Die Lösungen aus der antiken mediterranen Architektur geben uns einige Hinweise darauf, wie man Probleme mit der Luftkühlung lösen und gleichzeitig energieaufwendige Anlagen vermeiden kann, um den Komfort in modernen Gebäuden zu gewährleisten.
Künstliche Klimaanlagen werden in der modernen Architektur immer mehr zum Standard: Sie können sich jedoch negativ auf die Gesundheit auswirken und sind mit einem hohen Stromverbrauch verbunden. Die Forschung zur ökologischen Nachhaltigkeit schlägt vor, die Perlen der Weisheit unserer Vorfahren zu erforschen, die bereits einfache, wirtschaftliche und sichere Lösungen zur Bewältigung des Problems gefunden haben.
Das Klima im Nahen Osten ist heiß und trocken, mit täglichen Außentemperaturen im Sommer von 40°C bis 55°C: unter diesen Bedingungen wurden in der Vergangenheit von der lokalen Bevölkerung besondere Strategien zur Verbesserung der Lebensbedingungen angewandt.
Zunächst einmal ist der Grundriss der Häuser die erste Wahl, die es erlaubt, das Vorhandensein von Sonne und Wind zu nutzen, damit die Gebäude sich gegenseitig vor der Sonne schützen und eine bessere Belüftung ermöglichen.
Zweitens wurden die fortschrittlichsten natürlichen Kühltechnologien in der arabischen und persischen Kultur entwickelt: malqaf, qa'a und bad-ghir sind drei Beispiele für antike Gebäude, die die Vorteile der natürlichen Belüftung nutzen.
Der Malqaf ist ein Turm, der dazu dient, die Luft aufzufangen. Er befindet sich hoch oben auf den Gebäuden und ist mit einer Säulenkrone versehen, die den vorherrschenden Winden zugewandt ist. Während der Nacht absorbieren die Wände des Turms die Wärme der im Turm enthaltenen Luft und die dichtere, abgekühlte Luft sinkt ins Innere des Gebäudes; tagsüber dienen die Wände dazu, die Temperatur niedriger zu halten (bei Wind wird dieser Prozess beschleunigt). Die Malqaf sind riesige Gebäude: Die iranischen können fünf bis acht Meter hoch sein; die ägyptischen zeichnen sich durch eine hölzerne Abdeckung aus, die um 30-45° geneigt ist; in Pakistan gibt es Tausende von Windfängern, die alle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, da der Wind in dieser Region immer aus der gleichen Richtung weht. Anspruchsvollere Türme wurden mit Pads gebaut, die man vom Gebäude aus je nach Windrichtung ausrichten konnte.
Ein weiteres interessantes Gebäude ist das Qa'a, das auf die türkische Tradition zurückgeht und sich das Prinzip der Luftabsaugung zunutze macht. Der Windfang ist eine Öffnung im Windschatten, durch die die heißeste Luft des Innenraums entweichen kann, dank der in der Öffnung erzeugten Dekompression, die wiederum die Luftströme bewegt. Das dem Qu'a zugrunde liegende Prinzip ist einfach: Im Sommer steigt die heiße Luft aus der Umgebung tendenziell hoch und tritt aus den Öffnungen aus und lässt kühlere Luft einströmen; im Winter werden die Öffnungen mit Glas verschlossen und der Treibhauseffekt heizt das Gebäude auf.
Der Bad-ghir (wörtlich "Windfänger") ist ein weiteres System, das in der Golfregion eingesetzt wird. Das zugrundeliegende Verfahren ist die thermische Belüftung (Konvektion): Die Struktur ist ein Turm mit leichten Wänden (in der Regel quadratisch) und unterteilt in Höhe oder mehrere Sektoren, quadratisch oder dreieckig. Unabhängig von der Lage des Turms, der Jahreszeit oder der Tageszeit liegen mindestens zwei aufeinanderfolgende Sektoren im Schatten, wodurch im Inneren des Turms ein doppelter paralleler Luftstrom aus heißer Abluft und kühler Zuluft entsteht. Der Bad-ghir nutzt dasselbe Prinzip wie der Malqaf, bei dem heiße Luft nach oben und kalte Luft nach unten strömt. Wenn der Turm, die Höhe und die Ausrichtung gut geplant sind, können wir eine Kühlung von 6°C bis 10°C erreichen.
Die wirksamsten natürlichen Kühler in der traditionellen arabischen Kultur sind Brunnen: Diese Völker waren sich bereits der Kraft der Verdunstung zur Kühlung der Luft bewusst. Die Verdunstungskühlung ist ein Prozess, bei dem der Effekt der Verdunstung von Wassermolekülen in der Luft als natürliches thermisches Reservoir genutzt wird: Die fühlbare Wärme der Luft wird in Form von latenter Wärme an die Wassermoleküle abgegeben, um die Verdunstung zu ermöglichen. Ein Springbrunnen im mittleren unteren Teil eines Windfangs kann die Wirkung der Luftkühlung durch Verdunstung verstärken. Meistens wird im Inneren des Brunnens eine aus Marmor geschnitzte Platte, Salsabil genannt, eingebaut: die unregelmäßige Oberfläche garantiert eine höhere Bewegung der Wassermoleküle. Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des Mikroklimas war die mashrabìya, ein geschnitzter Holzschirm, der an den Öffnungen der Fassaden angebracht wurde und dessen Funktion darin bestand, die Lufttemperatur zu senken und die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen, dank des verwendeten Materials.
Ein berühmtes Beispiel ist das Gebäude Muhib Al Din Ashafei in Kairo in Ägypten (1350 n. Chr.): Der Malqaf, der sich in Windrichtung befindet, fängt die Luft der vorherrschenden Winde ein und lässt sie in das Gebäude strömen, wo sich ein Springbrunnen befindet, der die relative Luftfeuchtigkeit erhöht und die Temperatur der Luft senkt. Der Luftstrom strömt dank des Kamineffekts durch die Holzgitter in der Oberlichte, die in direktem Kontakt mit den Sonnenstrahlen steht und somit den gewünschten Effekt verstärkt. Die natürliche Erwärmung des Oberlichts hat keinen Einfluss auf das Mikroklima, da es sich oben auf dem Dach befindet und sehr weit von den Wohnräumen entfernt ist.
Ein weiteres interessantes Beispiel für die Nutzung der Verdunstung zur Abkühlung der Temperatur ist der Ziza-Palast in Palermo (IT), der 1166 während der normannischen Herrschaft (nach Jahrhunderten, in denen Sizilien vom muslimischen Reich beherrscht wurde) von König Guglielmo II. erbaut wurde. Die massiven Mauern dienen als Barriere, um den inneren Teil des Palastes vor der Sonneneinstrahlung zu schützen. An der Westseite des Palastes wurde ein langer Korridor gebaut, in dem die Öffnungen nach außen auf ein Minimum reduziert sind, um zu verhindern, dass die Sonne den Palast im Sommer aufheizt. Das beeindruckendste Element dieses Palastes ist jedoch der riesige Brunnen vor dem Gebäude, der nicht nur als dekoratives Element diente: Die Luft, die über das Wasser strömte, sorgte für eine frische Brise, die bis zur Fassade strömte, die mit Oberlichtern versehen war, damit sie ins Innere strömen konnte und den Brunnenraum erreichte. Die Anwesenheit von Wasser erhöhte die relative Luftfeuchtigkeit, noch bevor sie in die oberen Gebäudeteile strömte. Die kühlen Luftströme, die in das Gebäude eindrangen, traten an die Stelle der heißesten, die von den hohen Lüftungstürmen ausströmten. Darüber hinaus wurden die zentrale Halle im zweiten Stock des Gebäudes und die angrenzenden Räume auf dem Dach geöffnet, um die Luftzirkulation durch den Kamineffekt zu gewährleisten; die kleinen Oberlichter auf der Ost- und Westseite sorgten für eine horizontale Belüftung, um den oben erwähnten Kamineffekt zu ergänzen.