Una historia de la arquitectura solar - Universidad Politécnica de ...
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<strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong><br />
so<strong>la</strong>r<br />
Anejo ilustrado <strong>de</strong> <strong>Una</strong> brevísima <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r,<br />
http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/amvaz.html<br />
Mariano Vázquez Espí<br />
Ondara (España), 21 <strong>de</strong> enero <strong>de</strong> 2010.
Introducción<br />
A Gol<strong>de</strong>n Thread <strong>de</strong> Ken Butti y John Perlin, 1980.<br />
¿Son <strong>la</strong>s técnicas so<strong>la</strong>res, tales como <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong><br />
bioclimática, técnicas novedosas<br />
La <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong>s técnicas concretas, ¿que nos muestra<br />
¿avances continuados y acumu<strong>la</strong>tivos<br />
¿Existe algún conflicto entre el avance ‘económico’ y el<br />
avance ‘técnico’<br />
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Introducción<br />
Acoma, Nuevo México, s XI.<br />
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Introducción<br />
La expansión, ilimitada en apariencia, <strong>de</strong> su po<strong>de</strong>río material, ha<br />
colocado a <strong>la</strong> humanidad en el predicamento <strong>de</strong> un capitán cuyo<br />
buque está construido con tanta abundancia <strong>de</strong> acero y hierro que<br />
<strong>la</strong> aguja <strong>de</strong> su compás apunta sólo a <strong>la</strong> masa férrea <strong>de</strong>l propio<br />
buque, y no al Norte. Con un barco semejante no hay modo <strong>de</strong><br />
poner proa hacia ninguna meta; navegará en círculo, entregado a<br />
vientos y corrientes. Pero [. . . ] po<strong>de</strong>mos añadir que el riesgo<br />
subsiste sólo en tanto que el capitán ignora que su compás ha<br />
perdido <strong>la</strong> sensibilidad para <strong>la</strong> fuerza magnética <strong>de</strong> <strong>la</strong> Tierra. En el<br />
instante en que este hecho se pone al <strong>de</strong>scubierto, una buena<br />
mitad <strong>de</strong>l riesgo se esfuma, ya que el capitán que no quiere dar<br />
vueltas al azar [. . . ] encontrará sin duda algún medio para<br />
<strong>de</strong>terminar <strong>la</strong> dirección <strong>de</strong> su barco: podrá inventar una forma más<br />
mo<strong>de</strong>rna <strong>de</strong> compás, insensible a <strong>la</strong> masa <strong>de</strong>l propio buque, o<br />
podrá orientarse por <strong>la</strong>s estrel<strong>la</strong>s, como en antiguas épocas.<br />
Werner Heisenberg (1955)<br />
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Grecia<br />
Economía basada en <strong>la</strong> fuerza animal y humana<br />
Braseros <strong>de</strong> carbón vegetal<br />
Deforestación:<br />
• «Todas <strong>la</strong>s partes más ricas y b<strong>la</strong>ndas han<br />
<strong>de</strong>saparecido y cuanto permanece es el mero<br />
esqueleto <strong>de</strong> <strong>la</strong> tierra»<br />
P<strong>la</strong>tón, refiriéndose a su Ática natal.<br />
• Prohibición <strong>de</strong>l olivo como materia prima <strong>de</strong>l carbón<br />
vegetal, Atenas, s IVaC.<br />
Sócrates: casas frescas en verano y cálidas en invierno.<br />
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Grecia<br />
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Grecia<br />
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Grecia<br />
Atenas (40N)<br />
La Serena (29,5S)<br />
La reg<strong>la</strong> <strong>de</strong> Sócrates resuelve un problema geométrico, <strong>de</strong> composición formal.<br />
Con <strong>la</strong>s alturas so<strong>la</strong>res en los solsticios se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>terminar el vuelo <strong>de</strong>l pórtico<br />
sobre <strong>la</strong> fachada, o <strong>la</strong> anchura <strong>de</strong>l patio. Se trata <strong>de</strong> <strong>la</strong> forma <strong>de</strong>l edificio, pero<br />
también <strong>de</strong> <strong>la</strong> re<strong>la</strong>ción entre ellos: <strong>de</strong> <strong>la</strong> forma urbana.<br />
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Grecia<br />
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Grecia<br />
A<strong>la</strong>banzas <strong>de</strong> Esquilo al adobe y <strong>la</strong> orientación so<strong>la</strong>r<br />
El concepto griego <strong>de</strong> máquina<br />
Limitación en el uso <strong>de</strong> combustibles (sociedad esc<strong>la</strong>vista) y<br />
renuncia a <strong>la</strong> fuerza <strong>de</strong>l vapor<br />
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Roma<br />
Calefacción central: hipocaustos. (15 m 3 /dia)<br />
Deforestación:<br />
• S. III aC: Monte Cimino es región «. . . más difícil <strong>de</strong><br />
atravesar y aterradora que <strong>la</strong>s regiones boscosas <strong>de</strong><br />
Alemania», Tito Livio<br />
• S I aC: importación <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ra <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el Cáucaso<br />
(Estrabón, Plinio El Viejo).<br />
Invención <strong>de</strong>l vidrio p<strong>la</strong>no (s.I, «paneles <strong>de</strong> ventana»,<br />
Séneca; inverna<strong>de</strong>ros, Plinio El Viejo).<br />
Vitruvio<br />
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Roma<br />
Heliocaminus, Plinio El Joven<br />
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Roma<br />
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Roma<br />
La crisis <strong>de</strong>finitiva <strong>de</strong>l Imperio <strong>de</strong> Occi<strong>de</strong>nte en el siglo IV:<br />
¿una crisis <strong>de</strong> recursos<br />
Crisis <strong>de</strong> abastecimiento <strong>de</strong> <strong>la</strong> metrópolis<br />
El significado <strong>de</strong> los tratados <strong>de</strong> Faventino y Pa<strong>la</strong>dius: <strong>la</strong><br />
diáspora hacia el campo.<br />
Derecho al Sol: Código <strong>de</strong> Justiniano<br />
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Concentradores so<strong>la</strong>res<br />
Antece<strong>de</strong>ntes griegos, romanos y chinos:<br />
Plutarco <strong>de</strong>scribe los vasos cóncavos <strong>de</strong> bronce con los que se<br />
encendían <strong>la</strong>s l<strong>la</strong>mas sagradas en los templos.<br />
La leyenda <strong>de</strong> Arquíme<strong>de</strong>s y <strong>la</strong> batal<strong>la</strong> <strong>de</strong> Siracusa.<br />
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Concentradores so<strong>la</strong>res<br />
Ars Magna Lucis et Umbrae, Atanasius Kircher, 1646<br />
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Concentradores so<strong>la</strong>res<br />
Hoesen, s. XVIII<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Agricultura intensiva: so<strong>la</strong>r antes que química.<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Francia, s. XVII<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Ing<strong>la</strong>terra, s. XVIII<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Remarks on Hothouses, J.C. Loudon (1817)<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Tretatise on. . . Hothouses, J.C. Loudon (1805)<br />
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Inverna<strong>de</strong>ros: captadores so<strong>la</strong>res<br />
Ing<strong>la</strong>terra, s. XIX<br />
La moda <strong>de</strong> <strong>la</strong> estufa en Ing<strong>la</strong>terra llevó a<br />
construir estufas mal orientadas, con tantas<br />
pérdidas <strong>de</strong> calor como para requerir <strong>la</strong><br />
insta<strong>la</strong>ción <strong>de</strong> estufas <strong>de</strong> carbón. . .<br />
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‘Cajas calientes’<br />
«. . . es un hecho sabido, y probablemente lo ha sido <strong>de</strong>s<strong>de</strong> hace<br />
mucho tiempo, que una habitación, un carruaje, o cualquier otro<br />
lugar está más caliente cuando los rayos <strong>de</strong>l Sol penetran en él a<br />
través <strong>de</strong> un cristal.»<br />
Horace <strong>de</strong> Saussure (1767).<br />
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‘Cajas calientes’<br />
Horace <strong>de</strong> Saussure, 120 o C.<br />
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‘Cajas calientes’<br />
Langley (1881)<br />
«. . . algún día podrá <strong>de</strong>rivarse alguna<br />
utilidad <strong>de</strong> este ingenio [porque] en realidad<br />
es <strong>de</strong>masiado pequeño, barato, y fácil<br />
<strong>de</strong> hacer.»<br />
De Saussure<br />
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‘Cajas calientes’<br />
Los experimentos con cajas calientes sentaron <strong>la</strong>s bases explicativas<br />
tanto <strong>de</strong>l efecto inverna<strong>de</strong>ro atmosférico como <strong>de</strong>l diseño <strong>de</strong> los<br />
futuros colectores p<strong>la</strong>nos.<br />
Resulta notable que <strong>la</strong> ecuación fundamental <strong>de</strong> equilibrio térmico<br />
<strong>de</strong>l colector so<strong>la</strong>r p<strong>la</strong>no, es <strong>de</strong>cir, <strong>la</strong> visión ‘científica’ <strong>de</strong>l asunto, no<br />
fuera establecida hasta 1943 por Hottel y Woertz en un<br />
famoso articulo citado innumerables veces <strong>de</strong>s<strong>de</strong> entonces.<br />
‘‘The Performance of F<strong>la</strong>t-P<strong>la</strong>te So<strong>la</strong>r Heat Collectors’’,<br />
American Society of Mechanical Engineers Transactions,<br />
febrero <strong>de</strong> 1943, pp. 91-104.<br />
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La Revolución Industrial<br />
La máquina <strong>de</strong> vapor a carbón comenzó a utilizarse para aumentar <strong>la</strong> extracción<br />
<strong>de</strong> carbón, que ya se usaba profusamente como combustible base en Gran<br />
Bretaña.<br />
Al mismo tiempo que Watt, en 1767, Horace <strong>de</strong> Saussure realiza <strong>la</strong>s primeras<br />
pruebas <strong>de</strong> una ‘caja so<strong>la</strong>r’, antece<strong>de</strong>nte temprano <strong>de</strong> los actuales paneles<br />
térmicos.<br />
s. XVI escasez aguda <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ra en Gran Bretaña<br />
s. XVII sustitución <strong>de</strong> ma<strong>de</strong>ra por carbón<br />
Thomas Savery 1698 primera bomba <strong>de</strong> vapor<br />
James Watt 1765 primera máquina <strong>de</strong> vapor<br />
1862 petróleo <strong>de</strong> Pensilvania a 95$US 2004<br />
Niko<strong>la</strong>us Otto 1876 primer motor <strong>de</strong> cuatro tiempos<br />
1885 petróleo a 20$US 2004<br />
Rudolf Diesel 1896 primer motor diesel<br />
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La Revolución Industrial<br />
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La Revolución Industrial<br />
Economía neoclásica: <strong>la</strong> cuestión <strong>de</strong>l carbón<br />
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La Revolución Industrial<br />
Economía neoclásica: <strong>la</strong> cuestión <strong>de</strong>l carbón<br />
Rudolf C<strong>la</strong>usius, 1885<br />
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La Revolución Industrial<br />
Economía neoclásica: <strong>la</strong> cuestión <strong>de</strong>l carbón<br />
Rudolf C<strong>la</strong>usius, 1885<br />
Svante Arrhenius: calentamiento atmosférico<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
«Resulta inevitable llegar a <strong>la</strong> conclusión <strong>de</strong> que lo pru<strong>de</strong>nte y sabio<br />
sería no dormirse en lo referente a esta seguridad [<strong>de</strong><br />
abastecimiento <strong>de</strong> combustibles]. La industria terminará por no<br />
encontrar en Europa los recursos con que satisfacer esta prodigiosa<br />
expansión. . . Indudablemente, el carbón se agotará ¿Qué hará<br />
entonces <strong>la</strong> industria»<br />
«¡Cosecha los rayos <strong>de</strong>l Sol!»<br />
Augustin Mouchot (1860)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Horno so<strong>la</strong>r y bomba <strong>de</strong> presión <strong>de</strong> Mouchot<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
A<strong>la</strong>mbique so<strong>la</strong>r <strong>de</strong> Mouchot<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Primera máquina so<strong>la</strong>r <strong>de</strong> Mouchot (1866)<br />
Cal<strong>de</strong>ra doble según Le chaleur so<strong>la</strong>r<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Cocina so<strong>la</strong>r para el ejército francés, Mouchot<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
«¡Un motor sin combustible!», Mouchot<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Exposición Universal <strong>de</strong> París, Mouchot (1878); frío so<strong>la</strong>r.<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Imprenta so<strong>la</strong>r, Abel Pifre (1880)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
El fin <strong>de</strong> <strong>la</strong> aventura <strong>de</strong> Mouchot: en 1881 <strong>de</strong>scien<strong>de</strong> el precio<br />
<strong>de</strong>l carbón gracias al ferrocarril (alimentado con carbón).<br />
Las aventuras americanas:<br />
John Ericsson (1868–1888)<br />
So<strong>la</strong>r Motor Company of Boston <strong>de</strong> Aubrey Eneas (1890–1905)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Segundo motor so<strong>la</strong>r <strong>de</strong> Aubrey Eneas (1899)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Complejo <strong>de</strong> Pasa<strong>de</strong>na, 1901<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Granja Cawston<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Granja <strong>de</strong> John May<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
«. . . mi experiencia con gran<strong>de</strong>s reflectores me ha convencido <strong>de</strong><br />
que incluso cuando se consigue <strong>la</strong> mayor eficacia, el costo <strong>de</strong><br />
construcción, incluso a gran esca<strong>la</strong>, es <strong>de</strong>masiado alto como para<br />
permitir su utilización comercial, excepto en unos pocos casos. . . »<br />
Eneas (1904)<br />
Motores so<strong>la</strong>res <strong>de</strong> baja temperatura. . .<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
1904: Willsie Sun Power Company en Arizona<br />
1906: introdución <strong>de</strong>l gas ciudad<br />
Bomba so<strong>la</strong>r <strong>de</strong> Charles Tellier (1880)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
«De una cosa estoy seguro y es <strong>de</strong> que <strong>la</strong> raza humana <strong>de</strong>be<br />
utilizar <strong>la</strong> energía so<strong>la</strong>r o retornar a <strong>la</strong> barbarie»<br />
P<strong>la</strong>nta en Tacony, Shuman (1911)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
Reflector parabólico en Maadi, Egipto; Shuman (1912)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
P<strong>la</strong>nta en Maadi, Egipto; Shuman (1912)<br />
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Motores so<strong>la</strong>res<br />
«La energía so<strong>la</strong>r es ya un hecho, habiendo <strong>de</strong>jado <strong>de</strong> encontrarse<br />
en <strong>la</strong> fase <strong>de</strong> bel<strong>la</strong> posibilidad; tendrá una <strong>historia</strong> algo parecida a<br />
<strong>la</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> navegación área. Hace solo doce años no era más que una<br />
simple posibilidad y ningún hombre práctico <strong>la</strong> consi<strong>de</strong>raba<br />
seriamente. Los hermanos Wright hicieron su vuelo <strong>de</strong> verdad y,<br />
<strong>de</strong>s<strong>de</strong> entonces, los progresos fueron más rápidos. Hemos<br />
<strong>de</strong>mostrado fehacientemente <strong>la</strong> capacidad <strong>de</strong> <strong>la</strong> energía so<strong>la</strong>r, y<br />
también esperamos rápidos a<strong>de</strong><strong>la</strong>ntos.»<br />
Shuman (1914)<br />
Pero estalló <strong>la</strong> PGM y llegó <strong>la</strong> época <strong>de</strong>l petróleo barato. . .<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
El caso <strong>de</strong>l agua <strong>de</strong>l grifo<br />
Coste marginal <strong>de</strong> producción <strong>de</strong> agua potable:≈13 MJ/m 3<br />
Energía final mínima para ∆T = 30 o C: 126 MJ/m 3<br />
Consumo total en hogares (Aragón, 2004): 71,0 Hm 3<br />
fracción ACS, 50 %: 35,5 Hm 3<br />
Energía final mínima (∆T≥ 30 o C): ≥ 4.470 TJ<br />
Emisiones CO 2,eq , ¿≥ 70 kg/ GJ: ≥ 0,313×10 9 kg (261 kg/hab)<br />
Ahorro con ACS so<strong>la</strong>r, 70 %: ≥ 3.129 TJ<br />
Ahorro <strong>de</strong> emisiones CO 2,eq , ¿≥ 70 kg/ GJ:<br />
≥ 0,219×10 9 kg (183 kg/hab)<br />
Reutilización <strong>de</strong> agua gris, 50 %: 35,5 Hm 3<br />
Ahorro en energía final <strong>de</strong> producción: ≤ 462 TJ<br />
Ahorro emisiones CO 2,eq , ¿≤ 200 kg/ GJ:<br />
≤ 0,092×10 9 kg (76,9 kg/hab)<br />
Fuentes: INE; CEDEX (comunicación personal); e<strong>la</strong>boración propia.<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Calentadores <strong>de</strong> 1890 en EEUU<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Patente Climax, 1890<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Patente Climax, 1892<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Patente Improved Climax, 1905<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Day and Nigth, William J. Bailey, 1909<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
ma<strong>de</strong>-your-self en Popu<strong>la</strong>r Mechanics, 1935<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Yacimientos en Los Ángeles, 1923<br />
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Agua caliente so<strong>la</strong>r<br />
Anuncio, Cuba, ca. 1940<br />
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Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
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Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Obstrucción so<strong>la</strong>r <strong>de</strong> rascacielos, Atkinson (ca. 1904)<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 62 / 70
Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Soleamiento <strong>de</strong> habitaciones, Atkinson (ca. 1910)<br />
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Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Soleamiento, orientación y confort, Henry N. Wright (1938)<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 64 / 70
Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Casa so<strong>la</strong>r 1, MIT, 1938<br />
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Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Casa Howard Sloan <strong>de</strong> G.F. Keck (1940)<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 66 / 70
Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Casa Duncan <strong>de</strong> G.F. Keck (ca. 1940)<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 67 / 70
Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Casa Tucson <strong>de</strong> Arthur Brown (1945)<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 68 / 70
Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Popu<strong>la</strong>r Science, 1945<br />
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Arquitectura so<strong>la</strong>r ‘mo<strong>de</strong>rna’<br />
Casa so<strong>la</strong>r 4, MIT, 1950<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010. > <strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r 70 / 70
<strong>Una</strong> <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r<br />
Anejo ilustrado <strong>de</strong> <strong>Una</strong> brevísima <strong>historia</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>arquitectura</strong> so<strong>la</strong>r,<br />
http://habitat.aq.upm.es/boletin/n9/amvaz.html<br />
Mariano Vázquez Espí<br />
GIAU+S (UPM)<br />
Grupo <strong>de</strong> Investigación en Arquitectura, Urbanismo y Sostenibilidad<br />
<strong>Universidad</strong> Politécnica <strong>de</strong> Madrid<br />
http://habitat.aq.upm.es/gi<br />
Edición <strong>de</strong>l 25 <strong>de</strong> enero <strong>de</strong> 2010<br />
Compuesto con free software:<br />
GNULinux/L A TEX/dvips/ps2pdf<br />
Copyleft c○Vázquez Espí, 2010
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