Le soluzioni offerte dall'antica architettura mediterranea ci danno alcuni suggerimenti su come risolvere i problemi di raffreddamento dell'aria evitando gli impianti che consumano energia per fornire comfort negli edifici moderni.
L'aria condizionata artificiale sta diventando sempre più comune nell'architettura moderna: tuttavia, può avere effetti negativi sulla salute e c'è un costo associato all'alto consumo di elettricità. Le ricerche sulla sostenibilità ambientale suggeriscono di esplorare le perle di saggezza dei nostri antenati, che hanno già trovato soluzioni semplici, economiche e sicure per superare il problema.
Il clima del Medio Oriente è caldo e secco, con temperature esterne giornaliere durante l'estate da 40°C a 55°C: in questa condizione particolari strategie sono state adottate in passato dalle popolazioni locali per migliorare le condizioni di vita.
Prima di tutto, la disposizione delle case è la prima scelta che permette di approfittare della presenza del sole e del vento, perché gli edifici si proteggano a vicenda dal sole e permettano una maggiore ventilazione.
In secondo luogo, le tecnologie di raffreddamento naturale più avanzate sono state sviluppate dalla cultura araba e persiana: malqaf, qa'a e bad-ghir sono tre esempi di edifici antichi che sfruttano la ventilazione naturale.
Il Malqaf è una torre utilizzata per catturare l'aria situata in posizione elevata sulla cima degli edifici, con una corona di colonne intorno rivolta verso i venti dominanti. Durante la notte le pareti della torre assorbono il calore dell'aria contenuta nella torre e l'aria più densa e raffreddata scende all'interno dell'edificio; durante il giorno, le pareti servono a mantenere la temperatura più bassa (in presenza di vento, questo processo è accelerato). I Malqaf sono edifici enormi: Quelli iraniani possono essere alti cinque-otto metri; quelli egiziani sono caratterizzati da una copertura in legno inclinata di 30-45°; in Pakistan ci sono migliaia di cattura vento, tutti allineati e orientati nella stessa direzione, perché in quella regione il vento soffia sempre dalla stessa direzione. Torri più sofisticate sono state costruite con cuscinetti che la gente poteva orientare dall'edificio, a seconda del vento.
Un altro edificio interessante è il Qa'a, che discende dalla tradizione turca e sfrutta il principio dell'estrazione dell'aria. La fuga d'aria è una breccia situata sottovento, che permette all'aria più calda dell'interno di uscire, grazie alla decompressione creata nell'apertura, che a sua volta muove i flussi d'aria. Il principio alla base della Qu'a è semplice: durante l'estate l'aria calda dell'ambiente tende a salire in alto ed esce dalle aperture e permette all'aria più fresca di entrare; durante l'inverno le aperture sono chiuse con vetro e l'effetto serra riscalda l'edificio.
Il Bad-ghir (letteralmente "cattura vento") è un altro sistema utilizzato nel Golfo. Il processo sottostante è la ventilazione termica (convezione): la struttura è una torre con pareti leggere (di solito a base quadrata) e divisa in altezza o più settori, quadrati o triangolari. Indipendentemente dalla posizione in cui si trova la torre, dalla stagione o dall'ora del giorno, almeno due settori consecutivi saranno all'ombra e questo determinerà, all'interno della torre, un doppio flusso d'aria parallelo di aria calda in uscita e fresca in entrata. Il Bad-ghir sfrutta anche lo stesso principio del Malqaf, dell'aria calda che sale e dell'aria fredda che scende. Se la torre, l'altezza e l'orientamento sono ben progettati, potremmo garantire da 6°C a 10°C di raffreddamento.
I raffrescatori naturali più efficaci nella cultura araba tradizionale sono le fontane: queste popolazioni conoscevano già il potere dell'evaporazione per raffreddare l'aria. raffrescamento evaporativo è un processo in cui l'effetto dell'evaporazione delle molecole d'acqua dell'aria viene utilizzato come serbatoio termico naturale: il calore sensibile dell'aria viene ceduto alle molecole d'acqua sotto forma di calore latente, per consentire l'evaporazione. Una fontana costruita nella parte medio-inferiore di un catalizzatore di vento può aumentare l'effetto di raffreddamento dell'aria attraverso l'evaporazione. Nella maggior parte dei casi, all'interno della fontana viene costruito un piatto scolpito in marmo chiamato salsabil: la superficie irregolare garantisce un maggiore movimento delle molecole d'acqua. Un altro modo per controllare il microclima era la mashrabìya, uno schermo di legno intagliato, applicato alle aperture delle facciate, la cui funzione era quella di abbassare la temperatura dell'aria e aumentare l'umidità, grazie al materiale utilizzato.
Un esempio famoso è l'edificio Muhib Al Din Ashafei al Cairo in Egitto (1350 a.C.): il malqaf, situato sopravento, cattura l'aria dei venti dominanti, la fa scorrere verso il basso dell'edificio, dove si trova una fontana che aumenta l'umidità relativa e abbassa la temperatura dell'aria. Il flusso d'aria esce, grazie all'effetto camino, attraverso le griglie di legno situate nel lucernario che è in contatto diretto con i raggi del sole e, quindi, aumenta l'effetto desiderato. Il riscaldamento naturale del lucernario non influenza il microclima, perché è situato in cima al tetto e molto lontano dallo spazio abitabile.
Un altro caso interessante di uso dell'evaporazione per raffreddare la temperatura è il Palazzo Ziza a Palermo (IT), costruito nel 1166 durante la dominazione normanna (dopo secoli in cui la Sicilia era dominata dall'impero musulmano) dal re Guglielmo II. Le mura massicce servono da barriera per proteggere la parte interna del palazzo dal riscaldamento solare. Un lungo corridoio è stato costruito sul lato ovest del palazzo, dove le aperture verso l'esterno in questa zona sono ridotte al minimo, per evitare che il sole riscaldi il palazzo in estate. Ma l'espediente più impressionante utilizzato in questo palazzo è l'enorme fontana di fronte all'edificio, che non serviva solo come strumento decorativo: l'aria che sfiorava l'acqua garantiva una brezza fresca che scorreva fino alla facciata, che era segnata da lucernari per permetterle di fluire all'interno, raggiungendo la stanza della fontana. La presenza dell'acqua aumentava l'umidità relativa dell'aria, prima ancora che iniziasse a fluire verso le parti superiori dell'edificio. I flussi d'aria fresca che entravano nell'edificio prendevano il posto di quelli più caldi che uscivano dalle alte torri di ventilazione. Inoltre, la sala centrale del secondo piano dell'edificio e i suoi spazi adiacenti erano aperti sul tetto, garantendo la circolazione dell'aria per effetto camino; i piccoli lucernari sui lati est e ovest assicuravano la ventilazione orizzontale, da aggiungere al suddetto effetto camino.