El Solar Building , ubicado en Albuquerque , Nuevo México , fue el primer edificio comercial del mundo en ser calentado principalmente por energía solar . [3] Fue construido en 1956 para albergar a la firma de ingeniería Bridgers & Paxton, quienes fueron responsables del diseño del sistema de calefacción. El novedoso edificio recibió una amplia atención, con artículos en publicaciones nacionales como Life y Popular Mechanics , y fue objeto de un proyecto de investigación financiado por la National Science Foundation en la década de 1970. Fue agregado al Registro Estatal de Propiedades Culturales de Nuevo México en 1985 y al Registro Nacional de Lugares Históricos en 1989, solo 33 años después de su construcción.
La firma Bridgers & Paxton Consulting Engineers fue fundada en 1951 por Frank Bridgers (1922-2005) [4] y Donald Paxton (1912-2007), [5] ambos interesados en las posibles aplicaciones de la energía solar . [3] Inicialmente operando desde un garaje detrás de la casa de Bridgers, [6] los dos hombres concibieron un nuevo edificio de oficinas para su firma que incluiría un sistema experimental de calefacción solar. Creían que un sistema de este tipo no solo ahorraría dinero, sino que también les permitiría recopilar datos valiosos para proyectos futuros. [7] En 1954, pudieron poner en práctica algunas de sus ideas con un innovador sistema de calefacción y refrigeración para el edificio Simms , que aprovechaba el muro cortina de vidrio orientado al sur del edificio para proporcionar calefacción solar en invierno. Sin embargo, todavía se necesitaba calefacción o refrigeración adicional en la mayoría de las condiciones. [8]
Bridgers y Paxton comenzaron a trabajar seriamente en el diseño del Solar Building a principios de 1954, y se construyó entre marzo y agosto de 1956. Stanley & Wright fueron los arquitectos del edificio. Su costo total fue de $58,500, de los cuales el sistema de calefacción y refrigeración representó alrededor de $15,000, aproximadamente el doble del costo de un sistema convencional. Sin embargo, Bridgers y Paxton creían que los costos operativos reducidos ahorrarían dinero a largo plazo. El novedoso edificio atrajo una atención considerable, recibiendo artículos en varias publicaciones nacionales, incluyendo Architectural Forum , [7] Life , [9] Architectural Record , [10] Progressive Architecture , [11] y Popular Mechanics , [12] e inspiró directamente una serie de sistemas de calefacción solar activos posteriores. [3]
A pesar de algunos problemas menores, el sistema de calefacción del edificio funcionó con éxito durante seis años, incluso durante el mes particularmente frío y nublado de enero de 1957, que registró solo tres días soleados. [13] Sin embargo, no fue tan económico como Bridgers y Paxton esperaban, principalmente debido al costo extremadamente bajo del combustible en ese momento. Cuando se amplió el edificio en 1962, se abandonó el colector solar en favor de un sistema de caldera convencional, aunque el equipo se dejó intacto para un posible uso futuro. [3] Esta decisión dio sus frutos solo unos años después, cuando la crisis del petróleo de 1973 provocó un renovado interés en la energía solar y atrajo nueva atención al Edificio Solar. A principios de 1974, el investigador de Penn State Stanley Gilman recibió una subvención de la National Science Foundation para restaurar el sistema de calefacción solar del edificio y operarlo como parte de un estudio de campo de varios años destinado a identificar los criterios de diseño óptimos para tales sistemas. [14] Después de la conclusión del proyecto, el sistema de calefacción solar siguió en uso. [3]
Bridgers & Paxton finalmente superó el edificio y se mudó a una nueva ubicación en 1985. [6] El Solar Building se agregó al Registro Estatal de Propiedades Culturales de Nuevo México en 1985 [2] y al Registro Nacional de Lugares Históricos en 1989. El edificio fue considerado "excepcionalmente significativo", lo que justificó su inclusión en el Registro Nacional a pesar de que solo tenía 33 años en ese momento. [3] [15]
El Solar Building es un edificio de estilo internacional de una sola planta que consta de dos secciones principales. El ala norte, que contiene la sala de dibujo principal, así como el equipo de calefacción solar, constituía la parte principal del edificio original. Tiene una sección transversal cuadrilátera irregular con el techo y la pared sur en ángulo (a 20 y 30 grados, respectivamente) para proporcionar una exposición alta al sur para los colectores solares. El ala está enmarcada por siete paneles de acero estructural , espaciados a 18 pies (5,5 m) de distancia y rellenados con vigas de techo de madera y mampostería. La pared norte tiene una franja estrecha y continua de ventanas que corre justo debajo de la línea del techo que ilumina la sala de dibujo, mientras que la elevación oriental que da a la calle es de ladrillo sin ventanas. El ala sur es una estructura baja y de techo plano que contiene espacio de oficina. Está parcialmente revestida con ladrillo, lo que marca la extensión original del edificio; luego se amplió con una adición en 1962. La entrada principal está ubicada en la intersección de las dos alas. [3]
El sistema de calefacción solar activo del edificio empleaba un conjunto de 56 colectores solares térmicos con una superficie total de 800 pies cuadrados (74 m2 ) . El conjunto se colocó en una pared exterior orientada al sur que estaba inclinada 30 grados respecto de la vertical para captar la máxima cantidad de luz solar invernal. Los colectores eran paneles de aluminio fabricados a medida con canales de flujo incorporados para que pasara el agua. La superficie de cada colector estaba recubierta con pintura negra de baja reflectividad y una capa de vidrio para capturar la máxima cantidad de energía térmica. [7] [10]
En días soleados, el agua que pasaba por los colectores alcanzaba una temperatura máxima de 60 °C (140 °F) antes de depositarse en un tanque subterráneo aislado de 6000 galones que proporcionaba una reserva de agua caliente para hasta tres días de tiempo nublado. En condiciones normales (alrededor del 90 % de una temporada de calefacción promedio), [14] el agua del tanque estaría lo suficientemente caliente como para calentar directamente el edificio al hacerla circular a través de paneles radiantes en el piso y el techo. Si la temperatura en el tanque bajaba debido a un tiempo nublado prolongado, se podía utilizar una bomba de calor para mantener el suministro de agua caliente a los paneles. La bomba de calor era una unidad enfriadora de agua comercial estándar , pero con calefacción en lugar de refrigeración como su propósito previsto: enfriar el agua en el tanque y entregar el calor "residual" a la corriente de agua caliente. La bomba de calor podía seguir funcionando mientras la temperatura del tanque se mantuviera por encima de los 2 °C (35 °F).
En verano, el sistema también podría proporcionar refrigeración haciendo circular agua fría por el edificio en lugar de agua caliente. En este modo, el tanque de almacenamiento se convirtió en un depósito de agua fría, lo que permitió al sistema ahorrar energía en climas más templados almacenando calor durante el día y liberándolo por la noche cuando las temperaturas exteriores eran más bajas. La mayor parte del tiempo, el agua del tanque podría mantenerse fría utilizando solo un enfriador evaporativo . Si el agua del tanque se calentaba demasiado, la bomba de calor volvería a funcionar para continuar transfiriendo calor de la corriente de agua fría al tanque. También era posible operar en modo de refrigeración durante el día mientras se almacenaba agua caliente de los colectores solares y la bomba de calor para calentar el edificio por la noche. [14] [11]
Durante su vida útil, se realizaron cambios menores al sistema. Uno de los primeros problemas que surgieron fue la corrosión de los paneles colectores, que originalmente tenían canales de flujo integrados formados por dos láminas de aluminio unidas. Después de que comenzaron a desarrollarse fugas, los canales de flujo se reemplazaron con tubos de cobre unidos a la parte posterior de los paneles. Gilman realizó modificaciones adicionales al sistema en la década de 1970, incluido el cambio del fluido de trabajo en el circuito colector a etilenglicol (para evitar la congelación) y la re-soldadura de los paneles colectores para un mejor contacto térmico. Gilman también instaló un sistema de control automatizado y actualizó el equipo de manejo de aire para permitir el control de temperatura individual para cada oficina. A pesar de las modificaciones, el sistema permanece prácticamente intacto tal como fue diseñado originalmente. [3]
