Die beste Orientierung - William Aktinson

William Atkinson (1) war ein Reform-Architekt aus Boston, Massachusetts, der, zwischen 1905 und 1912, sich mit den solaren Energiegewinnen beschäftigte, die ein Haus erhalten könne, sowie mit der Frage, wie ein Gebäude orientiert sein müsse um ein Maximum an Sonnenenergie zu erhalten. Er experimentierte mit einem, mit Glas abgedeckten Sonnenkollektor, den er „Sun Box“ nannte. Der Kollektor war ähnlich demjenigen, den der Genfer Gelehrte Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799) 150 früher benutzt hatte, jedoch mit dem Unterschied, dass er nicht horizontal lag, sondern vertikal stand.

Die „Sun Box“ von William Atkinson, Schnitt   Die innere Box (E), fünfseitig wärmegedämmt (D) und auf einer Seite verglast (Quelle: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, S. 178)

Die „Sun Box“ war eine hölzerne Kiste von etwa 30 x 30 x 30 cm, die auf fünf Seiten wärmegedämmt und auf der sechsten verglast war. Atkinson stellte den Kollektor (eigentlich waren es zwei Kollektoren, mit denen Atkinson experimentierte) zwischen Juni und Dezember an die Sonne, wobei er periodisch dessen Ausrichtung änderte und die Temperaturen im Inneren mass und aufzeichnete.

 

Die im Sommer gemessenen Temperaturen bestätigten seine Annahme, dass eine Besonnung von Osten oder Westen zu hohen Temperaturen führt. Zum Beispiel, erreichte die Temperatur in der nach Osten ausgerichteten Box am 21. Juni, um 8 Uhr morgens fast 49°C, das heisst 16,6 Grad mehr als die Temperatur des nach Süden ausgerichteten Kollektors und 5,5 Grad mehr gegenüber der Aussentemperatur. Am Nachmittag, zeigte das Thermometer in dem nach Westen orientierten Kollektoreine Temperatur von über 62°C an, 6,6 Grad mehr als bei Südorientierung und fast 19 Grad mehr als die Aussentemperatur.

Die überraschendsten Ergebnisse erreichte Atkinson im Winter. Am 22. Dezember 1910, betrug die Temperatur im nach Süden orientierten Kollektor 45,5°C, während zur gleichen Zeit die Aussentemperatur bei -4,5°C lag. Auf diese Weise konnte Atkinson zeigen, dass man die grössten Wärmegewinne erhalten kann wenn der Kollektor nach Süden ausgerichtet war und dass die Sonne einen nicht zu unterschätzenden Beitrag zur Heizung eines Hauses leisten kann.

Im Jahr 1912, baute Atkinson ein experimentelles  “Sonnenhaus” für Samuel Cabot, einen reichen Patrizier Bostons. Das Ziel war, den potentiellen Beitrag der Sonne zur Heizung des Hauses genau festzustellen. Der Bau war wenig tief, hatte ein Satteldach und ein grosses, nach Süden ausgerichtetes Fenster. Die Wände und das Dach waren gut gedämmt. Atkinson sagte, dass es selbst, wenn die Aussentemperatur unter null Grad sank, im Innern bis zu 38°C warm wurde.

 

Eine Zeichnung von William Atkinson zum Schattenwurf im Dezember eines 100 Meter hohen Hochhauses. (Quelle: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, S. 176)

 

Auf der Grundlage seiner Forschungen schrieb Atkinson ein Buch mit dem Titel “The Orientation of Buildings or Planning for Sunlight”, das 1912 in New York veröffentlicht wurde (2), aber, wie John Perlin schreibt „Atkinson’s results were soon forgotten”. Die Forschungen Atkinsons führten jedoch zu einer Änderung der Baugesetze von Massachusetts, welche die Höhe der Gebäude auf das 2,5fache der Strassenbreite begrenzten (3).

Nicht nur der amerikanische Architekt William Atkinson, sondern auch mehrere andere Architekten und Ingenieure in Europa beschäftigten sich anfangs des 20. Jahrhunderts mit dem Problem der besten Ausrichtung von Gebäuden und Wohnungen zur Sonne.

Anmerkungen

(1) Nicht zu verwechseln mit dem englischen Architekten William Atkinson (1773 - 1839), der durch seine Landhäuser im neugotischen Stil bekannt wurde und der eines neues Heizungssystems für Gewächshäusern erfand.

(2) Atkinson, William: The Orientation of Buildings and of Streets in Relation to Sunlight. Technology Quarterly, vol. 18 (September 1905), S. 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”, S. 62-78