Controllo microclimatico negli ambienti museali attraverso la simulazione dinamica

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Nei Musei, la conservazione preventiva è fondamentale per la conservazione dei manufatti esposti e per ridurre il degrado cui sono soggetti.

La conservazione preventiva è una combinazione di azioni dirette a ridurre il rischio di degrado a cui gli oggetti esposti sono soggetti e a identificare le condizioni ambientali ottimali che permettano di mostrare l’opera nella maniera più sicura possibile. Ciò implica sia le tecniche passive, il cui scopo è di minimizzare il danno potenziale degli oggetti per l’esposizione ambientale, sia il monitoraggio e la gestione ambientale al fine di minimizzare le oscillazioni dei parametri ambientali interni e di ridurre gli impatti dall’esterno (ad esempio l’apertura delle finestre, la folla di visitatori, il funzionamento irregolare dei sistemi HVAC, l’errato posizionamento dei terminali dei sistemi HVAC e delle sorgenti luminose, ecc.). In particolare, la stabilità della temperatura e dell’umidità relativa gioca un ruolo chiave nel processo di deterioramento del patrimonio culturale. Il monitoraggio microclimatico delle stanze dei musei, così come la misura del livello d’illuminazione e il campionamento degli inquinanti dell’aria interna, è necessario per verificare l’idoneità dell’ambiente museale a conservare le opere d’arte e per pianificare gli interventi richiesti per ridurre il rischio di degrado.

Le normative tecniche italiane riguardanti la conservazione del patrimonio culturale stabiliscono le linee guida e i metodi per misurare la temperatura, l’umidità e il livello d’illuminazione interni. È importante sottolineare che, perseguendo l’obiettivo di conservazione del patrimonio culturale, è impossibile fissare per ogni oggetto dei valori o intervalli assoluti e ottimali dei parametri ambientali. È necessario ricercare un ottimo compromesso tra le diverse problematiche riguardanti i musei. Specialmente negli edifici storici convertiti in musei è spesso necessario trovare un compromesso tra la conservazione degli oggetti, la fruibilità pubblica e il comfort sia dei visitatori che degli occupanti.

Al fine di valutare gli effetti di modifiche inerenti l’uso degli ambienti (frequenza e numerosità dei visitatori, condizioni microclimatiche, ecc.) nonché gli effetti delle variazioni climatiche anche su medio e lungo periodo, una tecnica applicata diffusamente è quella di ricostruire mediante software un modello geometrico tridimensionale degli ambienti con le relative caratteristiche termofisiche e impiantistiche. 

Sul modello vengono quindi effettuale le simulazioni in regime termico dinamico delle risposte degli ambienti a seguito di forzanti esterne climatiche o interne in relazione al regime d’uso degli ambienti e delle opere da conservare esposte.  

Una volta attuata la campagna di rilevazione dei parametri di temperatura e umidità relativa questi sono poi utilizzati per la taratura del modello suddetto al fine di ottimizzare i risultati in termini di affidabilità. 

La sperimentazione nel Corridoio Vasariano

La messa a punto di strumenti e metodi per attuare quanto descritto è stata fatta sperimentalmente da Luglio 2016, avviando, in collaborazione e con la supervisione della Direzione delle Gallerie degli Uffizi di Firenze, una campagna di monitoraggio ambientale nel Corridoio Vasariano, attualmente in corso ed in fase di elaborazione dei primi risultati rilevati Il sistema di monitoraggio è costituito da diversi registratori di temperatura dell’aria e di umidità relativa posizionati in diverse parti del Corridoio.

Il Corridoio Vasariano, come noto, è un passaggio sopraelevato, chiuso e di connessione tra il Palazzo Vecchio e Palazzo Pitti. Il sistema di monitoraggio ambientale è stato installato, ad integrazione di quello esistente, al fine di analizzare più approfonditamente e controllare le condizioni microclimatiche interne Il registratore esterno dei dati è stato posizionato nel cortile interno, al riparo dalla pioggia e dalla radiazione solare, mentre i punti di misura interni sono stati scelti considerando l’utilizzo delle stanze, i requisiti di funzionamento degli strumenti (evitare l’esposizione a sorgenti di calore, luce diretta, diretto contatto con inquinanti o altre cause di disturbo locale che possano influenzare il corretto funzionamento degli strumenti), così come le caratteristiche geometriche e ambientali. Alcuni dei registratori interni di dati hanno raccolto misure di temperatura di bulbo secco e di umidità relativa, mentre altri hanno misurato la temperatura superficiale delle superfici interne delle finestre su Ponte Vecchio, con esposizione Ovest ed Est. I sensori sono stati programmati in modo da rilevare e registrare i dati dei suddetti parametri ogni 15 minuti.

I parametri ottimali per la corretta conservazione degli oggetti esposti possono essere definiti in base alla storia climatica delle opere d’arte, ai loro materiali ed alle loro caratteristiche strutturali, ecc.; in assenza di tali informazioni, si possono utilizzare i valori consigliati da leggi e normative del settore dei Beni Culturali, quali il DM 10.05.2001, UNI 10829, UNI EN 15757 e UNI 10969. Poiché il Corridoio del Vasari non presenta un sistema HVAC, la temperatura e l’umidità relativa dentro gli ambienti seguono sostanzialmente l’andamento del clima esterno. Inoltre, la radiazione solare diretta sulle ampie vetrate su Ponte Vecchio, con esposizione est ed ovest, fa sì che in estate la temperatura superficiale delle stesse possa raggiungere elevati valori.

La normativa Europea UNI EN 15757 riconosce le strategie di intervento passive per gli edifici (come il miglioramento delle prestazioni termiche dei muri esterni, il miglioramento dell’aria interna, il controllo della densità degli occupanti, ecc.) come una priorità per ridurre i carichi termici di un sistema HVAC e per minimizzare le variazioni di temperatura e umidità relativa. Inoltre, il miglioramento dei sistemi HVAC nei musei situati all’interno di edifici storici, dovrebbe conferire un appropriato controllo del clima interno, assicurando nel contempo la preservazione architettonica del manufatto. Questo è il motivo per cui la sinergia tra le strategie di controllo passive e attive può portare a una migliore conservazione e prestazione energetica di questi edifici.

Lo scopo dell’attività di ricerca, tuttora in corso, è pertanto quello di analizzare i risultati del monitoraggio per validare il modello software tridimensionale dell’edificio, al fine di prevedere il comportamento energetico dell’edificio a seguito di possibili interventi quali, ad esempio, l’installazione di sistemi HVAC, nonché l’adozione di strategie passive per la riqualificazione energetica dell’involucro, quali l’isolamento termico del tetto, la sostituzione dei serramenti e la ventilazione naturale, ecc. In sintesi, i risultati costituiscono una conoscenza base essenziale per pianificare azioni relative al mantenimento dell’esposizione di opere d’arte pittoriche o per altre destinazioni d’uso non necessariamente destinate all’esposizione di carattere museale.

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