฤดูร้อน^{[ 1 ]}

การออกแบบทางวิศวกรรมของ yakhchāl ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อใช้ประโยชน์จากหลักฟิสิกส์ของการระบายความร้อนด้วยการระเหยและการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีและข้อเท็จจริงที่ว่าสภาพอากาศแห้งแล้งแบบทะเลทรายมีความชื้นสัมพัทธ์และความชื้นสัมบูรณ์ต่ำ[ 9 ] [ ^{8 ] ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำจะเพิ่ม}ประสิทธิภาพของการระบายความร้อนด้วยการระเหยเนื่องจากความแตกต่างของความดันไอ และความชื้นสัมบูรณ์ต่ำจะเพิ่มประสิทธิภาพของการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีเนื่องจากไอน้ำในอากาศจะยับยั้งการระบายความร้อน นอกจากนี้ ในสภาพอากาศแบบทะเลทรายบางแห่ง เช่น ที่ระดับความสูงมาก อุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งในเวลากลางคืน การออกแบบโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามส่วน: ^{[ 2 ]}

1. โรงเก็บน้ำแข็งหรืออ่างเก็บน้ำ
2. ผนังบังแดด
3. หลุมหรือแอ่งน้ำแข็ง

อย่างไรก็ตาม พวกมันมีความแตกต่างกัน เนื่องจากบางแห่งใช้ส่วนประกอบทั้งสามอย่าง ในขณะที่บางแห่งเป็นเพียงกำแพงบังแดดขนาดใหญ่เหนือสระน้ำตื้น^{[ 1 ]}

ระบบบาเดอร์และคานัตที่ใช้การระบายความร้อนด้วยการระเหยสำหรับอาคาร เช่นเดียวกับระบบยาคชาล

ภายในของยัคชาลในเมืองเมย์บอดประเทศอิหร่าน แสดงให้เห็นปล่องไฟทรงกรวยและภายในโรงเก็บน้ำแข็ง

ยัคชาลส่วนใหญ่ทำงานเหมือนโรงเก็บน้ำแข็งแบบดั้งเดิม รูปทรงกรวยสูงของอาคารถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ ปรากฏการณ์ ปล่องไฟพลังงานแสงอาทิตย์สร้างกระแสการพาความร้อนเพื่อนำความร้อนที่เหลืออยู่ขึ้นไปด้านบนและออกไปข้างนอกผ่านช่องเปิดที่ด้านบนสุดของอาคาร ด้วยกระบวนการแบบพาสซีฟนี้ อากาศภายในยัคชาลจึงเย็นกว่าภายนอก ในขณะเดียวกัน อาคารยังช่วยให้อากาศเย็นไหลเข้ามาจากทางเข้าที่ฐานของโครงสร้างและลงไปยังส่วนที่ต่ำที่สุดของยัคชาล ซึ่งเป็นพื้นที่ใต้ดินขนาดใหญ่ที่มีปริมาตรมากถึง 5,000  ^{ลูกบาศก์}เมตร (180,000  ลูกบาศก์ฟุต ) ^{[ 9 ]}

ยัคชาลสร้างขึ้นจากปูนฉาบกันน้ำชนิดพิเศษที่เรียกว่าซารูจ ปูนฉาบนี้ประกอบด้วยทราย ดินเหนียว ไข่ขาวปูนขาวขนแพะ และเถ้าในสัดส่วนที่เฉพาะเจาะจง ทนต่อการถ่ายเทความร้อน และเชื่อกันว่ากันน้ำได้อย่างสมบูรณ์ วัสดุนี้ทำหน้าที่เป็นฉนวนที่มีประสิทธิภาพตลอดทั้งปี ผนังซารูจมีความหนาอย่างน้อยสองเมตรที่ฐาน^{[ 10 ]}

นอกจากนี้ พวกเขามักจะสามารถเข้าถึงระบบส่งน้ำใต้ดิน ( qanat ) ของอิหร่านได้ และบางครั้งก็มีการติดตั้งbâdgir (เครื่องดักลมหรือหอคอยดักลม) ที่สร้างจากโคลนหรืออิฐโคลนในรูปทรงสี่เหลี่ยมหรือกลม โดยมีช่องระบายอากาศอยู่ด้านบนซึ่งจะส่งอากาศเย็นลงมาผ่านแผ่นไม้ที่วางในแนวตั้งภายในไปยังน้ำหรือโครงสร้างด้านล่าง bâdgir ยังสามารถทำหน้าที่เป็นปล่องไฟ โดยปล่อยอากาศอุ่นออกทางด้านบนและดึงอากาศเย็นเข้ามาจากช่องเปิดด้านล่างหรือqanat ที่เชื่อมต่ออยู่ (อากาศใน qanat จะเย็นลงจากลำธารใต้ดิน) โครงสร้างนี้เองที่ทำให้โรงเก็บน้ำแข็งของ yakhchāl สามารถใช้ประโยชน์จากการระบายความร้อนด้วยการระเหย ทำให้โครงสร้างเย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบมาก^{[ 9 ]}

น้ำแข็งภายในโครงสร้างมักจะถูกแยกออกจากกันโดยใช้ไม้ ฟาง และโคลน เพื่อแยกชั้นน้ำแข็งและป้องกันไม่ให้เกาะติดกัน นอกจากนี้ การออกแบบส่วนใหญ่ยังรวมถึงรูที่ด้านล่างซึ่งจะเชื่อมต่อกลับไปยังคานัต หรือทำหน้าที่เป็นบ่อน้ำเพื่อระบายน้ำ^{[ 2 ]}

ภายนอกของYakhchāl แห่ง Kowsar ประเทศอิหร่าน พร้อมกำแพงบังแดด

ศาลาทรงโค้งคู่แฝดแห่ง เมือง ซีร์จันจังหวัดเคอร์มานมีกำแพงบังแดดโค้งอยู่ตรงกลาง

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างบริเวณที่มีร่มเงาและไม่มีร่มเงาในพื้นที่ส่วนใหญ่ที่มีการสร้างยัคชาล มักมีความแตกต่างของอุณหภูมิที่เย็นกว่าเกือบ 15 °C (27 °F) ถึง 20 °C (36 °F) ทำให้จำเป็นต้องมีกำแพงบังแดดสำหรับการผลิตและการจัดเก็บ รวมถึงให้คนงานมีเวลาเพิ่มขึ้นในการเก็บเกี่ยวน้ำแข็ง โดยปกติแล้วกำแพงจะถูกสร้างขึ้นในทิศตะวันออก-ตะวันตกใกล้กับยัคชาล มักสูงถึง 10 เมตร (33 ฟุต) และบางครั้งสูงถึง 15 เมตร (49 ฟุต) เพื่อลดการสูญเสียจากการพาความร้อนและเพื่อให้ร่มเงา เนื่องจากความสูง ฐานของกำแพงจึงมักหนากว่ามาก และในการออกแบบบางแบบ กำแพงจะเป็นทรงโค้งและ/หรือมีค้ำยันเพื่อรองรับน้ำหนัก (ดังภาพที่ยัคชาลที่เซอร์จาน) ^{[ 2 ]}

โดยทั่วไปแล้ว น้ำจะถูกส่งจากระบบชลประทานใต้ดิน (qanat) ไปยังอ่างเก็บน้ำ (yakhchāl) ซึ่งใช้เติมสระน้ำสำหรับเก็บเสบียง หรือใช้เป็นพลังงานในการทำความเย็นแบบระเหยทั่วทั้งโรงเก็บน้ำแข็ง น้ำที่ไหลเข้ามาจะถูกส่งผ่านทางด้านทิศเหนือของกำแพง เพื่อให้ความเย็นจากรังสีในบริเวณเงาของกำแพงช่วยลดอุณหภูมิของน้ำก่อนที่จะเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ (ดังภาพที่แสดงให้เห็นอ่างเก็บน้ำที่ Kowsar) จากนั้นจะนำน้ำแข็งจากสระน้ำที่อยู่ใต้กำแพง หรือจากภูเขาใกล้เคียงมาเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำ

งบประมาณพลังงานการระบายความร้อนด้วยรังสี

สระน้ำแข็งข้างเมย์บอดยัคชาล ในอิหร่าน

ยัคชาลหลายแห่งมีสระน้ำแข็ง สระเหล่านี้สร้างขึ้นเพื่อจัดหาน้ำให้กับยัคชาลที่จำเป็นสำหรับการระบายความร้อนด้วยการระเหย เพื่อให้สามารถเตรียมน้ำแข็งและขนย้ายไปยังที่เก็บภายในได้อย่างง่ายดาย หรือเพื่อผลิตน้ำแข็งในสถานที่ บางครั้งสระเหล่านี้เป็นช่องที่มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ขนาดโดยประมาณ 100 เมตร (330 ฟุต) × 10 เมตร (33 ฟุต) มีความลึก 40 เซนติเมตร (16 นิ้ว) ถึง 50 เซนติเมตร (20 นิ้ว) เทียบได้กับสระสะท้อนแสงบ่อยครั้งที่ไม่ได้ใช้วัสดุพิเศษใดๆ ในการตกแต่งพื้นผิวของช่อง^{[ 2 ]}

เมื่อถึงเวลากลางคืน สระน้ำแข็งมักจะมีงบประมาณด้านพลังงานติดลบ:

• การนำความร้อนเข้าสู่สระว่ายน้ำจะมีน้อยมาก เนื่องจากมีการสร้างกำแพงบังแดดตลอดทั้งวัน และ/หรือมีการคลุมพื้นสระด้วยฟางในระหว่างวัน
• การพาความร้อนของอากาศร้อนไปยังสระน้ำจะมีน้อยมาก ไม่ว่าจะด้วยตำแหน่งที่ตั้ง หรือเนื่องจากความสูงและตำแหน่งของผนังก็ตาม
• การระเหยจะดึงความร้อนออกจากสระน้ำ เช่นเดียวกับส่วนอื่นๆ ของยัคชาล (yakhchāl)
• เนื่องจากความชื้นในอากาศต่ำ ความร้อนที่แผ่ขึ้นมาจากสระว่ายน้ำจึงสะท้อนกลับมายังสระว่ายน้ำโดยอากาศด้านบนน้อยมาก ทำให้ความร้อนจากสระว่ายน้ำส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกสู่ภายนอก

นั่นหมายความว่าแอ่งน้ำแข็งสามารถใช้ความเย็นของทะเลทรายในเวลากลางคืนและ/หรือการระบายความร้อนด้วยรังสีเพื่อทำให้น้ำแข็งตัว ซึ่งต่อมาจะถูกขนส่งไปยังที่เก็บในรูปของน้ำแข็ง^{[ 8 ] [ 3 ] [ 10 ]}

• อับ อันบาร์  – อ่างเก็บน้ำแบบดั้งเดิมของอิหร่าน
• โดมแบบเปอร์เซีย  – ส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมเปอร์เซีย
• โซลตานิเยห์  – เมืองในจังหวัดซันจาน ประเทศอิหร่าน
• แหล่งน้ำแบบดั้งเดิมในสมัยโบราณของเปอร์เซีย  – แง่มุมหนึ่งของประวัติศาสตร์อิหร่าน

• Jorgensen, Hemming (2019). "โรงเก็บน้ำแข็ง"ใน Fleet, Kate; Krämer, Gudrun ; Matringe, Denis; Nawas, John; Rowson, Everett (บรรณาธิการ). สารานุกรมอิสลาม (ฉบับ ที่3). Brill Online. ISSN  1873-9830
• รัตสไตน์, แฮร์รี่; โครลล์, โจแอนน์ (1980). ตามรอยเท้าของมาร์โค โปโล: การเดินทางผจญภัยในศตวรรษที่ 20.นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ไวกิ้ง. ISBN 978-0-670-39683-2. OCLC  6197014 .

• รามาน, อาสวาธ (1 มิถุนายน 2018). "บทถอดเสียงของ "เราจะเปลี่ยนความหนาวเย็นของอวกาศให้เป็นทรัพยากรหมุนเวียนได้อย่างไร"" . TED . สืบค้นเมื่อ2020-03-06 .การบรรยาย TED เกี่ยวกับ การระบายความ ร้อนด้วยการแผ่รังสี

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับโรงเก็บน้ำแข็งในอิหร่าน