Roomalaiset sen tiesivät, samoin muinaiset egyptiläiset, persialaiset ja kreikkalaiset: Kun Koirantähdeksikin kutsuttu Sirius ilmestyi aamutaivaalle, edessä olivat tukalat ajat.
”He kutsuvat tähdistä kirkkainta Orionin koiraksi, mutta se on huono enne, joka tuo hellettä ja kuumetta kärsivälle ihmiskunnalle”, kirjoitti kreikkalainen runoilija Homeros Ilias-eepoksessaan 700-luvulla eaa.
Välimeren alueella Sirius ilmestyi taivaalle vuoden kuumimpaan aikaan heinä-elokuussa, jolloin paahde kuihdutti kasvit ja teki päivistä ja öistä tukalaa painajaista.
Tuohon aikaan lämpötilat eivät juurikaan eronneet nykyisistä, mutta nykyihmisen oloa helpottaa ilmastointi.
Muinaisilla kansoilla ei ollut käytössään sähkölaitteita, mutta hekään eivät silti olleet suinkaan avuttomia paahtavan kuumuuden iskiessä – päinvastoin.
He tiesivät tarkalleen, miten sisäilmaa voitiin viilentää ja oloa helpottaa fysiikan lakien ja ”vihreän” tekniikan avulla ilman fossiilisia polttoaineita ja sähköä.
”Se on huono enne, joka tuo hellettä ja kuumetta kärsivälle ihmiskunnalle.” Antiikin kreikkalainen runoilija Homeros Siriuksesta, jonka uskottiin aiheuttavan heinä- ja elokuun tukahduttavaan kuumuuden
Egyptissä viilennettiin ikkunoilla
Muinaisessa Egyptissä Siriuksen ilmestyminen taivaalle ennakoi Niilin tulvaa, joka nosti pelloille hedelmällistä mutaa. Samaan aikaan lämpötila nousi keskimäärin 35 asteeseen.
Siksi egyptiläiset kulkivat sandaaleissa ja vaaleissa pellavavaatteissa, jotka imivät itseensä mahdollisimman vähän auringonvaloa.
Paras lääke kuumuutta vastaan oli kuitenkin pysyä sisätiloissa. Jos ulko-ovi pidettiin kiinni, Niilin mudasta tehdyistä, auringossa kuivatuista tiilistä rakennetut talot pysyivät melko viileinä.
Egyptiläiset olivat kuitenkin keksineet tehokkaan tavan myös viilentää talojaan haihdutusjäähdytyksen avulla. He ripustivat ikkuna-aukkojen eteen kostutettuja ruokomattoja, jolloin ulkoa tuleva kuuma ilma jäähtyi virratessaan märän ruokomaton läpi.
Keksintö perustui fysikaaliseen ilmiöön, jossa vesi sitoo haihtuessaan itseensä energiaa ilmasta, jolloin ilma jäähtyy.
Samasta syystä meitä palelee, kun nousemme vedestä kuumana kesäpäivänä: Ilma tuntuu kostealla iholla viileältä, kunnes iho kuivuu.
Egyptiläiset jäähdyttivät asuntojaan myös huokoisilla saviastioilla, jotka oli täytetty vedellä. Vesi tihkui hitaasti saven läpi ulos ja haihtui, jolloin lämpötila laski.
Muinaiset egyptiläiset jäähdyttivät kotejaan vedellä täytetyillä huokoisilla saviastioilla. Saven läpi tihkuva vesi haihtui hitaasti ja jäähdytti samalla ilmaa.
Egyptiläisillä oli ratkaisu myös kuumien ja kosteiden öiden varalta: he käyttivät pehmeän ja hiostavan tyynyn sijasta puista tai kivistä niskatukea, joka kohotti pään patjalta niin, että ilma pääsi kiertämään pään ja niskan alueella. Näin he saattoivat nukkua rauhassa heräämättä hikilammikossa.
Lisäksi egyptiläiset rakensivat ilmeisesti korkeisiin taloihin tuuletusaukkoja johtamaan rakennuksiin jäähdyttävää ilmaa. Egyptin 18. dynastian (1550–1307 eaa.) aikaisessa piirroksessa katolla näkyy mahdollisesti juuri tällainen tuuletusaukko.
Persialaiset omaksuivat idean ja kehittivät sen huippuunsa.
Egyptiläiset käyttivät tyynyjen sijasta niskatukia, jotka antoivat ilman kiertää pään ja niskan alueella.
Persialaiset jäähdyttivät vuoristovedellä
Kukistettuaan naapurivaltiot Lyydian ja Babylonian Kyyros II perusti Persian valtakunnan noin vuonna 550 eaa. Persia oli vuoristoinen maa, jota piinasivat sekä kuivuus että äärimmäiset helteet. Siitä tuli silti yksi muinaisten aikojen kehittyneimmistä sivilisaatioista.
Persialaiset jäähdyttivät asuntojaan niin sanotuilla tuulitorneilla tai tuulensieppaajilla, joita he kutsuivat nimellä badgir. Ensimmäiset kirjalliset maininnat persialaisten tuulitorneista ovat peräisin vuoden 500 jaa. tienoilta, mutta tekniikka tunnettiin todennäköisesti jo ainakin tuhat vuotta aikaisemmin.
Tuulitorni pystytettiin rakennuksen katolle, sillä ylhäällä ilma on viileämpää kuin maan tasalla. Tuuli synnyttää tornin tuulenpuolelle ylipaineen ja suojanpuolelle alipaineen.
Tornissa oli neljä aukkoa, joista kaikista johti erillinen ilmakanava sisälle taloon, ja jokainen aukko voitiin avata ja sulkea tarpeen mukaan.
Kuumina päivinä persialaiset avasivat tornin tuulen- ja suojanpuoleiset aukot. Tuulenpuolelta virtasi sisään viileää ulkoilmaa, ja paine-eron vuoksi lämmin sisäilma poistui ulos suojanpuoleisesta aukosta.
Rakennuksia jäähdytetään Iranissa paikoin edelleen tuulitornien avulla.
Tuulitornin toimintaa voitiin vielä tehostaa niin sanotuilla qanateilla. Ne olivat kilometrien pituisia maanalaisia kanavia, joiden avulla persialaiset johtivat kaupunkeihinsa raikasta lähdevettä vuorilta syvällä maan alla olevista onteloista.
Persialaiset kaivoivat ylängöille jopa 300 metrin syvyisiä kaivoja päästäkseen käsiksi pohjaveteen. Sitten he kaivoivat maan alle loivasti viettäviä qanateja, jotka johtivat veden kaupunkeihin.
Kaupungeissa qanatit kulkivat usein talojen alla, ja monet talojen omistajat kaivoivat kellariinsa kanavaan johtavan pystysuoran kuilun. Samanlainen kuilu kaivettiin myös talon ulkopuolelle.
Kun talon katolla olevan tuulitornin suojanpuoleinen luukku avattiin, syntyi alipaine, joka imi lämmintä ilmaa ulos talosta. Sama alipaine ilmi ulkoilmaa ulos kaivetun kuilun kautta maanalaiseen kanavaan, jossa kylmä vesi jäähdytti ilman ennen kuin alipaine imi sen sisälle taloon.
Nykyaikana tehdyissä kokeissa on selvinnyt, että järjestelmä pystyi laskemaan sisälämpötilaa jopa 10 astetta.
A: Tuulen suunta B: Torni C: Suojanpuoli
Persialaisten ilmastointi perustui tuuleen ja veteen
Persialaiset jäähdyttivät asuntojaan niin sanotuilla tuulitorneilla. Niiden toiminta perustui alipaineen luomiseen talon sisälle. Talon kellarissa oli maanalaiseen vesikanavaan johtava kuilu, ja alipaine imi veden viilentämää ilmaa maan alta sisälle taloon.
Kreikkalaisten pylväshallit tarjosivat varjoa
Muinaisessa Kreikassa oli kesäisin kuuma aivan kuten nykyäänkin. Kreikkalaisilla oli kuitenkin keinonsa suojautua paahteelta: pylväshallit eli stoat.
Yksi antiikin Kreikan tunnetuimmista pylväshalleista oli Ateenan keskusaukiolle vuonna 150 eaa. rakennettu Attaloksen Stoa.
115 metriä pitkässä ja 20 metriä leveässä stoassa oli kaksi kerrosta ja kaksi rinnakkaista pylväsrivistöä, ja sen sisällä oli 42 pientä kauppaa.
Leveää pylväshallia peitti tiilikatto, joka suojasi torilla asioivia tehokkaasti auringon paahteelta. Pylväiden lomasta viilentävä tuuli pääsi puhaltamaan sisälle halliin.
Kreikkalaisten stoat eli pylväshallit tarjosivat helteellä varjoa ja viilentävää tuulenvirettä.
Kreikkalaiset rakensivat pylväikköjä varjostamaan myös urheilukenttiään eli gymnasioneita. Gymnasionissa oli yleensä suorakaiteen muotoinen kenttä, jota ympäröi joka puolella katettu pylväikkö.
Egyptiläiset, persialaiset tai kreikkalaiset eivät kuitenkaan vetäneet jäähdytysjärjestelmien rakentamisessa vertoja roomalaisille.
Roomalaiset olivat ilmastoinnin asiantuntijoita
Persialaisten tavoin roomalaisetkin johtivat kaupunkeihinsa vettä vuoristojärvistä ja maanalaisista lähteistä. Vesi virtasi kaupunkeihin painovoimaisesti maanalaisia tunneleita ja siltamaisia vesikanavia – akvedukteja – pitkin.
Pelkästään pääkaupunki Roomaan johti 11 akveduktia. Niistä tilavuudeltaan suurin oli Anio Novuksen akvedukti, joka johti kaupunkiin peräti 189 miljoonaa litraa vettä vuorokaudessa.
Rooma ei ollut mikään poikkeus. Roomalaiset rakensivat useimpiin suuriin kaupunkeihinsa akvedukteja, jotka johtivat niihin valtavia määriä vettä ympäri vuorokauden.
Vain murto-osa vedestä käytettiin talousvedeksi, sillä valtaosa vedestä johdettiin valtaviin jäähdytyskanaviin. Jokaisessa kaupungissa, jossa oli akvedukti, oli myös suuria suihkulähteitä.
Roomalaiset rakensivat nykyisen Turkin alueella sijainneeseen Laodikeaan suuren suihkulähteen, joka jäähdytti kaupungin forumia.
Suihkulähteet eivät olleet pelkkiä koristeita vaan osa muinaisten egyptiläistenkin tuntemaa haihtumiseen perustuvaa jäähdytysjärjestelmää. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suihkulähteen lähellä ilman lämpötila voi olla jopa viisi astetta viileämpi kuin hieman kauempana, etenkin jos suihkulähde on varjossa.
Roomalaiset yhdistivät kreikkalaisten innoittamina vesijäähdytyksen usein suuriin katettuihin pylväikköihin. Vaikuttavin esimerkki on yhä nähtävillä Apameassa nykyisessä Syyriassa.
Vuonna 115 jaa. sattuneen maanjäristyksen jälkeen roomalaiset rakensivat kaupunkiin lähes kahden kilometrin pituisen pylväskäytävän, joka johti kaupungin halki sen pohjoisportilta eteläportille ja tarjosi asukkaille viilentävää varjoa kesäkuumalla. Pylväskäytävän kahdella sivulla oli yhteensä 1 200 yhdeksän metrin korkuista pylvästä.
Lähes kahden kilometrin pituinen katettu pylväskäytävä Apamean pääkadulla tarjosi suojaa sekä auringolta että sateelta.
Jäähdytysjärjestelmiä ei ollut vain julkisissa tiloissa, vaan ihmiset rakensivat niitä myös koteihinsa. Rikkaat roomalaiset maksoivat siitä, että akveduktien vettä johdettiin heidän huviloihinsa.
Seinien sisällä kulkevissa putkissa virtaava vesi viilensi asuntoa. Menetelmä ei kuitenkaan ollut kovin yleinen, ja sen viilennysteho oli luultavasti melko pieni.
Tehokkaampia viilentäjiä olivat vesialtaat ja suihkulähteet, joita varakkaat roomalaiset rakennuttivat huviloidensa puutarhaan. Suihkulähteistä pulppuava vesi viilensi samalla periaatteella kuin suuret julkiset suihkulähteet, ja varakkaat roomalaiset saattoivat nauttia viileydestä pihapuiden varjossa.
Monia muinaisten kulttuurien kehittämiä jäähdytystekniikoita käytettiin keskiajalle ja renessanssiajalle asti. Esimerkiksi italialainen keksijä ja yleisnero Leonardo da Vinci rakensi antiikin roomalaisten innoittamana 1400-luvulla tuulettimen Milanon herttuatar Beatrice d’Estelle.
Se koostui kankaalla päällystetystä vesirattaasta, joka ”puhalsi” pyöriessään jokiveden jäähdyttämää ilmaa kanavien kautta herttuattaren makuukamariin.
Vasta 1900-luvun alussa insinööri Willis Carrier keksi nykyisten ilmastointilaitteiden edeltäjän. Hän patentoi vuonna 1906 sähkölaitteen, joka sääteli huonelämpöä vesihöyryn avulla.