Il controllo passivo delle condizioni termoigrometriche nelle teche per la conservazione preventiva delle opere d'arte : modello previsionale e validazione

The preventive conservation of pieces of art covers a fundamental aspect in the accurate control of the termohygrometric conditions of the air. In fact, inappropriate values or vast and rapid variations of temperature and/or of the humidity of air may provoke serious and irreparable damages. For the preventive conservation expositive showcases are more and more used, which serve the purpose of both exposition and protection from theft and acts of vandalism, of volume separation from the one dedicated to the containment of the pieces of art from the more ample one of the building and of the control of the environment’s conditions (termohydrometric and of air contamination). The microclimatic control of the shines can be obtained through active means, that need energetic sources, and/or through passive means. The confinement into microenvironments can at the same time improve the pieces of arts’ conditions of conservation and/or allow for substantial reductions of energetic consumptions for the environment’s control and its related economic costs. Aim of the following dissertation is the development and validation of a model of concentrated parameters, capable of foreseeing the trend of temperature and humidity regarding the air within shrines endowed with passive control system. The simulation model’s scope regards the forecast of the showcase’s behavior in the projective phase with the aimed at its optimization as a mean for preventive conservation of the pieces of art whom its destined. Finally the experimental validation of the model is dealt by means of an instrumented showcase. The system, located within a climatic room, has been subject to variable termohygrometrical conditions and kept under close and attentive monitoring. The ascertained trend of the air’s temperature and humidity within the display case has been confronted with the one supplied by the model as a result of the conditions generated in the clean room. The simulations are in line with the experimental data and allows its validation.

La conservazione preventiva delle opere d’arte ha un aspetto fondamentale nell’accurato controllo delle condizioni termoigrometriche dell’aria. Valori inappropriati o ampie e rapide variazioni della temperatura e/o della umidità dell’aria, infatti, possono provocare loro gravi ed irreparabili danni. Per la conservazione preventiva si utilizzano sempre di più vetrine espositive, che associano ai compiti classici di esposizione e protezione da furti ed atti vandalici, quella di separazione del volume destinato ad accogliere le opere da quello più ampio dell’edificio e di controllo delle condizioni ambientali (termoigrometriche e di contaminazione dell’aria). Il controllo microclimatico nelle teche può essere ottenuto con metodi attivi, che necessitano di sorgenti di energia, e/o con metodi passivi. Il confinamento in miniambienti può al tempo stesso migliorare le condizioni di conservazione delle opere e/o consentire significative riduzioni dei consumi energetici per il controllo ambientale e dei connessi costi economici. L’obiettivo del presente elaborato è lo sviluppo e la validazione di un modello a parametri concentrati in grado di prevedere gli andamenti di temperatura ed umidità relativa dell’aria all’interno di teche dotate di un sistema di controllo passivo. Scopo del modello di simulazione è quello di consentire la previsione in fase progettuale del comportamento di una vetrina, ai fini della sua ottimizzazione come strumento di conservazione preventiva delle opere cui essa è destinata. La prima parte di questo lavoro introduce gli aspetti della conservazione preventiva e dei meccanismi di deterioramento delle opere d’arte legati ai parametri termoigrometrici; sempre nella parte introduttiva viene fornita una descrizione delle principali tecniche passive ed attive di controllo dei parametri termoigrometrici. Nella seconda parte viene descritto il modello di simulazione proposto, illustrandone le assunzioni, le equazioni, le correlazioni per la determinazione dei coefficienti di scambio termico e di massa, ed i metodi risoluzione numerica. Nella terza parte viene trattata la validazione sperimentale del modello di simulazione descrivendo il prototipo di teca realizzato ad-hoc, la strumentazione impiegata per la misura delle grandezze termoigrometriche, la camera di prova utilizzata per imporre le condizioni ambientali esterne alla teca e le loro variazioni. Sono descritte le prove effettuate ed i dati raccolti. I dati sperimentali, risultano in accordo con quelli ottenuti mediante modello di simulazione, e consentono la sua validazione.