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Fabi, Valentina

Qualità microclimatica degli ambienti museali: dal monitoraggio al progetto.

Rel. Marco Filippi, Stefano Paolo Corgnati. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione), 2008

Abstract:

La conservazione preventiva

Negli ultimi anni si è riscontrato un incremento dell'affluenza di pubblico presso i musei ed in particolare presso le esposizioni temporanee, il cui numero di visitatori cresce in modo continuo, fino a raggiungere cifre inimmaginabili.

Parallelamente a ciò, da tempo si assiste, sia in ambito italiano che europeo, ad un interesse dell'opinione pubblica sempre crescente verso la tutela e la conservazione del patrimonio culturale. Questo crescente interesse verso la tutela, il restauro e la valorizzazione di tale vasto patrimonio non ha solo raggiunto la coscienza collettiva del pubblico che sempre più numeroso affolla le esposizioni temporanee e permanenti della nostra penisola, ma si è anche diffuso all'interno delle istituzioni pubbliche e private determinando un sempre maggiore investimento di loro capitali.

Questa constatazione richiama particolare attenzione se si considera che, come risulta da una recente indagine, l'Italia è il paese dotato del più vasto patrimonio artistico a livello mondiale. Questo primato, dato da quasi 100.000 chiese, 20.000 castelli, oltre 3000 musei e decine di migliaia di dimore storiche, si concretizza in un inestimabile patrimonio d' arte, solo in parte conosciuto.

A fronte di tanta ricchezza di beni, non sempre esiste una visione complessiva del sistema culturale in grado di individuare le scelte e i percorsi da intraprendere per tutelare, preservare e rendere fruibile tale patrimonio che oggi, più che mai, è al centro delle problematiche legate alle forti evoluzioni che le società contemporanee devono affrontare. Evoluzioni turistiche in primo luogo, ma anche tecnologiche ed economiche che inducono ad una riflessione di fondo sui mezzi da utilizzare per affrontare questi cambiamenti.

E' peraltro'corretto che la tutela e la conservazione non siano due fenomeni disgiunti. Se è vero che un'opera custodita in deposito può subire un degrado per diversi motivi, è altrettanto certo che l'esposizione al pubblico sottopone il bene a rischi conservativi certamente maggiori. Dal momento in cui l'opera lascia l'ambiente in cui è abitualmente custodita, essa può essere sottoposta a variazioni termoigrometriche, a volte anche repentine, in grado di creare veri e propri cambiamenti di forma e di dimensioni all'interno della struttura del bene stesso. Il controllo del microclima è perciò un'esigenza irrinunciabile per la corretta conservazione di oggetti particolarmente delicati o preziosi, anche nel caso di esposizioni permanenti all'interno di musei.

Tuttavia il degrado è un fenomeno naturale, comune a tutti gli oggetti, la cui azione può essere mitigata dalla presenza di condizioni microclimatiche idonee alla conservazione, ma non può essere mai del tutto interrotta.

Quando il deterioramento si presenta sull'opera è possibile intervenire con un restauro, ovvero con un intervento di conservazione che rimuove le cause del degrado in atto e, se possibile, ne corregge gli effetti. Ciò nonostante, ogni attività di restauro è più o meno invasiva sull'opera che viene trattata. Nel tempo è quindi emerso con forza il concetto che una razionale politica di conservazione del patrimonio artistico e culturale non può limitarsi ad interventi puntuali di restauro conservativo laddove i segni di degrado si siano già presentati.

In passato la politica adottata si è spesso limitata ad interventi di restauro conservativo sulle opere d'arte, trascurando il problema della collocazione delle stesse in ambienti confinati idonei alla conservazione nel tempo e, quindi, della prevenzione, del controllo e della limitazione dell'inevitabile processo di degrado su di esse.

Tuttavia l'approccio che risulta essere realmente efficace e che oggi

tendenzialmente si adotta è, invece, quello di mantenere l'opera in condizioni tali da

impedire che il degrado inizi o continui, badando cioè alla prevenzione del

fenomeno. Ciò è possibile solo considerando tutti i fattori che contribuiscono al

raggiungimento di una buona conservazione e investigando quali siano le effettive

cause ed i meccanismi attraverso i quali avviene il processo di degrado.

La tendenza attuale è volta a realizzare una riqualificazione del microclima in cui i

beni sono conservati ed esposti, con il fine di evitare interventi eccessivamente

invasivi.

L'ambiente in cui i beni da proteggere sono inseriti (musei, archivi, biblioteche o depositi) è, infatti, il principale responsabile dello stato conservativo degli stessi oggetti: il controllo continuo dei parametri microclimatici che lo caratterizzano, pertanto, risulta essere uno dei meccanismi fondamentali alla base di un reale controllo del degrado.

Se si considerano, inoltre, i musei non solo come luoghi dove conservare adeguatamente i beni di interesse storico artistico ma anche come mezzi ideali attraverso i quali l'opera d'arte può essere resa fruibile al grande pubblico, il mantenimento di particolari condizioni termoigrometriche diventa, una questione nodale non solo più per la conservazione ma anche per assicurare al pubblico condizioni di comfort durante la loro visita. Va ancora ricordato che la presenza di visitatori deve essere correttamente prevista e che gli impianti di climatizzazione devono essere adeguatamente dimensionati al fine di evitare che questi carichi impulsivi non alterino le condizioni di accettabilità fissate per una buona conservazione delle opere, nonché per il benessere umano.

Un ulteriore dato di fatto, non trascurabile ai fini di un corretto approccio alla conservazione delle opere e al contrasto del loro degrado, è che alcuni edifici, perdendo la funzione originaria per i quali erano stati pensati e progettati talvolta anche molti secoli fa, sono stati adibiti negli ultimi anni a musei, archivi o biblioteche. Queste costruzioni non essendo state inizialmente concepite per ospitare e proteggere i beni storici artistici devono essere oggetto di una seria e attenta operazione di "riconversione".. Questa operazione viene effettuata al fine di evitare che l'involucro edilizio ospitante la mostra non rappresenti la prima causa di degrado degli oggetti, facendo allo stesso tempo attenzione a non alterarne le caratteristiche architettoniche: in talune occasioni, infatti, l'involucro edilizio ospitante gli spazi espositivi è un "museo di se stesso".

L'obiettivo primario è quindi quello di poter disporre di ambienti espositivi, musei, archivi e biblioteche posti in ambienti edilizi sani e dotati di impianti tecnici moderni ed affidabili. Nella realtà italiana tuttavia, gran parte dei musei e degli spazi espositivi sono ospitati in edifici monumentali, di interesse storico-architettonico o comunque essi stessi facenti parte del patrimonio culturale e ambientale del paese. Per questo motivo gli interventi sull'involucro edilizio e sul sistema edificio-impianto si presentano sempre molto complessi ed onerosi dal punto di vista organizzativo ed economico.

Le constatazioni appena fatte motivano già da sole la necessità, che governa qualsiasi recente tipo di approccio nei confronti dei beni storico artistici, di rimuovere o almeno limitare le possibili cause di degrado. Tali cause e i loro effetti sono stati e sono tuttora oggetto di approfondite ricerche. Tuttavia esse possono essere sostanzialmente ricondotte a valori non adeguati di parametri ambientali quali temperatura, umidità relativa, velocità e qualità dell'aria, tipologia di illuminazione e a oscillazioni repentine dei loro valori.

Come già detto, il patrimonio culturale, raccolto in musei, archivi e biblioteche, necessita di due principali azioni: una di prevenzione nei confronti del naturale degrado causato dal tempo e dagli atti criminosi della mano dell'uomo, l'altra di restauro con finalità di recupero della parte di patrimonio ormai danneggiata.

Il degrado è un fenomeno naturale di tipo cumulativo che si manifesta nel lungo periodo in funzione delle variabili legate allo spazio (cioè alle caratteristiche chimico fisiche dell'ambiente in cui è collocato il bene) e al tempo (ovvero al progressivo e inevitabile invecchiamento degli oggetti).

La minimizzazione del rischio di vulnerabilità e il prolungamento della "vita utile" del patrimonio sono strettamente legati all'interazione tra "sistema opera d'arte-ambiente". Essi, quindi, possono essere contemporaneamente perseguiti attraverso la conoscenza delle proprietà chimico-fisiche dei materiali, della "storia climatica" vissuta, delle condizioni micro-ambientali dei locali espositivi, delle procedure di gestione museotecnica e delle caratteristiche costruttive dei sistemi di allestimento. Per contenere questi processi di degrado è necessario controllare in modo congiunto i parametri ambientali, quali temperatura, umidità relativa, illuminamento e velocità dell'aria, non dimenticando quelli legati alla presenza di contaminanti atmosferici. La letteratura tecnica riporta alcuni livelli massimi ammissibili dei parametri ambientali necessari per preservare le diverse categorie merceologiche di manufatti museali, mentre sono ancora poco note le concentrazioni e gli effetti di deterioramento provocate dalla contaminazione dell'aria atmosferica.

Il microclima, in assenza di sistemi di controllo ambientale e artificiale, è determinato dall'interazione tra opera, contenitore e ambiente esterno, mentre, in presenza di impianto di climatizzazione, è determinato dalla tipologia di sistema installato, dalla sua potenza e dalle sue condizioni di esercizio/manutenzione. In entrambi i casi i valori ottimali dei parametri microclimatici interni vanno individuati attraverso un'indagine multidisciplinare alla quale prendono parte varie lauree professionali (conservatore, restauratore, installatore-gestore dell'impianto di climatizzazione...). Questa indagine si baserà sullo stato di conservazione dell'oggetto, in relazione alla sua storia pregressa ed ai valori dei parametri con cui è stato conservato fino a quel momento, non dimenticando che l'interazione tra ambiente museale ed elementi interferenti esterni può, se non opportunamente controllata, accelerare i processi di deterioramento sia dell'involucro edilizio che delle opere d'arte in esso contenute.

La soluzione al problema della conservazione non è di facile attuazione anche perché, pur disponendo di molte informazioni relative al microclima preesistente ed alle condizioni più opportune per la conservazione delle diverse categorie di beni, difficilmente si hanno informazioni quantitative circa l'accelerazione che i diversi fenomeni di degrado manifestano in relazione agli scostamenti dalle condizioni di progetto.

Al fine di meglio comprendere il fenomeno del degrado occorre determinare, in maniera per ora schematica, gli agenti che lo generano e i rischi ai quali sono soggette le opere d'arte a causa del manifestarsi di tale processo.

I principali agenti responsabili dei processi di degrado del patrimonio storico artistico conservato possono essere così riassunti:

le condizioni termoigrometriche dell'aria a contatto con l'oggetto;

la qualità dell'aria a contatto con l'oggetto;

la velocità dell'aria che lambisce il bene;

gli agenti inquinanti solidi e gassosi presenti nell'aria;

le radiazioni elettromagnetiche provenienti da sorgenti di luce naturale - ed artificiale.

I principali rischi ai quali sono soggette le opere d'arte sono generati da alcuni meccanismi, quali:

meccanismi di tipo fisico (variazioni di dimensioni e forma degli oggetti);

meccanismi di tipo chimico (reazioni chimiche):

meccanismi di tipo biologico (proliferazione di microrganismi).

In luce di ciò appare immediatamente illustrato come la scelta del microclima per la conservazione debba tenere conto non solo dell'impatto diretto sui materiali di cui gli oggetti sono costituiti, ma anche di quello indiretto nel creare un ambiente sfavorevole a forme di degrado biologico o ad indesiderate reazioni chimiche, specie in presenza di inquinanti atmosferici.

In particolare il degrado o. al contrario, la ottimale conservazione degli edifici storici e dei beni in essi custoditi dipendono soprattutto dalle condizioni termoigrometriche in ambiente, essendo esse in grado di alterare direttamente le caratteristiche dei materiali. E' bene però tener presente che numerosi studi hanno dimostrato che anche altri parametri, quali la distribuzione termica verticale delle masse d'aria, la concentrazione di inquinanti, l'illuminazione, la ventilazione, nel loro effetto sinergico con temperatura e umidità relativa, influenzano l'effetto di degrado.

In definitiva si può concludere che le condizioni termoigrometriche dell'aria a contatto con i reperti e soprattutto la loro repentina variazione nel tempo costituiscono il rischio maggiore per la conservazione. Infatti, anche se sono mantenuti in ambiente valori di T e UR ottimali per la conservazione di ciascun materiale, l'attenzione maggiore deve essere rivolta alla loro stabilità, cioè alla limitazione dei rispettivi gradienti temporali. I beni conservati, infatti, riescono ad adattarsi anche a condizioni climatiche non propriamente ideali, mentre brusche variazioni di tali condizioni innescano processi degenerativi che possono indurre danni talvolta molto seri.

Avendo descritto l'edificio museale non solo come contenitore ospitante le opere d'arte, ma anche come mezzo per renderle fruibili ai visitatori, occorre tenere conto anche di quelle che sono le condizioni degli ambienti che assicurino benessere umano, oltre che rispettare i valori di buona conservazione per gli oggetti in esposizione. Ciò non è sempre possibile o comunque può raggiungersi attraverso l'accettazione di compromessi da parte di entrambe le parti che non arrivino, tuttavia,, ad eccessive penalizzazioni. Le soluzioni al problema sono molteplici e investono anche sfere di natura gestionale come l'ottimizzazione dei percorsi di visita, o il ricorso a vetrine e teche espositive a microclima controllato. In ogni caso, qualora le circostanze specifiche non consentano soluzioni di compromesso, i parametri termoigrometrici raccomandati per la salvaguardia delle diverse tipologie di opere hanno la priorità sulle condizioni del benessere umano e sono restrittive sia per UR che perT.

Negli ultimi anni la Normativa Italiana, attraverso l'entrata in vigore della UNI 10829 [UNI, 1999] e della UNI 10969 [UNI, 2002], ha regolamentato le condizioni ambientali di conservazione negli edifici museali.

La norma UNI 10829 suggerisce i valori ottimali dei parametri ambientali per la conservazione. Nella progettazione di nuovi impianti di climatizzazione per ambienti contenenti beni di interesse storico artistico, in mancanza di indicazioni specifiche diverse, la 10829 indica i valori dei parametri ambientali relativi alla conservazione di 33 categorie di materiali, suddivise in tre gruppi:

materiali/oggetti di natura organica;

materiali/oggetti di natura inorganica;

oggetti misti.

I valori consigliati riguardano:

temperatura dell'aria e sua massima escursione giornaliera;

umidità relativa dell'aria e sua massima escursione giornaliera.

La UNI 10829 prevede anche una metodologia accurata per la misura dei parametri microclimatici ambientali. La campagna di misure va effettuata per un periodo di tempo non determinato, ma sufficientemente ampio da consentire una conoscenza completa dell'andamento temporale dei valori delle grandezze fisiche in determinati punti significativi dello spazio interno, al fine di avere una conoscenza dettagliata del comportamento termoigrometrico degli spazi destinati alle esposizioni; vengono distinte le variazioni a breve, medio e lungo periodo. Le misure devono essere effettuate tenendo presente del percorso espositivo e, per quanto possibile, dell'esatta distribuzione spaziale delle opere. L'analisi delle misure effettuate va affiancata dalla rilevazione di altri fattori significativi, quali orari di apertura, grandezze illuminotecniche, indici e modalità di affollamento, intervalli di funzionamento dell'impianto, affinché, attraverso lo studio comparato di tutti -i dati rilevati, si abbia un quadro conoscitivo completo. La procedura continua con il calcolo della .frequenza e della frequen

Relatori: Marco Filippi, Stefano Paolo Corgnati
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
A Architettura > AF Edifici e attrezzature per il tempo libero, le attività sociali, lo sport
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione)
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/1237
Capitoli:

INTRODUZIONE

1. LA CONSERVAZIONE DEI BENI CULTURALI IN AMBIENTE CONFINATO: AGENTI DI DEGRADO E PROBLEMATICHE DI CONSERVAZIONE

1.1.OPERE D'ARTE E DEGRADO

1.2.IL DEGRADO DEI BENI STORICO-ARTISTICI

1.2.1.Effetti dell'umidità relativa

1.2.2.Effetti della temperatura

1.2.3.Effetti dell'inquinamento dell'aria

1.2.4.Effetti della radiazione luminosa

1.3. APPROFONDIMENTI SUL DEGRADO DEI BENI STORICO-ARTISTICI

1.3.1.Pietre carbonati che

1.3.2.Materiali metallici

1.3.3.Manufatti lignei

1.3.4.Opere cartacee

1.3.5.Dipinti su supporti tessili BIBLIOGRAFIA

2.C0NDIZI0NI PER LA CONSERVAZIONE

2.1. GRANDEZZE FISICHE PER L'ANALISI DEL MICROCLIMA

2.1.1.Umidità relativa

2.1.2.Temperatura

2.1.3.Inquinamento dell'aria

2.1.4.Radiazione luminosa

2.1.5.Altri fattori di danno

2.2. CONDIZIONI PER LA CONSERVAZIONE

2.2.1. Norma UN110829/1999 "Beni di interesse storico e artistico. Condizioni ambientali di conservazione. Misurazione ed analisi".

2.2.2. D.M. 10.5.2001 "Atto di indirizzo sui criteri tecnico-scientifici e

sugli standard di funzionamento e sviluppo dei musei"

2.3. CONTROLLO DEI PARAMETRI MICROCLIMA TICI 65

2.3.1.Controllo dell'umidità relativa 65

2.3.2.Controllo della temperatura 67

2.3.3.Controllo dell'inquinamento dell'aria 67

2.3.4.Controllo della radiazione luminosa 68

BIBLIOGRAFIA 71

3. IL CONTROLLO DELLE GRANDEZZE TERMOIGROMETRICHE

3.1. CONTROLLO TERMOIGROMETRICO Al FINI CONSERVATIVI:

APPROCCIO METODOLOGICO 73

3.2.HANDBOOK A SHRAE 77

3.3.CONRAD 83

3.4.ALCUNE CONSIDERAZIONI SULLE TIPOLOGIE MUSEALI 87

3.5.PROCEDURA PER LA REAUZZIONE DELLE INDAGINI CONOSCITIVE 92

3.6.ELABORAZIONE DEGLI ESITI DEL MONITORAGGIO AMBIENTALE 94

3.6.1.Il Performance Index per la conservazione 95

3.6.2.Il Performance Index per l'impianto di climatizzazione 95

3.6.3.Il Performance Index per il comfort umano 96

3.6.4.Il Performance Index globale 96

3.7. ESPERIENZA DEI MONITORAGGI DELLE GRANDEZZE

TERMOIGROMETRICHE IN AMBIENTI REALI 97

BIBLIOGRAFIA 102

4. RAPPORTI CAUSA-EFFETTO NEL CONTROLLO MICROCLIMATICO

4.1.PRINCIPI DI CONTROLLO DEL MICROCLIMA 103

4.2.CONTROLLO DEL MICROCLIMA MEDIANTE L'INVOLUCRO 106

4.2.1. Bilancio di massa e di energia di ambienti confinati 107

4.2.1. 1) Bilancio di energia 108

4.2.1. 2) Bilancio di massa 110

4.2.1. 2) Alcune considerazioni sul rinnovo dell'aria 111

4.2.2.Isolamento termico e inerzia termica 114

4.2.3.Condensa superficiale ed interstiziale nelle pareti dell'edificio 116

4.2.4.Permeabilità ai gas e tenuta all'aria 117

4.2.5. Carico latente dovuto ai visitatori 119

4.3. CONTROLLO DEL MICROCLIMA MEDIANTE GLI IMPIANTI 120

4.3.1. Tipologie impiantistiche per il controllo delle condizioni climatiche 121

4.4. LA SIMULAZIONE MEDIANTE ENERGYPLUS 127

4.4.1.Metodologia 129

4.4.2.Analisi 134

4.5. LA PREVISIONE DEL COMPORTAMENTO DELL'AMBIENTE 138

4.5.1.Gli effetti dell'involucro: ambienti Free Running (FR) 140

4.5.2.Gli effetti degli impianti: ambienti PMC e FMC 149

4.5.2.1.Ambienti Partial Mechanical Controlied (PMC) 149

4.5.2.2.Ambienti Fully Mechanical Controlied (FMC) 158

BIBLIOGRAFIA 165

5. SOLUZIONI PER LA CONSERVAZIONE

5.1.CLASSI AA e A 167

5.2.CLASSI Be C 172

5.3.CLASSE D 182

6.S0LUZI0NI PER LA CONSERVAZIONE E CONSUMO ENERGETICO

6.1. INTRODUZIONE 187

6.2. CONSUMO ENERGETICO 188

CONCLUSIONI 196

Bibliografia:

BERTELA', Manlio, 1993, Nozioni sulla conservazione dei beni culturali,

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Norma UNI 10829, Beni di interesse storico e artistico. Condizioni ambientali di conservazione. Misurazione ed analisi. Luglio 1999

Norma UNI 10969, Beni culturali. Condizioni ambientali di conservazione. Principi generali per la scelta ed il controllo dei parametri ambientali in ambienti interni. Parte I Microclima. Febbraio 2002

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Convegno AICARR "Tecnologie impiantistiche per i musei", Roma, Maggio

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D'AMBROSIO F.R., C.LBe.C. Università degli Studi di Napoli Federico II, 2005, International Standard for museum environment, Convegno AICARR "Tecnologie impiantistiche per i musei", Roma, Maggio

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La movimentazione dei beni culturali Metodi, tecniche, materiali, normative, esperienze. Corso di aggiornamento Chìanciano Terme, 12-30 novembre 2007.

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