KOINE 2005 Vicenza aprile 2005 MARTEDÌ 19 APRILE ORE 15,00. FIERA DI VICENZA - Sala convegni pad. B
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1 KOINE 2005 Vicenza aprile 2005 SEMINARIO: Il riscaldamento dei luoghi di culto. Aspetti tecnici e liturgici MARTEDÌ 19 APRILE ORE 15,00 FIERA DI VICENZA - Sala convegni pad. B SEMINARIO: Il riscaldamento dei luoghi di culto. Aspetti tecnici e liturgici Relatori: Dott. Dario Camuffo, Emanuela Pagan, CNR, Istituto di Scienze dell Atmosfera e del Clima, Padova Con il seminario verranno presentati in anteprima i risultati del progetto di ricerca promosso dalla Commissione Europea e realizzato da Dario Camuffo ed Emanuela Pagan del CNR Istituto di Scienze dell Atmosfera e del Clima di Padova. I casi analizzati nella ricerca riguardano gli edifici di culto di tutta Europa. La finalità della ricerca, unica nel settore, è quella di orientare chi si trova di fronte a questo problema (parroci, architetti, responsabili delle sovrintendenze ai monumenti o degli Uffici dei Beni Culturali, impiantisti,scuole di restauro, ecc...) alla scelta della soluzione più idonea per l edificio su cui si deve intervenire. Vi sono vari sistemi di riscaldamento, la cui scelta è determinata dal dover contemperare esigenze di diversa natura: (1) liturgia, (2) gusto degli interessati, (3) tradizione locale, (4) costi (installazione, uso e manutenzione), (5) comfort termico delle persone, (6) impatto visivo, (7) impatto ambientale, (8) invasività dell impianto (danni alle strutture), (9) compatibilità con la conservazione beni culturali. La risposta non è necessariamente unica, ma dipende dal peso che viene attribuito a ciascuno dei fattori sopra elencati. Naturalmente, per poter scegliere occorre prima chiarire e capire i vari aspetti, cosa non facile in un tema così complesso. La distribuzione del calore deve primariamente rispondere a precise esigenze liturgiche che richiedono l attenzione a zone e modalità particolari. Definizione delle aree da riscaldare permanentemente o per occupazioni temporanee. Modalità di riscaldamento 1
2 diverso per chi mantiene una posizione stazionaria (es. fedele) e per chi ha una maggiore dinamica (es. celebrante). Flessibilità a seconda dell uso (es. celebrazioni, concerti). Rispetto del sacro. Queste esigenze condizionano la scelta, o suggeriscono una soluzione articolata, con l adozione di metodologie diverse, per rispondere alle richieste specifiche. Le chiese sono ricche di beni culturali sensibili alla temperatura e all umidità relativa ormai adattate al particolare microclima locale, ai suoi valori medi e alla sua variabilità. Dopo aver utilizzato le chiese per secoli al freddo, recentemente è invalso l uso di riscaldarle, causando spesso danni più o meno evidenti. Spesso si presenta addirittura la domanda: dal punto di vista della conservazione, è meglio riscaldare o mantenere la situazione naturale? Agli scopi conservativi è fondamentale che la temperatura (T) delle opere e l umidità relativa (UR) dell aria rimangano per quanto possibile inalterate. In un oggetto, variazioni rapide di T e UR determinano espansioni differenziali e gradienti di stress fra la superficie e gli strati più interni. Al variare dell UR ambiente, la tela risponde immediatamente, afflosciandosi o stringendosi. Le tavolette rispondono con deformazioni immediate in superficie, e più lente in profondità. Lo strato superficiale assume dimensioni diverse rispetto a quello sottostante, subendo forti stress, sino a creparsi. Questo porta a staccare lo strato pittorico, specie in prossimità delle giunture tra tavoletta e tavoletta. Nel caso di oggetti con deformazioni dimensionali anisotrope (come il legno), o differenziate (come libri composti da copertina, fogli e legamenti), anche le variazioni lente di UR possono distorcere la struttura e generare stress interni, specialmente in presenza di discontinuità o vincoli. Le condizioni microclimatiche che si vengono a sviluppare con il riscaldamento e la l interazione tra l aria e le superfici (movimenti d aria, presenza di superfici fredde, condensazione) possono aumentare la velocità di deposizione degli inquinanti col risultato di contaminare e deturpare affreschi, dipinti su tela, tessuti, etc. I movimenti d aria e la presenza di aria calda (che contrasta con le superfici fredde) accrescono molto il tasso di deposizione di fumo, polveri ed altre particelle inquinanti. Fonti interne di fumi sono candele e incenso, ma i fedeli veicolano con scarpe e vestiti particelle dall esterno e in aggiunta penetrano altri inquinanti esterni, specie all apertura di porte e finestre. A complicare la situazione, i sistemi di riscaldamento a combustione interna rilasciano inquinanti. Quando la chiesa è troppo affollata e vi sono superfici (e.g. vetrate, statue, pareti, 2
3 soffitto) relativamente fredde, l eccesso di vapore rilasciato dai fedeli può condensare. A peggiorare la situazione, alcuni sistemi di riscaldamento a combustione diretta di idrocarburi rilasciano all interno della chiesa forti quantità di vapore. Ai fini della conservazione dei Beni Culturali ecclesiastici, l utilizzo del riscaldamento in una chiesa può causare tre tipi di problemi: (1) integrità fisica delle opere, (2) deposizione di inquinanti e annerimento delle superfici, (3) condensazione dell eccesso di vapore sulle superfici fredde. Il sistema di riscaldamento causa severi danni alle opere composte con materiali igroscopici (opere lignee, dipinti su tela e tavola, organi, tessuti, libri, antifonarie) per l eccessivo abbassamento del livello di umidità relativa o per gli sbalzi termoigrometrici. La deturpante crepa sul volto in questo altare del 1518 è comparsa dopo l installazione del sistema di riscaldamento. I movimenti d aria, soprattutto quando questa è più calda di soffitto o pareti, porta alla deposizione inerziale e termoforetica della polvere e delle particelle di fumo in sospensione. Le particelle risospese dai moti convettivi successivamente sedimentano. Nel caso di ambienti secchi aumenta la polverosità e la deposizione per cattura elettrostatica. Il risultato di questi meccanismi è un forte annerimento delle superfici. Quando la chiesa è affollata, o quando vi sono sistemi di riscaldamento che rilasciano vapore (es. combustione interna di gas senza rimozione dei prodotti di combustione), è possibile la condensazione del vapore sulle superfici fredde, particolarmente finestre e secondariamente su soffitto e pareti. Sulle vetrate (in figura) avviene la corrosione dei supporti metallici e la lisciviazione del vetro. Tenendo conto del progresso e dei limiti della tecnologia, dell evoluzione delle esigenze di comfort e di sicurezza, non è pensabile che un impianto di riscaldamento possa durare più di due o tre decenni. Inevitabilmente, l installazione di qualunque impianto richiede lavori e mutilazioni alle strutture murarie e alle decorazioni dell edificio. Ad esempio, il riscaldamento a pavimento radiante richiede la rimozione dell intero pavimento, e il problema può divenire particolarmente delicato nel caso siano presenti lapidi e sepolture; i sistemi ad aria calda richiedono ampi fori e canalizzazioni per l immissione e l estrazione dell aria; la combustione interna di gas richiede non solo tubature per il trasporto del combustibile, ma anche fori da utilizzarsi come sfiati 3
4 d aerazione. Il problema dell avvicendamento si presenta drammaticamente per le chiese che hanno, e si aspettano ancora, molti secoli di vita e che non possono accettare mutilazioni a questo ritmo. Alcuni tipi di impianto, come ad esempio quello a pavimento o quello ad aria calda (nella foto) richiedono impegnativi lavori di canalizzazione od altro che alterano o mutilano le strutture. Mentre il problema non sussiste negli edifici nuovi, sarebbe meglio evitare questi interventi negli edifici storici. Pertanto, la scelta dell impianto deve considerare primariamente la non invasività e la reversibilità delle condizioni una qual volta l impianto obsoleto venga rimosso. Questa è una considerazione essenziale che va posta alla base di ogni scelta. Questa presentazione si limita a considerare dal punto di vista scientifico il problema della Conservazione dei Beni Culturali in relazione al microclima determinato dal riscaldamento degli edifici di culto. Date la quantità, la qualità, la varietà e la delicatezza dei manufatti presenti nelle chiese, il problema è di una complessità enorme. Lungi dal voler chiarire tutti gli aspetti trattati, si pongono in evidenza i rischi cui un sistema di riscaldamento può portare, suggerendo che questi vengano affrontati e discussi da esperti nelle varie problematiche coinvolte. Il Comfort Termico viene definito come l indifferenza soggettiva all ambiente circostante. E una condizione in cui una persona non sente la necessità di operare scambi di calore (produzione e perdita di calore) con l ambiente. Questo dato soggettivo si associa a un bilancio energetico tra le caratteristiche fisiologiche dell individuo e gli scambi con l ambiente, e questi scambi alzano o abbassano la temperatura media della pelle e la sudorazione. I movimenti dell aria contribuiscono ad aumentare le perdite di calore spostando l equilibrio in funzione della velocità media dell aria e del livello di turbolenza. Al bilancio contribuiscono anche il livello di UR dell aria e la temperatura radiante media. Una certa variabilità tra persona e persona viene introdotta dal fatto che il livello termico ottimale dipende anche da molti altri fattori come ad esempio: copertura, attività fisica, metabolismo, riserva personale di grassi, età, sesso, capacità di adattamento, abitudini, livello di attenzione. La variabilità nella sensazione di benessere non è solo individuale, ma anche collettiva. Quando la temperatura media della pelle è compresa tra i C, si raggiunge la condizione di neutralità termica con una lieve sensazione di fresco che favorisce un idoneo livello di attenzione. A livelli termici inferiori si prova disagio, a livelli superiori sonnolenza e poi una sensazione di calore eccessivo e sudorazione. Il riscaldamento ecclesiastico dovrebbe mirare all intervallo C di fresco facilmente sopportabile, che 4
5 favorisce la concentrazione del fedele. Il comfort può essere più convenientemente raggiunto con vesti idonee piuttosto che alzando troppo la temperatura. Se si tiene conto delle problematiche sinora enunciate, ogni sistema di riscaldamento presenta problemi di vario tipo e gravità, molti dei quali rimangono insuperabili (sempre ai fini conservativi), specie nel caso di un uso saltuario dell impianto. In questa presentazione ogni sistema di riscaldamento verrà discusso ponendo in evidenza le tipologie di rischio ai quali i beni culturali possono trovarsi esposti. La finalità di questa comparazione è di assistere l utilizzatore nella scelta del sistema più idoneo, sulla base del tipo delle opere d arte contenute nella chiesa e dell esigenza di proteggerle. Per favorire allo stesso tempo la comprensibilità e la sintesi, si è cercato di caratterizzare ogni sistema di riscaldamento illustrandone i pro e i contro, i principali meccanismi di danno, le opere maggiormente colpite, e si è concluso con un bilancio sintetico e con una tabella riassuntiva che tenga conto delle seguenti voci: (1) sbalzi termici, (2) sbalzi igrometrici, (3) condensazione su pareti, soffitto o pavimento, (4) moti convettivi e/o deposizione fumo, polveri e altre particelle inquinanti, (5) produzione di inquinanti e/o vapore, (6) comfort termico delle persone, (7) impatto visivo (estetica), (8) invasività e danno alle strutture. Queste voci chiave sono seguite da un indicazione di come ogni tipologia si relazioni rispetto alle altre. Le principali soluzioni poste a confronto sono: (1) Nessun riscaldamento per l intera stagione fredda Il caso delle chiese rupestri Il caso degli edifici storici (2) Riscaldamento continuo per l intera stagione fredda (3) Riscaldamento con stufetta fai-da-te (4) Riscaldamento ad aria calda (da pavimento o parete) (5) Irraggiamento infrarosso da sorgenti ad alta temperatura Problemi specifici del riscaldamento a combustione diretta di gas (combustione catalitica in ambiente) 5
6 Problemi specifici del riscaldamento a elementi radianti al quarzo (candele e lampade alogene) (6) Sistemi di riscaldamento ad acqua calda Termosifone con radiatori Impianto a tubature scaldanti (7) Pavimento radiante (8) Riscaldamento a banco Sorgente resistiva ad alta temperatura Una sola sorgente a bassa temperatura (tubo d acqua calda o resistenza elettrica) Soluzione ergonomica a più elementi a bassa temperatura (Friendly - Heating) Soluzione a emissione di aria calda Soluzione a getto di aria calda (effetto Coanda) Questa breve confronto si limita a considerare dal punto di vista scientifico il problema della Conservazione dei Beni Culturali in relazione al microclima determinato dal riscaldamento degli edifici di culto. Il problema nella sua complessità è enorme, date la quantità, la qualità, la varietà e la delicatezza dei manufatti presenti nelle chiese. Lo scopo è di far capire a quali rischi possa portare un sistema di riscaldamento, suggerendo che questi vengano affrontati e discussi da esperti nelle varie problematiche coinvolte. Ciò non significa che in particolari casi, con l adozione di eventuali accorgimenti, i problemi indicati non possano essere superati. Anzi, la conoscenza dei punti critici può aiutare in tal senso sia l acquirente che il fornitore o l impiantista. 6
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