Cappella Sistina, Città del Vaticano

Stabilizzare le condizioni termoigrometriche, ridurre gli sbalzi di temperatura repentini, monitorare le condizioni ambientali: un impianto a tutt’aria esterna senza ricircolo raggiunge gli obiettivi e salvaguarda le opere.
La Cappella Sistina attira un enorme flusso di visitatori che con il loro metabolismo influenzano notevolmente il microclima interno, con il rischio di provocare un'alterazione chimico-fisica degli intonaci affrescati. Un’indagine sulle condizioni microclimatiche nella Cappella, ha rilevato condizioni microambientali che avrebbero potuto costituire un fattore di rischio per gli affreschi. Prima dell'installazione dell'impianto di condizionamento esisteva un sistema di termoventilazione invernale, con aria calda immessa da due griglie a pavimento, ed estrazione tramite ventilatori posti sotto le finestre, con possibilità di indurre moti convettivi di trascinamento verso l’alto e deposizione delle polveri sugli affreschi. L’immissione di aria fresca di rinnovo avveniva tramite l’apertura delle finestre, con rischi di stress per fatica provocati da ripetute dilatazioni e contrazioni dello strato superficiale delle pareti per la caduta sugli affreschi di aria più calda o più fredda di questi. La temperatura interna variava sensibilmente, dai valori minimi invernali (di notte) di 16°C ai massimi estivi di 34°C, con umidità relativa dal 30% al 65%.
E’ stato perciò preso in considerazione l’uso di un impianto di climatizzazione aria, per rendere minime le variazioni di temperatura e umidità relativa. Le linee guida state: interventi limitati al minimo indispensabile sulle strutture murarie esistenti, purezza dell’aria immessa, umidità relativa dell’aria costante tutto l’anno, variazioni molto lente della temperatura dell’aria fra 18° e 26°C nell’arco dell’anno. Gli obbiettivi: controllo del microclima mediante impianto di condizionamento a tutt'aria esterna (17.000 m3/h, circa 1,7 ricambi/ora) con temperatura del punto di rugiada dell’aria sempre al di sotto della temperatura dell’intonaco (per evitare ogni possibile rischio di formazione di condensa sugli affreschi - vedi diagramma psicrometrico); velocità dell'aria molto bassa sugli affreschi, e appena accennata al livello del pavimento, in modo da ridurre i moti convettivi e il trasporto di polveri; regolazione automatica con supervisione e monitorizzazione a distanza, in tempo reale, delle condizioni dell'ambiente, dell'impianto e dei macchinari installati, con memorizzazione dei dati rilevati relativamente ai dipinti. E’ stato scelto un impianto a tutt’aria esterna, senza aria ricircolata per limitare i lavori di muratura sulle esistenti strutture architettoniche, assieme ad una leggera pressurizzazione interna, per garantire la massima purezza dell'aria trattata immessa, evitando apporti non controllati dall’esterno. Le apparecchiature principali dell’impianto sono state installate nei pressi della Cappella Sistina, ma non insistenti sulle sue strutture, per evitare qualsiasi trasmissione di possibili vibrazioni. Il gruppo refrigeratore d’acqua (con un potenza frigorifera di 200 kW), alloggiato in uno scantinato adiacente la Cappella Sistina, è dotato di 4 compressori ermetici su 4 circuiti frigoriferi indipendenti. La torre evaporativa di raffreddamento, con silenziatori sull'ingresso sull'uscita aria, posizionata su un terrazzino adiacente il lato sud della Cappella, utilizza un ventilatore a doppia velocità, per meglio adeguarsi al carico termico, consentire un risparmio energetico e risultare più silenziosa quando non necessita un’alta capacità di smaltimento di calore. Una caldaia ausiliaria a gas può funzionare in alternativa al sistema centralizzato di riscaldamento del Vaticano, o alle resistenze elettriche di pre- e post-riscaldamento. La centrale di trattamento aria, con silenziatore e anch’essa con ventilatore a doppia velocità, posta su un altro terrazzo quasi adiacente al lato sud della Cappella, è nascosta alla vista da un'apposita costruzione in stile eretta sul terrazzo preesistente; il controllo estivo della temperatura e dell'umidità relativa in Cappella è ottenuto dalla combinazione dei moduli di raffreddamento e di post-riscaldamento, il controllo invernale, invece, dalla combinazione dei moduli di pre-riscaldamento, di umidificazione adiabatica e di post-riscaldamento.Il sistema di canalizzazione aria, assieme ai diffusori, è stato studiato per rendere il più basso possibile il rumore trasportato dall’aria. I canali, in acciaio inossidabile e ricoperti da isolante termoacustico, uscendo dal silenziatore si suddividono subito in due rami per minimizzare la trasmissione della rumorosità. L'aria viene immessa in Cappella attraverso 6 diffusori a grand'angolo, appositamente progettati sia per risultare molto silenziosi, sia soprattutto per mantenere molto bassa la velocità verticale lungo le pareti e per ridurre al minimo la circolazione d'aria sotto gli affreschi della volta. La velocità d'uscita dell’aria è bassa, compatibile però con il lancio necessario a raggiungere la parete opposta, così da ottenere il lento movimento circolatorio previsto dal modello computerizzato riguardante lo studio delle traiettorie e dei vettori velocità della circolazione d'aria. Per rendere più uniforme la diffusione dell'aria in Cappella, i diffusori sono dotati, in uscita, di setti separatori in acciaio inox a profilo quasi alare, che nello stesso tempo funzionano anche da insonorizzatori, avendo il lato in depressione costituito da una parete liscia, il lato in pressione da una parete forata, l'interno da materiale fonoassorbente ricoperto da film plastico di protezione. I diffusori sono stati collocati al di sotto dei finestroni della parete sud, nei plenum già esistenti; essendo posti pressappoco a metà parete, suddividono l'ambiente interno in due zone, quella sotto la volta, con l’aria in lento movimento per moto induttivo, e quella nella parte inferiore, dove il flusso d’aria è sufficiente a mantenere uniforme e costante il microclima su tutti affreschi, ma anche a dare una sensazione di benessere al pubblico. L'aria viziata viene poi estratta attraverso le griglie esistenti sul pavimento, usate in passato per immettere l’aria calda, ottenendo così un effetto di “lavaggio” sui visitatori, che vengono ripuliti dagli inquinanti da essi apportati, proprio lì, a livello pavimento, dove si genera l’inquinamento.
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