De Romeinen wisten het, net als de oude Egyptenaren, Perzen en Grieken: als de ster Sirius, ook wel Hondsster genoemd, opkwam vóór de zon, kwam er een vervelende tijd aan.
‘De hond van Orion noemen ze hem, de felste van allemaal, maar het is een slecht voorteken, want hij brengt hitte en koorts naar de lijdende mensheid,’ schreef de Griekse dichter Homerus in de 8e eeuw v.Chr. in de Ilias.
Sirius kondigde de warmste tijd van het jaar aan, juli en augustus, wanneer de planten verdorden en de dagen en nachten een zweterige nachtmerrie werden.
De temperaturen waren in die tijd niet heel anders dan nu, maar vandaag de dag kunnen we de warmte buiten de deur houden met een knap staaltje techniek: airconditioning.
Elektrische apparaten hadden de volken van de oudheid niet. Dat betekent echter niet dat ze met lege handen stonden in de zomerhitte. Integendeel.
Ze wisten precies hoe ze met behulp van de natuurwetten en ‘groene’ technologie de temperatuur konden beheersen – zonder fossiele brandstoffen en elektriciteit.
‘Het is een slecht voorteken, want hij brengt hitte en koorts naar de lijdende mensheid.’ De Oud-Griekse dichter Homerus over Sirius, de ster die in de oudheid de schuld kreeg van de verzengende hitte in juli en augustus
Egyptische ramen koelen de lucht
In het oude Egypte kondigde Sirius aan dat de Nijl buiten zijn oevers zou treden en vruchtbare modder naar de akkers zou brengen. Maar tegelijk steeg de temperatuur tot gemiddeld 35 °C.
Mannen en vrouwen droegen daarom sandalen en lichte kleding van vlas, die zo weinig mogelijk zonlicht absorbeerde.
Binnenblijven was de effectiefste manier om het hoofd koel te houden. Zolang de voordeur dicht zat, hielden de bakstenen van zongedroogde Nijlklei de huizen redelijk koel.
De Egyptenaren hadden echter een methode gevonden om de temperatuur binnenshuis nog verder omlaag te brengen: verdampingskoeling. Ze hingen eenvoudigweg een mat van drijfnat riet voor de raamopeningen.
Als de warme lucht van buiten door het riet stroomde, werd hij gekoeld. De Egyptenaren maakten gebruik van het feit dat water energie absorbeert als het verdampt. Die energie wordt uit de lucht gehaald, die daardoor afkoelt.
Dat het koud aanvoelt om op een hete zomerdag uit een zwembad te stappen, heeft dezelfde oorzaak: als de lucht je natte lijf raakt, koelt die af, tot je droog bent.
Naast nat riet zetten de Egyptenaren ook kruiken van poreuze klei in hun huizen. Het water sijpelde langzaam door de klei en verdampte, waardoor de temperatuur daalde.
De oude Egyptenaren vulden kruiken van poreuze klei met water. Als dat erdoorheen sijpelde, verdampte het langzaam, waardoor de lucht gekoeld werd.
Voor klamme nachten hadden de Egyptenaren ook iets bedacht: ze legden hun hoofd niet op een kussen, maar gebruikten een neksteun van hout of steen.
Die neksteun, die het hoofd los hield van het bed, zorgde voor een goede luchtcirculatie. Zo konden de Egyptenaren heerlijk slapen zonder badend in het zweet wakker te worden.
Er zijn aanwijzingen dat ze ook ventilatiegaten maakten in huizen om een koel briesje naar binnen te leiden. Op een tekening uit de 18e Dynastie (1550-1307 v.Chr.) staat iets wat veel weg heeft van een luchtsluis op een dak.
Dit idee werd overgenomen door de Perzen, die de techniek perfectioneerden.
De Egyptenaren legden hun hoofd niet op een kussen, maar op een neksteun, die de lucht liet circuleren.
Perzen halen kou uit de bergen
Na zijn buren in Lydië en Babylonië te hebben verslagen, stichtte Cyrus II in 550 v.Chr. het Perzische Rijk in een bergachtig, kurkdroog land met extreme zomertemperaturen. Toch stampten de Perzen een zeer geavanceerde beschaving uit de grond.
Net als de oude Egyptenaren gebruikten de Perzen zogeheten windvangers (badgir) om hun huizen te koelen. De eerste beschrijvingen van deze techniek stammen uit circa 500 n.Chr., maar het lijkt erop dat ze zeker 1000 jaar ouder is.
Een windvanger was een toren boven op een gebouw: hoe hoger je komt, hoe koeler de lucht is. Als het waait, ontstaat er een overdruk aan de loefzijde en een onderdruk aan de lijzijde van de toren.
De toren had vier openingen, waarvandaan aparte luchtkanalen het huis in liepen. Elke opening was naar behoefte te openen en te sluiten.
Als het heet was, openden de Perzen de toren aan loef- en lijzijde. De koele lucht stroomde naar binnen via de loefzijde, en de warme lucht uit het huis werd vanwege het drukverschil via de lijzijde naar buiten gestuwd.
Her en der in Iran worden gebouwen nog steeds gekoeld met windvangers.
Een windvanger kon nog effectiever gemaakt worden met een qanat. Qanats waren ondergrondse kanalen van soms kilometers lang, waardoor de Perzen vers bronwater naar hun steden lieten stromen.
Het water kwam uit de bergen, waar het diep onder de grond zat. Om bij het grondwater te komen, groeven de Perzen putten van soms wel 300 meter diep in het hooggebergte.
Vervolgens legden ze ondergrondse qanats aan met een lichte helling, die het koele water naar de steden brachten, opdat de inwoners hun dorst konden lessen.
In de steden liepen de qanats vaak onder de huizen door, en daar maakten de Perzen gebruik van: ze groeven een verticale schacht van hun kelder naar het kanaal, en ook buiten het huis werd een schacht gegraven.
Als de Perzen de windtoren aan de lijzijde openden, ontstond er een onderdruk, die de warme lucht uit het huis trok. Via de schacht buiten werd er verse lucht het ondergrondse kanaal in gestuwd, waar het koude water die koelde voordat hij het huis in gezogen werd.
Uit recente proeven blijkt dat dit systeem de temperatuur zo’n 10 °C omlaag kon brengen.
A: Windrichting. B: Toren. C: Lijzijde
Perzische airco draaide op wind en water
De oude Perzen bouwden windvangers: een toren op hun huizen. Daarmee ontstond er een onderdruk in het huis. Vanuit de kelder liep een schacht naar een ondergronds waterkanaal. De onderdruk stuwde koele lucht uit het kanaal naar het huis.
Griekse zuilengangen bieden schaduw
Griekenland kende vroeger net zulke hete zomers als nu. De oude Grieken wisten echter wel raad met de brandende zon.
Hun oplossing waren zuilengangen. Een van de bekendste is de Stoa van Attalus, de zuilengang die in 150 v.Chr. op het centrale marktplein van Athene werd gebouwd.
De 115 meter lange en 20 meter brede stoa had twee etages en bestond uit twee evenwijdige zuilenrijen voor een gebouw met 42 winkeltjes.
De brede zuilengang had een dak met pannen, dat de bezoekers tegen de zon beschermde. En dankzij de zuilen waaide er een verkoelend briesje in de markthal.
De Grieken bouwden stoa’s: zuilengangen die voor verkoelende schaduw en een briesje zorgden.
De Grieken zorgden op dezelfde manier voor schaduw rond hun openbare sportplaatsen, gymnasia. Die bestonden uit een open, rechthoekig veld met overdekte zuilenrijen aan alle kanten, die verkoeling gaven.
De Egyptenaren, Perzen én Grieken moesten wat koelsystemen betreft echter hun meerderen erkennen in de Romeinen.
Romeinen zijn airco-experts
Net als de Perzen haalden de Romeinen water uit de bergen. Met behulp van de zwaartekracht stroomde water uit bergmeren en onderaardse bronnen via tunnels en ‘waterbruggen’ (aquaducten) naar de Romeinse steden.
Alleen al de hoofdstad Rome had 11 aquaducten, waarvan het belangrijkste, het Anio Novus-aquaduct, de stad van maar liefst 189 miljoen liter per dag voorzag.
En Rome stond daarin niet alleen. In het hele rijk werden grotere plaatsen voorzien van aquaducten, die 24 uur per dag enorme hoeveelheden water afleverden.
Slechts een fractie van het water werd gebruikt om te drinken en de was te doen. De rest stroomde door naar gigantische koelinstallaties. Elke stad met een eigen aquaduct kreeg imposante fonteinen met stromend water.
In Laodicea in wat nu Turkije is, bouwden de Romeinen een enorme fontein om het centrale marktplein te koelen.
Die fonteinen waren niet alleen voor de sier: net als de op water gebaseerde ‘airconditioning’ van de Romeinen gebruikten ze het principe van verdampingskoeling. Uit onderzoek blijkt dat de lucht bij een fontein wel 5 °C koeler kan zijn dan die in de omgeving, vooral als er ook schaduw is.
Daarom combineerden de Romeinen vaak waterkoeling met grote, overdekte zuilengangen, afgekeken van de Grieken. Het indrukwekkendste voorbeeld is vandaag de dag te zien in Apamea in wat nu Syrië is.
Na een aardbeving in 115 n.Chr. herbouwden de Romeinen deze stad met een bijna 2 kilometer lange zuilengang, die van de noordelijke naar de zuidelijke stadspoort liep en verkoeling bood in de intense hitte. Elke zuil was 9 meter hoog, en aan weerszijden van de hoofdweg stonden er in totaal 1200.
Een bijna 2 kilometer lange overdekte zuilengang aan de hoofdstraat van Apamea hield de inwoners koel en droog.
Koelsystemen waren er niet alleen voor de publieke ruimte: ook thuis installeerden de Romeinen ‘airco’. Sommige rijke burgers betaalden voor een aansluiting op een aquaduct.
Het water, dat door buizen in de muren stroomde, gaf de huizen een behaaglijk binnenklimaat. De methode kwam echter niet veel voor en had vermoedelijk slechts een bescheiden effect.
De kleine bassins met bronwater die welgestelde Romeinen in de tuin van hun villa lieten aanleggen, werkten een stuk beter. Het stromende water had hetzelfde verkoelende effect als openbare fonteinen, dus de rijke Romeinen zaten in de koele lucht in de schaduw van de bomen in de tuin.
De vele koeltechnieken die in de oudheid ontwikkeld werden, bleven in gebruik tijdens de middeleeuwen en de renaissance. De Italiaanse uitvinder Leonardo da Vinci bouwde in de 15e eeuw een ventilator voor de hertogin van Milaan, Beatrice d’Este, waarbij hij zich liet inspireren door de oude Romeinen.
Het toestel had een waterrad bedekt met stof, dat koele rivierlucht door een aantal luchtkanalen naar de slaapkamer van de hertogin bracht.
Pas begin 20e eeuw bedacht de ingenieur Willis Carrier de voorloper van de huidige airconditioning. In 1906 nam hij patent op een elektrisch apparaat dat de temperatuur van een ruimte reguleerde met behulp van waterdamp.