Una historia de la arquitectura solar

(1)

Una historia de la arquitectura solar

Anejo ilustrado de Una brevísima historia de la arquitectura solar, http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/amvaz.html

Mariano Vázquez Espí

Ondara (España), 21 de enero de 2010.

(2)

Introducción

A Golden Thread de Ken Butti y John Perlin, 1980.

¿Son las técnicas solares, tales como la arquitectura bioclimática, técnicas novedosas?

La historia de las técnicas concretas, ¿que nos muestra?

¿avances continuados y acumulativos?

¿Existe algún conflicto entre el avance ‘económico’ y el avance ‘técnico’?

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(3)

Introducción

Acoma, Nuevo México, s XI.

(4)

Introducción

La expansión, ilimitada en apariencia, de su poderío material, ha colocado a la humanidad en el predicamento de un capitán cuyo buque está construido con tanta abundancia de acero y hierro que la aguja de su compás apunta sólo a la masa férrea del propio buque, y no al Norte. Con un barco semejante no hay modo de poner proa hacia ninguna meta; navegará en círculo, entregado a vientos y corrientes. Pero [. . . ] podemos añadir que el riesgo subsiste sólo en tanto que el capitán ignora que su compás ha perdido la sensibilidad para la fuerza magnética de la Tierra. En el instante en que este hecho se pone al descubierto, una buena mitad del riesgo se esfuma, ya que el capitán que no quiere dar vueltas al azar [. . . ] encontrará sin duda algún medio para

determinar la dirección de su barco: podrá inventar una forma más moderna de compás, insensible a la masa del propio buque, o podrá orientarse por las estrellas, como en antiguas épocas.

Werner Heisenberg (1955)

(5)

Grecia

Economía basada en la fuerza animal y humana Braseros de carbón vegetal

Deforestación:

• «Todas las partes más ricas y blandas han desaparecido y cuanto permanece es el mero esqueleto de la tierra»

Platón, refiriéndose a su Ática natal.

• Prohibición del olivo como materia prima del carbón vegetal, Atenas, s IVaC.

Sócrates: casas frescas en verano y cálidas en invierno.

(6)

Grecia

(7)

Grecia

(8)

Grecia

Atenas (40N) La Serena (29,5S)

La regla de Sócrates resuelve un problema geométrico, de composición formal.

Con las alturas solares en los solsticios se puede determinar el vuelo del pórtico sobre la fachada, o la anchura del patio. Se trata de la forma del edificio, pero también de la relación entre ellos: de la forma urbana.

(9)

Grecia

(10)

Grecia

Alabanzas de Esquilo al adobe y la orientación solar El concepto griego de máquina

Limitación en el uso de combustibles (sociedad esclavista) y renuncia a la fuerza del vapor

(11)

Roma

Calefacción central: hipocaustos. (15 m ³ /dia) Deforestación:

• S. III aC: Monte Cimino es región «. . . más difícil de atravesar y aterradora que las regiones boscosas de Alemania», Tito Livio

• S I aC: importación de madera desde el Cáucaso (Estrabón, Plinio El Viejo).

Invención del vidrio plano (s.I, «paneles de ventana», Séneca; invernaderos, Plinio El Viejo).

Vitruvio

(12)

Roma

Heliocaminus, Plinio El Joven

(13)

Roma

(14)

Roma

La crisis definitiva del Imperio de Occidente en el siglo IV:

¿una crisis de recursos?

Crisis de abastecimiento de la metrópolis

El significado de los tratados de Faventino y Paladius: la diáspora hacia el campo.

Derecho al Sol: Código de Justiniano

(15)

Concentradores solares

Antecedentes griegos, romanos y chinos:

Plutarco describe los vasos cóncavos de bronce con los que se encendían las llamas sagradas en los templos.

La leyenda de Arquímedes y la batalla de Siracusa.

(16)

Concentradores solares

Ars Magna Lucis et Umbrae, Atanasius Kircher, 1646

(17)

Concentradores solares

Hoesen, s. XVIII

(18)

Invernaderos: captadores solares

Agricultura intensiva: solar antes que química.

(19)

Invernaderos: captadores solares

Francia, s. XVII

(20)

Invernaderos: captadores solares

Inglaterra, s. XVIII

(21)

Invernaderos: captadores solares

Remarks on Hothouses, J.C. Loudon (1817)

(22)

Invernaderos: captadores solares

Tretatise on. . . Hothouses, J.C. Loudon (1805)

(23)

Invernaderos: captadores solares

Inglaterra, s. XIX

La moda de la estufa en Inglaterra llevó a construir estufas mal orientadas, con tan- tas pérdidas de calor como para requerir la instalación de estufas de carbón. . .

(24)

‘Cajas calientes’

«. . . es un hecho sabido, y probablemente lo ha sido desde hace mucho tiempo, que una habitación, un carruaje, o cualquier otro lugar está más caliente cuando los rayos del Sol penetran en él a través de un cristal.»

Horace de Saussure (1767).

(25)

‘Cajas calientes’

Horace de Saussure, 120

^o

C.

(26)

‘Cajas calientes’

Langley (1881)

«. . . algún día podrá derivarse alguna utilidad de este ingenio [porque] en reali- dad es demasiado pequeño, barato, y fá- cil de hacer.»

De Saussure

(27)

‘Cajas calientes’

Los experimentos con cajas calientes sentaron las bases explicativas tanto del efecto invernadero atmosférico como del diseño de los futuros colectores planos.

Resulta notable que la ecuación fundamental de equilibrio térmico del colector solar plano, es decir, la visión ‘científica’ del asunto, no fuera establecida hasta 1943 por Hottel y Woertz en un famoso articulo citado innumerables veces desde entonces.

‘‘The Performance of Flat-Plate Solar Heat Collectors’’, American Society of Mechanical Engineers Transactions, febrero de 1943, pp. 91-104.

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La Revolución Industrial

La máquina de vapor a carbón comenzó a utilizarse para aumentar la extrac- ción de carbón, que ya se usaba profusamente como combustible base en Gran Bretaña.

Al mismo tiempo que Watt, en 1767, Horace de Saussure realiza las prime- ras pruebas de una ‘caja solar’, antecedente temprano de los actuales paneles térmicos.

s. XVI escasez aguda de madera en Gran Bretaña s. XVII sustitución de madera por carbón

Thomas Savery 1698 primera bomba de vapor James Watt 1765 primera máquina de vapor

1862 petróleo de Pensilvania a 95$US

²⁰⁰⁴

Nikolaus Otto 1876 primer motor de cuatro tiempos

1885 petróleo a 20$US

²⁰⁰⁴

Rudolf Diesel 1896 primer motor diesel

(29)

La Revolución Industrial

(30)

La Revolución Industrial

Economía neoclásica: la cuestión del carbón

(31)

La Revolución Industrial

Economía neoclásica: la cuestión del carbón Rudolf Clausius, 1885

(32)

La Revolución Industrial

Economía neoclásica: la cuestión del carbón Rudolf Clausius, 1885

Svante Arrhenius: calentamiento atmosférico

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Motores solares

«Resulta inevitable llegar a la conclusión de que lo prudente y sabio sería no dormirse en lo referente a esta seguridad [de

abastecimiento de combustibles]. La industria terminará por no encontrar en Europa los recursos con que satisfacer esta prodigiosa expansión. . . Indudablemente, el carbón se agotará ¿Qué hará entonces la industria?»

«¡Cosecha los rayos del Sol!»

Augustin Mouchot (1860)

(34)

Motores solares

Horno solar y bomba de presión de Mouchot

(35)

Motores solares

Alambique solar de Mouchot

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Motores solares

Primera máquina solar de Mouchot (1866) Caldera doble según Le chaleur solar

(37)

Motores solares

Cocina solar para el ejército francés, Mouchot

(38)

Motores solares

«¡Un motor sin combustible!», Mouchot

(39)

Motores solares

Exposición Universal de París, Mouchot (1878); frío solar.

(40)

Motores solares

Imprenta solar, Abel Pifre (1880)

(41)

Motores solares

El fin de la aventura de Mouchot: en 1881 desciende el precio del carbón gracias al ferrocarril (alimentado con carbón).

Las aventuras americanas:

John Ericsson (1868–1888)

Solar Motor Company of Boston de Aubrey Eneas (1890–1905)

(42)

Motores solares

Segundo motor solar de Aubrey Eneas (1899)

(43)

Motores solares

Complejo de Pasadena, 1901

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Motores solares

Granja Cawston

(45)

Motores solares

Granja de John May

(46)

Motores solares

«. . . mi experiencia con grandes reflectores me ha convencido de que incluso cuando se consigue la mayor eficacia, el costo de construcción, incluso a gran escala, es demasiado alto como para permitir su utilización comercial, excepto en unos pocos casos. . . »

Eneas (1904)

Motores solares de baja temperatura. . .

(47)

Motores solares

Bomba solar de Charles Tellier (1880)

1904: Willsie Sun Power Company en Arizona 1906: introdución del gas ciudad

(48)

Motores solares

Planta en Tacony, Shuman (1911)

«De una cosa estoy seguro y es de que la raza humana debe utilizar la energía solar o retornar a la barbarie»

(49)

Motores solares

Reflector parabólico en Maadi, Egipto; Shuman (1912)

(50)

Motores solares

Planta en Maadi, Egipto; Shuman (1912)

(51)

Motores solares

«La energía solar es ya un hecho, habiendo dejado de encontrarse en la fase de bella posibilidad; tendrá una historia algo parecida a la de la navegación área. Hace solo doce años no era más que una simple posibilidad y ningún hombre práctico la consideraba

seriamente. Los hermanos Wright hicieron su vuelo de verdad y, desde entonces, los progresos fueron más rápidos. Hemos demostrado fehacientemente la capacidad de la energía solar, y también esperamos rápidos adelantos.»

Shuman (1914)

Pero estalló la PGM y llegó la época del petróleo barato. . .

(52)

Agua caliente solar

El caso del agua del grifo

Coste marginal de producción de agua potable: ≈13 MJ/m ³ Energía final mínima para ∆T = 30 ^o C: 126 MJ/m ³

Consumo total en hogares (Aragón, 2004): 71,0 Hm ³

fracción ACS, 50 %: 35,5 Hm ³

Energía final mínima (∆T ≥ 30 ^o C): ≥ 4.470 TJ Emisiones CO 2,eq , ¿≥ 70 kg/ GJ?: ≥ 0,313×10 ⁹ kg (261 kg/hab)

Ahorro con ACS solar, 70 %: ≥ 3.129 TJ

Ahorro de emisiones CO 2,eq , ¿≥ 70 kg/ GJ?:

≥ 0,219×10 ⁹ kg (183 kg/hab) Reutilización de agua gris, 50 %: 35,5 Hm ³ Ahorro en energía final de producción: ≤ 462 TJ Ahorro emisiones CO 2,eq , ¿≤ 200 kg/ GJ?:

≤ 0,092×10 ⁹ kg (76,9 kg/hab)

Fuentes: INE; CEDEX (comunicación personal); elaboración propia.

(53)

Agua caliente solar

Calentadores de 1890 en EEUU

(54)

Agua caliente solar

Patente Climax, 1890

(55)

Agua caliente solar

Patente Climax, 1892

(56)

Agua caliente solar

Patente Improved Climax, 1905

(57)

Agua caliente solar

Day and Nigth, William J. Bailey, 1909

(58)

Agua caliente solar

(59)

Agua caliente solar

made-your-self en Popular Mechanics, 1935

(60)

Agua caliente solar

Yacimientos en Los Ángeles, 1923

(61)

Agua caliente solar

Anuncio, Cuba, ca. 1940

(62)

Arquitectura solar ‘moderna’

(63)

Arquitectura solar ‘moderna’

Obstrucción solar de rascacielos, Atkinson (ca. 1904)

(64)

Arquitectura solar ‘moderna’

Soleamiento de habitaciones, Atkinson (ca. 1910)

(65)

Arquitectura solar ‘moderna’

Soleamiento, orientación y confort, Henry N. Wright (1938)

(66)

Arquitectura solar ‘moderna’

Casa solar 1, MIT, 1938

(67)

Arquitectura solar ‘moderna’

Casa Howard Sloan de G.F. Keck (1940)

(68)

Arquitectura solar ‘moderna’

Casa Duncan de G.F. Keck (ca. 1940)

(69)

Arquitectura solar ‘moderna’

Casa Tucson de Arthur Brown (1945)

(70)

Arquitectura solar ‘moderna’

Popular Science, 1945

(71)

Arquitectura solar ‘moderna’

Casa solar 4, MIT, 1950

(72)

Una historia de la arquitectura solar

Una historia de la arquitectura solar

Anejo ilustrado de Una brevísima historia de la arquitectura solar, http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/amvaz.html

Mariano Vázquez Espí

Ondara (España), 21 de enero de 2010.

Introducción

A Golden Thread de Ken Butti y John Perlin, 1980.

¿Son las técnicas solares, tales como la arquitectura bioclimática, técnicas novedosas?

La historia de las técnicas concretas, ¿que nos muestra?

¿avances continuados y acumulativos?

¿Existe algún conflicto entre el avance ‘económico’ y el avance ‘técnico’?

Introducción

Acoma, Nuevo México, s XI.

Introducción

determinar la dirección de su barco: podrá inventar una forma más moderna de compás, insensible a la masa del propio buque, o podrá orientarse por las estrellas, como en antiguas épocas.

Werner Heisenberg (1955)

Grecia

Economía basada en la fuerza animal y humana Braseros de carbón vegetal

Deforestación:

• «Todas las partes más ricas y blandas han desaparecido y cuanto permanece es el mero esqueleto de la tierra»

Platón, refiriéndose a su Ática natal.

• Prohibición del olivo como materia prima del carbón vegetal, Atenas, s IVaC.

Sócrates: casas frescas en verano y cálidas en invierno.

Grecia

Grecia

Grecia

Atenas (40N) La Serena (29,5S)

La regla de Sócrates resuelve un problema geométrico, de composición formal.

Con las alturas solares en los solsticios se puede determinar el vuelo del pórtico sobre la fachada, o la anchura del patio. Se trata de la forma del edificio, pero también de la relación entre ellos: de la forma urbana.

Grecia

Grecia

Alabanzas de Esquilo al adobe y la orientación solar El concepto griego de máquina

Limitación en el uso de combustibles (sociedad esclavista) y renuncia a la fuerza del vapor

Roma

Calefacción central: hipocaustos. (15 m 3 /dia) Deforestación:

• S. III aC: Monte Cimino es región «. . . más difícil de atravesar y aterradora que las regiones boscosas de Alemania», Tito Livio

• S I aC: importación de madera desde el Cáucaso (Estrabón, Plinio El Viejo).

Invención del vidrio plano (s.I, «paneles de ventana», Séneca; invernaderos, Plinio El Viejo).

Vitruvio

Roma

Heliocaminus, Plinio El Joven

Roma

Roma

La crisis definitiva del Imperio de Occidente en el siglo IV:

¿una crisis de recursos?

Crisis de abastecimiento de la metrópolis

El significado de los tratados de Faventino y Paladius: la diáspora hacia el campo.

Derecho al Sol: Código de Justiniano

Concentradores solares

Antecedentes griegos, romanos y chinos:

Plutarco describe los vasos cóncavos de bronce con los que se encendían las llamas sagradas en los templos.

La leyenda de Arquímedes y la batalla de Siracusa.

Concentradores solares

Ars Magna Lucis et Umbrae, Atanasius Kircher, 1646

Concentradores solares

Hoesen, s. XVIII

Invernaderos: captadores solares

Agricultura intensiva: solar antes que química.

Invernaderos: captadores solares

Francia, s. XVII

Invernaderos: captadores solares

Inglaterra, s. XVIII

Invernaderos: captadores solares

Remarks on Hothouses, J.C. Loudon (1817)

Invernaderos: captadores solares

Tretatise on. . . Hothouses, J.C. Loudon (1805)

Invernaderos: captadores solares

Inglaterra, s. XIX

La moda de la estufa en Inglaterra llevó a construir estufas mal orientadas, con tan- tas pérdidas de calor como para requerir la instalación de estufas de carbón. . .

‘Cajas calientes’

«. . . es un hecho sabido, y probablemente lo ha sido desde hace mucho tiempo, que una habitación, un carruaje, o cualquier otro lugar está más caliente cuando los rayos del Sol penetran en él a través de un cristal.»

Horace de Saussure (1767).

‘Cajas calientes’

Horace de Saussure, 120

C.

‘Cajas calientes’

Langley (1881)

«. . . algún día podrá derivarse alguna utilidad de este ingenio [porque] en reali- dad es demasiado pequeño, barato, y fá- cil de hacer.»

De Saussure

‘Cajas calientes’

Calefacción central: hipocaustos. (15 m ³ /dia) Deforestación: