Yakhchāl

Un bâdgir y un qanat que utilizan refrigeración por evaporación para un edificio, como un yakhchāl.

Interior de un yakhchal en Meybod , Irán, que muestra la chimenea cónica y el interior de la nevera.

La mayoría de los yakhchāls funcionan como una nevera tradicional. La forma cónica y alta del edificio optimiza el efecto chimenea solar , creando una corriente de convección que dirige el calor residual hacia arriba y hacia el exterior a través de aberturas en la parte superior del edificio. Mediante este proceso pasivo, el aire dentro del yakhchāl se mantiene más frío que el exterior. Al mismo tiempo, el edificio permite que el aire frío entre por las entradas en la base de la estructura y descienda a la parte más baja del yakhchāl: grandes espacios subterráneos de hasta ⁵⁰⁰⁰ m³ ( 180 000 pies cúbicos ) de volumen. ^{[ 9 ]}   

El yakhchāl está construido con un mortero único resistente al agua llamado sarooj . Este mortero se compone de arena, arcilla, claras de huevo, cal , pelo de cabra y ceniza en proporciones específicas, es resistente a la transferencia de calor y se considera completamente impermeable al agua. Este material actúa como un aislamiento eficaz durante todo el año. Las paredes de sarooj tienen al menos dos metros de espesor en la base. ^{[ 10 ]}

También suelen tener acceso a un qanat ( acueducto iraní ) y, a veces, están equipados con bâdgirs (captadores de viento o torres de viento) construidos con barro o ladrillos de barro, de forma cuadrada o redonda, con aberturas en la parte superior que canalizan el aire frío a través de listones de madera verticales internos hacia el agua o la estructura inferior. Un bâdgir también puede funcionar como chimenea, expulsando el aire caliente por la parte superior e introduciendo aire frío desde una abertura en la base o un qanat conectado (el aire en un qanat se enfría mediante la corriente subterránea). Es esta construcción la que permite que la casa de hielo de un yakhchāl aproveche la refrigeración por evaporación, manteniendo la estructura fría a temperaturas muy inferiores a la ambiente. ^{[ 9 ]}

El hielo dentro de la estructura a menudo se separaba usando madera, paja y barro para separar las capas de hielo y evitar que se pegaran entre sí. Además, la mayoría de los diseños incorporaban un agujero en la parte inferior que se conectaba con el qanat, o simplemente funcionaba como pozo para el drenaje. ^{[ 2 ]}

Exterior del Yakhchāl de Kowsar , Irán, con muro de sombra.

Los dos Yakhchāls de Sirjan , provincia de Kerman , con un muro de sombra arqueado entre ellos.

Las diferencias de temperatura entre las zonas sombreadas y no sombreadas en la mayoría de las áreas donde se construyeron los yakhchāls suelen ser de entre 15 °C (27 °F) y 20 °C (36 °F) más frías, lo que hace necesarias las paredes de sombra para la producción y el almacenamiento, además de dar a los trabajadores tiempo adicional para la cosecha de hielo. Generalmente, se construye una pared en dirección este-oeste cerca del yakhchāl, a menudo de hasta 10 m (33 pies) de altura y, a veces, de hasta 15 m (49 pies) para minimizar las pérdidas por convección y proporcionar sombra. Debido a su altura, la base de las paredes solía ser significativamente más gruesa, y en algunos diseños las paredes eran arqueadas o con contrafuertes para soportar la carga (como se muestra en la imagen del yakhchāl en Sirjan). ^{[ 2 ]}        

El agua se canaliza desde un qanat hasta un yakhchāl, que se utiliza para llenar los depósitos de provisiones o para alimentar el sistema de refrigeración por evaporación de la nevera. El agua entrante se canaliza a lo largo del lado norte del muro, de modo que la refrigeración por radiación en la sombra del muro la enfría previamente antes de que entre en el yakhchāl (como se muestra en la imagen del yakhchāl de Kowsar). A continuación, se trae hielo de los depósitos de hielo cubiertos por los muros o de las montañas cercanas para almacenarlo en el depósito.

Presupuesto energético de refrigeración radiactiva

Piscina de hielo junto al Meybod yakhchāl en Irán

Muchos yakhchāls contenían estanques de hielo. Estos estanques se construían para abastecer al yakhchāl con el agua necesaria para la refrigeración por evaporación, de modo que el hielo pudiera prepararse fácilmente y trasladarse al almacenamiento interior, o para la producción de hielo en el lugar. A veces, estos estanques eran canales de forma cuadrada con dimensiones aproximadas de 100 m (330 pies) × 10 m (33 pies) y una profundidad de 40 cm (16 pulgadas) a 50 cm (20 pulgadas) , comparables a un estanque reflectante . A menudo, no se utilizaba ningún material especial para el acabado de la superficie del canal. ^{[ 2 ]}        

Al caer la noche, las pozas de hielo solían tener un balance energético negativo:

• La conducción de calor hacia la piscina sería mínima debido a la construcción de muros de sombra durante todo el día y/o a la cobertura de paja sobre el fondo de la piscina durante el día.
• La convección de aire caliente hacia las piscinas sería mínima, ya sea por su ubicación o, de nuevo, debido a la altura y posición de los muros.
• La evaporación alejaría el calor de las piscinas, al igual que ocurre con el resto del yakhchāl.
• Debido al bajo contenido de humedad del aire, muy poco del calor que irradia la piscina hacia arriba se refleja de vuelta a la piscina por el aire que está encima de ella, lo que permite que el calor de la piscina se emita en gran medida al espacio.

Esto significaba que las masas de hielo podían usar el frío de las noches del desierto y/o el enfriamiento radiativo para congelar el agua, que luego sería transportada a un depósito en forma de hielo. ^{[ 8 ] [ 3 ] [ 10 ]}