Dossier tecnico

Condizionamento di precisione: l’importanza della climatizzazione nell’ambiente museale

Il progetto di HiRef per Palazzo Zabarella: un impianto di climatizzazione che pone al centro una pompa di calore alimentata da acqua di falda, dotata di una combinazione di compressori Scroll ON/OFF e brushless DC inverter.

L’ambiente museale richiede particolari attenzioni per poter garantire corretti livelli di temperatura e umidità relativa, soprattutto in quegli ambienti espositivi dove vengono collocate opere d’arte di particolare pregio. È necessario, dunque, che l’impianto di climatizzazione sia in grado di rispondere a requisiti tecnico-prestazionali adeguati, come devono essere adeguati i sistemi di controllo e monitoraggio di tutti i parametri.

Gli edifici adibiti all’esposizione delle opere devono essere dotati, inoltre, di sistemi particolarmente flessibili, affinché possano essere impostate le condizioni ambientali ottimali anche nel momento in cui vengono modificate le tipologie di opere esposte.

In questo dossier vedremo quali sono le condizioni ambientali e termo-igrometriche ideali per i musei, quali sono gli impianti di climatizzazione più diffusi negli ambienti museali e come si gestisce il flusso di visitatori.

Un approfondimento particolare, inoltre, verrà dedicato al progetto di HiRef, che ha ideato e realizzato il nuovo impianto di condizionamento per Palazzo Zabarella a Padova

HiRef

Le condizioni ambientali nei musei

I parametri per il mantenimento delle condizioni ottimali per la conservazione degli oggetti esposti spesso contrastano con le condizioni interne di comfort richieste per gli occupanti.
La conservazione delle opere richiede, infatti, costanza e precisione delle condizioni ambientali. Nei musei è importante che sia assicurata la flessibilità degli impianti, che deve rispondere alle differenti configurazioni espositive e alla rapida variabilità dei carichi endogeni legati, principalmente, alla variazione del numero di visitatori presenti all’interno degli ambienti.
Altra prerogativa richiesta riguarda il ridotto ingombro architettonico e visivo dei componenti impiantistici, che devono rispettare la conformazione architettonica ospitante.

Le condizioni termo-igrometriche sono altamente variabili, a seconda della tipologia di opere esposte.

CONDIZIONI AMBIENTALI CONSIGLIATE PER LA CONSERVAZIONE DEI BENI ARTISTICI

Temperatura

Massima escursione termica giornaliera

Massima escursione giornaliera dell’umidità relativa

Variazione MAX di umidità relativa

Illuminazione massima

Radiazione ultravioletta massima

T

ΔT

ϕ

Δϕ

Ill

UV

[°C]

[°C]

[%]

[%]

[lux]

[μV/lm]

OGGETTI DI NATURA ORGANICA

Carta, cartapesta, lavori artistici in carta, veline, collezioni filateliche, tapezzeria in carta, stanpe, papiri, manoscritti, materiali in cellulosa

18 - 22

1,5

18 - 22

6

50

75

Materiali in fibra naturale, tessuti, velari, tappezzerie in stoffa, tappeti, arazzi, abisti, costumi, seta, paramenti religiosi

19 - 24

1,5

30 - 50

6

50

75

Collezioni entomologiche

19 - 24

1,5

40 - 60

6

50

75

Animali, organi anatomici essiccati, mummie

21 - 23

1,5

20 - 35

 

50

75

Dipinti su tela, pitture a olio su canovaccio o tela, tempere, guazzi

19 - 24

1,5

40 - 55

6

150

75

Libri, preziosi, libri rilegati in pelle, pergamena, miniatura, rilegature in pelle

19 - 24

1,5

45 - 55

6

50

75

OGGETTI DI NATURA INORGANICA

Mosaici di pietra, rocce, pietre, meteoriti non porose, minerali, fossili e collezioni di pietre

15 - 25

 

20 - 60

10

N.R.

 

Gesso

21 - 23

1,5

45 - 55

150

150

75

Vetri instabili, iridescenti, sensibili, mosaici di vetro sensibile

20 - 24

1,5

40 - 55

 

150

75

OGGETTI MISTI

Pittura murale, affreschi, sinopie staccate

10 - 24

 

55 - 65

 

N.R.

 

Pitture murali a secco staccate

10 - 24

1,5

45 - 50

 

150

75

Avori, corna, collezioni malacologiche, uova, nidi, coralli

19 - 24

1,5

40 - 60

6

150

75

Dischi fonografici

10 - 21

 

40 - 55

2

150

 

Fibre sintetiche

19 - 24

 

40 - 60

 

50

75

Film, fotografie a colori

0 - 15

 

30 - 45

 

50

75

Materie plastiche

19 - 24

 

30 - 50

 

< 300

75

Le condizioni ambientali nei musei

Impianti a tutt’aria

In linea generale, l’impiantistica normalmente adottata in ambiente museale è rappresentata da impianti a tutt’aria, con i quali è possibile controllare in modo puntuale e veloce temperatura e umidità interna ai locali.

Sono impianti che possono adattarsi velocemente alle mutate condizioni ambientali interne e che, soprattutto, garantiscono la flessibilità di utilizzo anche nei casi in cui siano previsti frequenti cambi delle opere esposte, come avviene nel caso di edifici che ospitano esposizioni temporanee.

Uno dei vantaggi che presentano gli impianti a tutt’aria riguarda il fatto che all’interno delle singole aree non vengono veicolati fluidi allo stato liquido, aumentando la sicurezza diretta e indiretta dei locali, soprattutto se il museo è già un edificio storico o un edificio caratterizzato dalla presenza di affreschi o finiture lignee (p.e.: boiserie), ma soprattutto dalle opere esposte.

Di contro, purtroppo, in molti casi, l’invasività dei condotti distributivi ne limita la scelta ogni qualvolta l’edificio ospitante richieda il totale rispetto dell’architettura storica che lo caratterizza.

HiRef

Impianti con unità di climatizzazione di precisione ad acqua

I parametri per il mantenimento delle condizioni ottimali per la conservazione degli oggetti esposti spesso contrastano con le condizioni interne di comfort richieste per gli occupanti.
La conservazione delle opere richiede, infatti, costanza e precisione delle condizioni ambientali. Nei musei è importante che sia assicurata la flessibilità degli impianti, che deve rispondere alle differenti configurazioni espositive e alla rapida variabilità dei carichi endogeni legati, principalmente, alla variazione del numero di visitatori presenti all’interno degli ambienti.
Altra prerogativa richiesta riguarda il ridotto ingombro architettonico e visivo dei componenti impiantistici, che devono rispettare la conformazione architettonica ospitante.

Impianti VRV/VRF ad espansione diretta

Gli edifici storici sono già ambienti museali, nei quali le eventuali finiture lignee, gli affreschi o gli elementi marmorei sono da considerarsi opere d’arte. Questi edifici, per conformazione architettonica, non permettono distribuzioni impiantistiche particolarmente ingombranti sia in termini di spazi, che sotto l’aspetto dell’impatto estetico. Una valida soluzione che può essere adottata riguarda l’utilizzo di sistemi ad espansione diretta VRV/VRF.

I principali vantaggi ottenibili dall’uso di tale tecnologia sono i seguenti:

  • Tubazioni per la distribuzione del freon allo stato liquido o allo stato gassoso di ridotte dimensioni;
  • Linee distributive con peso nettamente inferiore rispetto a tubazioni che trasportano acqua.

Questo porta ad indubbi benefici per quanto riguarda l’aspetto strutturale dell’edificio:

  • Nessuna presenza di acqua circolante all’interno dell’edificio. L’eventuale rottura di una tubazione trasportante acqua potrebbe, infatti, causare danni ingenti agli elementi architettonici e decorativi;
  • Ampia gamma di terminali di erogazione ambiente in grado di trovare la migliore collocazione e integrazione architettonica che preservi l’architettura dell’edificio;
  • Unità esterne di dimensioni contenute e maggiormente occultabili alla vista;
  • Assenza di generatori di calore alimentati a gas, che richiederebbe la realizzazione di tubazioni di adduzione del gas metano esterne e soprattutto camini, particolarmente impattanti a livello prospettico;
  • Nessun rischio di congelamento delle tubazioni in caso di inattività o non utilizzabilità dell’edificio.

Vetrine espositive

Gli edifici adibiti all’esposizione temporanea di opere sono edifici nei quali la realizzazione degli impianti di climatizzazione risulta essere particolarmente complicata, già solo per il fatto che potrebbe presentarsi, nel corso degli anni, la volontà o la necessità di esporre opere per le quali sono richieste condizioni ambientali particolarmente severe a elevato livello di precisione, che non collimano con i livelli di funzionamento richiesto da altre opere, oppure rendono energeticamente svantaggioso il mantenimento di condizioni di set point sull’intera area espositiva. In questi casi è opportuno mantenere condizioni ambientali medie e utilizzare specifiche vetrine espositive a microclima controllato per i soli elementi che richiedano condizioni particolari. L’adozione di vetrine espositive climatizzate consente un controllo confinato del micro clima; una maggiore e più veloce adattabilità e la totale protezione dell’opera stessa da furti o danneggiamenti.

Sistemi di filtrazione

Il controllo della veicolazione di inquinanti nell’ambiente museale è un parametro fondamentale per poter garantire la conservazione delle opere esposte. È opportuno, quindi, eseguire adeguate analisi preliminari per la selezione degli elementi filtranti, precisando e consigliando di evitare, se possibile, l’utilizzo di sistemi di filtrazione di tipo elettrostatico, in quanto produttori di ozono, che risulta essere dannoso in ambienti destinati alla conservazione di opere e manufatti.

Gestione del flusso di visitatori

Come ci si comporta nel caso in cui non sussistano condizioni architettoniche tali da permettere l’installazione di un impianto di climatizzazione adeguato per il mantenimento delle condizioni termo-igrometriche interne, a causa di un contesto architettonico-costruttivo che limita in modo importante le dimensioni delle reti distributive?

Esistono situazioni nelle quali è necessario predisporre limitazioni o gestire in modo preciso l’afflusso di persone negli ambienti espositivi. L’affollamento di un locale influenza in modo pesante la produzione di vapore acqueo. Questo significa che repentine variazioni del numero di persone all’interno di un locale richiederebbero impianti in grado di reagire in modo immediato a tali variazioni, comportando conseguenti sovradimensionamenti degli stessi impianti. Qualora non fosse possibile, è necessario scaglionare l’accesso delle persone, piuttosto che realizzare zone filtro, nelle quali farle stazionare per un tempo più o meno lungo, fino al momento in cui viene raggiunto un equilibrio con l’ambiente museale. È, per esempio, il caso di chiese che ospitano particolari affreschi.

Questo vale non solo per il controllo della temperatura e dell’umidità relativa, ma anche per la gestione delle sostanze inquinanti, inerti o viventi, organiche e non, prodotte dagli occupanti.

Il nuovo impianto di condizionamento HiRef per Palazzo Zabarella a Padova:
la tecnologia al servizio dell’arte

HiRef

Il nuovo impianto di condizionamento a servizio di Palazzo Zabarella è stato progettato e realizzato da HiRef S.p.A. per garantire le condizioni termoigrometriche necessarie per i locali adibiti ad esposizione delle opere d’arte.

Situato nel centro storico della città di Padova, Palazzo Zabarella è stato costruito su strutture già esistenti di epoca romana, ma ha raggiunto il suo aspetto attuale nel Medioevo, in epoca comunale, quando è stata realizzata la torre.

Ora il Palazzo è sede della Fondazione Bano, ente privato che si occupa di valorizzare beni storici e artistici e di promuovere mostre d’arte.

Per la corretta realizzazione dell’impianto di climatizzazione è stata svolta, in primis, una diagnosi dei carichi termici, sia sensibili che latenti, considerando ciò che le normative indicano come condizioni ambiente per la conservazione delle opere e tenendo al contempo conto del benessere dei visitatori nelle sale.
L’analisi della situazione pre-intervento, assieme ad un’accurata progettazione del nuovo impianto, hanno portato allo sviluppo di un sistema altamente efficiente e innovativo con superamento di alcuni limiti operativi dei dispositivi precedentemente installati.

Il cuore dell’impianto è rappresentato da una pompa di calore alimentata ad acqua di falda dotata di una combinazione di compressori Scroll ON/OFF e brushless DC inverter: questa configurazione consente di beneficiare di efficienze energetiche particolarmente elevate ai carichi parziali, nonché di ottenere una temperatura dell’acqua refrigerata stabile in tutte le condizioni.
Le parti in moto sono montate su supporti elastici per evitare la trasmissione delle vibrazioni alle tubazioni e la conseguente produzione di rumore.
Una doppia pannellatura, inoltre, isola acusticamente le sorgenti rumorose per rispettare il rigoroso silenzio richiesto negli ambienti museali.

Nelle sale espositive è prevista l’installazione, a mostra conclusa, di ventilconvettori alimentati da acqua fredda in estate e da acqua calda in inverno, per garantire le condizioni di temperatura richieste; gli stessi vengono dotati di umidificatore a ultrasuoni installato a bordo e di microprocessore programmabile.
La deumidificazione dell’aria sarà affidata a otto unità perimetrali dotate di ciclo frigorifero acqua/aria che smaltisce il calore nell’anello di acqua alimentato dalla pompa di calore; una batteria ad acqua refrigerata sarà, inoltre, a copertura di parte del carico latente.

HiRef

È durante la stagione intermedia che si calcola di ottenere il vero e proprio risparmio energetico.
La pompa di calore verrà, infatti, disattivata, e verrà utilizzata l’acqua di falda per la produzione di potenza frigorifera negli ambienti grazie ad un modulo di Free-Cooling idrotermico.

Il «cervello» del sistema è un microprocessore che, grazie a un software sviluppato ad hoc dal dipartimento IT di HiRef, gestisce e monitora l’intero impianto in modo da garantire le necessarie condizioni termoigrometriche contemporaneamente alla ricerca del punto di massima efficienza energetica.

Una volta soddisfatti i parametri di temperatura e umidità nelle sale, il risparmio energetico rappresenta dunque una priorità nel funzionamento dell’impianto di condizionamento, per assicurare un rapido ritorno dell’investimento e limitare al minimo l’impatto ambientale.

Un innovativo sistema di sensoristica wireless completa il quadro impiantistico, soluzione particolarmente efficace in edifici vincolati e di elevata importanza storico-culturale.

HiRef