Alla ricerca del migliore orientamento - William Aktinson

William Aktinson

William Atkinson (1) era un architetto riformista di Boston, Massachusetts che, tra il 1905 e il 1912, si occupò dei guadagni energetici ottenibili dal sole e del migliore orientamento degli edifici. Egli sperimentò con un collettore solare coperto da una finestra di vetro, collettore da lui chiamato “Sun Box” (cassetta solare), simile a quello usato, 150 anni prima, dallo scienziato ginevrino Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799), ma con la differenza che il collettore di Atkinson era posto in verticale e non in orizzontale. All’interno del collettore vi era una camera di circa 30 x 30 x 30 cm, rivestita di legno ed esternamente chiusa su cinque lati con un isolamento termico.  Tra i mesi di giugno e di dicembre, Atkinson espose il collettore (in verità furono due i collettori che egli fece costruire) al sole, cambiando periodicamente l’esposizione e prese nota delle temperature rilevate e di altri dati.

Sezione del collettore solare („Sun box“) di William Atkinson. La cassetta interna (E), isolata termicamente su cinque lati (D) e con un vetro sul sesto. (Fonte: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, S. 178)

Le misurazioni rilevate in estate confermarono la sua ipotesi, e cioè che il sole da Est e da Ovest provocava troppo calore. Per esempio, il 21 giugno, alle 8 del mattino, la temperatura nel suo box esposto a Est arrivò a quasi 49°C, cioè di 16,6 K maggiore rispetto alla temperatura rilevata in un collettore esposto a Sud e di 5,5 K maggiore rispetto alla temperatura esterna. Al pomeriggio, nel collettore, esposto verso Ovest, registrò una temperatura  oltre i 62°C, 6,6 K di più di quella registrata in un collettore esposto a Sud e quasi 19°C superiore alla temperatura esterna. I risultati più sorprendenti, però, egli li ottenne in inverno. Il 22 dicembre del 1910 egli rilevò all’interno del collettore solare, esposto a Sud, una temperatura di 45,5°C quando quella esterna era scesa a -4,5°C. Così, Atkinson poté accertare che il maggior guadagno di calore solare si otteneva d’inverno, quando il collettore era esposto a Sud e scoprì che “il raggi solari danno un contributo non indifferente al riscaldamento di una casa”.

Nel 1912, Atkinson costruì anche una “casa solare” sperimentale per Samuel Cabot, un ricco patrizio di Boston. L’obiettivo era quello di determinare più esattamente il potenziale riscaldante del sole.  La costruzione era poco profonda, aveva un tetto a una falda e una grande finestra esposta a Sud; le pareti e il tetto erano termicamente ben isolati. Atkinson raccontò che persino quando le temperature esterne scendevano sotto lo zero, all’interno, frequentemente, la temperatura raggiungeva i 38°C e oltre.

Sulla base di queste sue ricerche, Atkinson scrisse il libro “The Orientation of Buildings or Planning for Sunlight”, che fu pubblicato nel 1912 a New York (2), ma, come scrive John Perlin, “Atkinson’s results were soon forgotten”. Gli studi di Atkinson portarono a una modifica della legge edilizia dello Stato del Massachusetts che pertanto limitava l’altezza degli edifici a 2 ½ della larghezza della via adiacente (3).

Uno studio di William Atkinson sull’ombreggiamento in dicembre da parte di un edificio a torre, alto 100 metri

(Fonte: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, p. 176)

Nono solo l’architetto statunitense William Atkinson, ma anche diversi architetti e ingegneri europei si occuparono all’inizio del Novecento del problema del migliore orientamento degli edifici e degli alloggi.

Note

(1) Da non confondere con l’architetto inglese William Atkinson (1773 - 1839) conosciuto per le sue ville di campagna in stile neogotico, inventore di un nuovo sistema per riscaldare le serre tramite l’acqua calda

(2) Atkinson, William: The Orientation of Buildings and of Streets in Relation to Sunlight. Technology Quarterly, vol. 18 (September 1905), pp. 204-206

(3) House Bill No. 775. Commonwealth of Massachusetts, January 26, 1905

Atkinson’s quote on skyscrapers appeared in Technology Quarterly, p. 204. The legislation that Atkinson helped enact (House Bill No. 775. Commonwealth of Massachusetts, January 26, 1905) limited Building height to 2 ½ times the width of the streets adjacent to them. Details on Atkinson’s “Sun-Box” are from “The Orientation of Buildings or Planning for Sunlight”, p. 62-78