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Illuminazione delle opere d’arte 1
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Illuminotecnica -Illuminazione delle opere d’arte
Massimo Garai
DIN - Università di Bologna
http://acustica.ing.unibo.it
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Principi generali
La luce è essenziale per la fruizione delle opere d’arte
La luce è una delle cause dei processi di degrado della maggior parte delle opere d’arte
necessario bilanciare la corretta illuminazione con le esigenze di conservazione delle opere
Rispettare tipologia, cromaticità e direzionalità della luce pensata dall’artista (quando nota)
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Illuminazione delle opere d’arte 2
Esempio
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Caravaggio: Vocazione di san Matteo (1599-1600)
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Requisiti Illuminamento E:
Compromesso tra esigenze di apprezzamento visivo e buona conservazione delle opere
Sbiadimento dei colori causato da:
Radiazioni UV: filtrabili
Radiazioni visibili «corte» (viola, blu, inizio della banda verde): non sono radiazioni filtrabili, pena una inammissibile perdita di resa cromatica
Radiazioni IR: riscaldamento, minimizzabile ma non eliminabile
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Illuminazione delle opere d’arte 3
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Valori massimi raccomandati
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Gruppo Materiali Illlumin. (lx)
Esposizione energetica
(lxch/anno)
1. Insensibili Materiali stabili: metalli, pietre, vetri, ceramiche, smalti
(200) Nessun limite (evitare
riscaldamento eccessivo)
2. Relativamente insensibili
Dipinti a olio e tempera, affreschi, pelle e legno non tinti, corna, ossa, avorio, lacche
200 600 000
3. Moderatamente sensibili
Costumi, acquarelli, pastelli, arazzi, stampe e disegni, manoscritti, pelle tinta, campioni organici
50 150 000
4. Estremamente sensibili
Seta, coloranti effimeri, giornali, fotografie, stampe a colori
50 15 000
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RequisitiUniformità dell’illuminamento U:
Richiesta per oggetti con superfici piane
Per oggetti tridimensionali (statue, bassorilievi, altorilievi) è generalmente utile una marcata disuniformità dell’illuminamento, per far risaltare la forma dell’oggetto
Per dipinti e affreschi osservabili con sguardo d’assieme:
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Illuminazione delle opere d’arte 4
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RequisitiUniformità dell’illuminamento U:
È importante anche la variazione graduale dell’illuminamento
E0,30 è la differenza di illuminamento tra due punti distanti tra loro 0,30 m in qualunque direzione
Se esistono zone con forti differenze di fattore di riflessione, prevedere valori massimi di E sulle zone scure e valori minimi sulle zone chiare
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Esempio – Museo di Buenos Aires
Troppa disuniformità d’illuminamento tra opere e sfondo
Dominanza cromatica verde delle pareti
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Illuminazione delle opere d’arte 5
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Esempio – Museo di Grenoble
Illuminazione naturale e artificiale integrata
Colori chiari sullo sfondoCopyright (C) 2004-2017
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RequisitiResa cromatica Ra:
Deve essere adeguata all’oggetto illuminato
Oggetti policromatici sorgenti del gruppo 1A
Oggetti monocromatici, statue, ecc. sorgenti del gruppo 1B
Casi intermedi (mosaici, vetri policromi, ecc.) sorgenti del gruppo 1B
L’indice di resa cromatica esprime una specie di media su di un limitato numero di campioni verificare che la distribuzione spettrale corrisponda a quella delle tinte dell’oggetto da illuminare
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Illuminazione delle opere d’arte 6
Requisiti
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Gruppo CIE
Gamma Ra Sorgenti luminose Applicazioni
1A Ra 90 Luce naturale, LED,lampade ad alogeni,
lampade ad incandescenza, lampade
fluorescenti pentafosforo
Dipinti, affreschi arazzi,
tappeti
1B 80 Ra < 90 Luce naturale, LED, Lampade fluorescenti trifosforo, lampade ad alogenuri (verificare
l’idoneità della distribuzione spettrale)
Mosaici, intarsi lapidei, vetri policromi,
oggetti monocromatici,
statue
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Requisiti
Tonalità di luce: Correlare la temperatura di colore della sorgente con
la composizione cromatica degli oggetti
Criterio di massima:Oggetti con tonalità prevalenti calde ( > 565 nm):
luce con 2500 K TCP 3500 KOggetti senza tonalità prevalenti (neutre): luce con
3500 K TCP 5300 KOggetti con tonalità prevalenti fredde ( < 565 nm):
luce con 5300 K TCP 6000 K
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Illuminazione delle opere d’arte 7
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Requisiti
Abbagliamento:
Valgono le regole generali per l’illuminazione d’interni
Indice d’abbagliamento UGR 19
Sorgenti luminose nel campo visivo con luminanza contenuta– Lampade: schermature
– Soffitto luminoso: L 500 cd/m2 se 45°
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Requisiti
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Luminanza (cd/m2)
Sorgenti non schermate min
1 < L 20 Lampade fluorescenti lineari 10°
20 < L 50 Lampade compatte 15°
50 < L 500 Lampade ad alogenuri con ampolla diffondente
20°
L > 500 Lampade ad alogenuri, lampade ad alogeni, LED
30°
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Illuminazione delle opere d’arte 8
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Requisiti
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Abbagliamento:Angoli di vista degli apparecchi illuminanti
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Requisiti
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Illuminazione delle opere d’arte 9
Abbagliamento:Valori limite di luminanza
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Requisiti
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Vista longitudinaleAlette 3 cm
Vista trasversaleAlette > 3 cm
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RequisitiResa del contrasto:
Ha importanza soprattutto per oggetti con superficie piana e lucida (dipinti ad olio, quadri protetti da una lastra di vetro, ecc.)
Evitare che la direzione di maggior riflessione (al limite speculare) possa coincidere con quella di osservazione
Altrimenti si forma una «macchia luminosa» che annulla i contrasti cromatici
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Illuminazione delle opere d’arte 10
Resa del contrasto:D: riflessione diffusa S: riflessione speculare SD: riflessione
semidiffusa I comportamenti S e SD
creano una macchia luminosa sulla tela in A
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Requisiti
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Resa del contrasto:Esempi di
disposizioni corrette dei centri luminosi
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Requisiti
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Illuminazione delle opere d’arte 11
Resa del contrasto: Posizione critica dei lucernari
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Requisiti
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NO
Resa del contrasto: Posizione critica delle finestre
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Requisiti
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NO
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Illuminazione delle opere d’arte 12
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Esempio - North Carolina Museum of Art, Raleigh (USA)
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Integrazione luce naturale e artificiale
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La luce naturale attraverso le vetrate ed i lucernari fornisce il 50% dell’illuminamento necessario
Esempio - North Carolina Museum of Art, Raleigh (USA)
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Illuminazione delle opere d’arte 13
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Esempio - Palazzo Schifanoia, Sala dei Mesi, Ferrara
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Le 28 colonnine integrano le sorgenti luminose artificiali. Ilcordone è anche cavo di alimentazione. Circa 150 lx sugli affreschi.
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Esempio – Musée Magritte Bruxelles
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Dipinti su fondo scuro illuminati da fasci di luce sagomata.Percorso individuato da faretti che forniscono anchel’illuminazione d’ambiente
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Illuminazione delle opere d’arte 14
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Requisiti
Effetto di rilievo degli oggetti tridimensionali:
L’illuminazione deve consentire l’apprezzamento della forma illuminazione direzionale
Oggetti ad altezza < altezza occhi: dall’alto
Oggetti ad altezza > altezza occhi: dal basso
Orientamento dipendente dalla forma dell’oggetto, dalla disposizione dei suoi rilievi e incavi
Per leggere anche le parti in ombra: seconda illuminazione, più debole (rapporto 5:1)
Iscrizioni e simili con illuminazione radenteCopyright (C) 2004-2017
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Esempi
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Illuminazione delle opere d’arte 15
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Esempio
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Nella sala, mantenuta all’ombra, i faretti mettono in risalto i particolari più importanti
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Esempio
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Illuminazione delle opere d’arte 16
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Esempio
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Esempio
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Illuminazione delle opere d’arte 17
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Requisiti
Distribuzione delle luminanze:
Le opere esposte sono il punto focale, per cui la loro illuminazione deve essere maggiore di quella dell’ambiente
Il piano di calpestio va illuminato solo con il livello necessario alla movimentazione
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RequisitiProtezione delle opere d’arte:
Il grado di vulnerabilità delle opere d’arte dipende da
1. Potenza delle radiazioni incidenti (W/m2)
2. Distribuzione spettrale delle radiazioni
3. Sensibilità spettrale dei materiali
4. Durata dell’esposizione
Legge di reciprocità: il danno dipende dal prodotto della potenza globale delle radiazioni per il tempo di esposizione, a parità di distribuzione spettrale e sensibilità spettrale
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Illuminazione delle opere d’arte 18
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RequisitiProtezione delle opere d’arte:
Cause di danno dovute alle sorgenti luminose
1. Lunghezza d’onda «corta»– UV-C 100-280 nm
– UV-B 280-315 nm
– UV-A 315-380 nm
– Visibile viola-blu 380-500 nm
2. Componenti nell’infrarosso
3. Irradiazione globale (W/m2)
4. Durata dell’esposizione
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Requisiti
5. Assorbimento spettrale della superficie
due superfici apparentemente uguali si possono comportare differentemente, per esempio se sono lucide o opache
6. Risposta spettrale del ricevitore
attitudine del materiale a deteriorarsi per effetto delle radiazioni a diverse lunghezze d’onda
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Illuminazione delle opere d’arte 19
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RequisitiFenomeni di degrado dovuti a UV e visibile:
– Scolorimento di pigmenti colorati e fibre tessili
– Screpolamento delle vernici
– Scollamento degli strati pittorici
– Cedimento dei supporti
– Perdita di resistenza meccanica delle fibre
Fenomeni di degrado dovuti a IR:– Aumento di temperatura della superficie – Dilatazioni termiche e tensioni meccaniche da punto a
punto
– Riduzione dell’umidità dell’aria e dunque alterazioni di carta, legno, avorio, ecc.
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RequisitiDanneggiamento relativo:
Dr è il danneggiamento relativo
Df è il fattore di danno specifico di un impianto di illuminazione per illuminamento e tempo di esposizione unitari
E è l’illuminamento (lx) fornito nel tempo t (ore)
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Illuminazione delle opere d’arte 20
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RequisitiFattore di danno specifico:
Si assume convenzionalmente che il danno unitario sia quello delle radiazioni a 380 nm
Ciò spiega il termine danneggiamento relativo
Df serve a confrontare diversi sistemi di illuminazione, ma non a conoscere il danno reale, che dipende anche dai materiali di cui l’opera è fatta
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Fattore di danno Df
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Sorgente Vetro chiaro 6 mm
Vetro inattinico 6
mm
Vetro stratificato 2x6
mm con pellicola UV
Alogena dicroica 0,040 0,031 0,029
Incandescenza 0,062 0,041 0,033
Fluorescente Tcp = 3000 K, Ra = 94
0,044 0,035 0,034
Fluorescente Tcp = 5400 K, Ra = 93
0,534 0,147 0,129
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Illuminazione delle opere d’arte 21
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RequisitiFattore di danno specifico:
Nel caso che la luce emessa dalla sorgente avente fattore di danno Df() sia filtrata con fattore di trasmissione () (finestra) e riflessa con fattore di riflessione () (parete)
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RequisitiFattore di danno specifico:
In pratica è sufficiente discretizzare la valutazione degli integrali con passo = 50 nm
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Illuminazione delle opere d’arte 22
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RequisitiEsposizione energetica:
Prodotto dell’illuminamento medio in esercizio per tempo di esposizione (in ore) per un fattore correttivo
Il fattore correttivo è il rapporto tra il fattore di danno dell’illuminazione impiegata e quello di riferimento (lampada ad incandescenza protetta da vetro inattinico 6 mm: Df,rif = 0,041)
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Valori massimi raccomandati
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Gruppo Materiali Illlumin. (lx)
Esposizione energetica
(lxch/anno)
1. Insensibili Materiali stabili: metalli, pietre, vetri, ceramiche, smalti
Nessun limite (200)
Nessun limite (evitare
riscaldamento eccessivo)
2. Relativamente insensibili
Dipinti a olio e tempera, affreschi, pelle e legno non tinti, corna, ossa, avorio, lacche
200 600 000
3. Moderatamente sensibili
Costumi, acquarelli, pastelli, arazzi, stampe e disegni, manoscritti, pelle tinta, campioni organici
50 150 000
4. Estremamente sensibili
Seta, coloranti effimeri, giornali, fotografie, stampe a colori
50 15 000
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Illuminazione delle opere d’arte 23
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Requisiti Se vengono facilmente raggiunti i valori raccomandati
di esposizione energetica annua massima, si può limitare l’esposizione al pubblico con:
Restrizioni d’orario
Sistemi a gettone
Sensori di presenza
Separazione dell’illuminazione d’emergenza e per manutenzione e pulizie da quella per le opere
I flash fotografici vanno evitati ( 600 lxcs 0,17 lxch)
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Requisiti
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Sorgenti luminose Contenuto di UV (W/lm)
Luce diurna 400 - 1500
Lampade ad incandescenza (tungsteno)
70 -80
Lampade ad alogeni 40 - 170
Lampade fluorescenti 30 - 100
Lampade ad alogenuri 160 - 700
LED < 5
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Illuminazione delle opere d’arte 24
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Requisiti
Radiazioni UV:
Si ritiene soddisfacente un livello di radiazioni UV (< 400 nm) 10 W/lm
Le sorgenti luminose che non rispettano il requisito vanno filtrate nell’UV
Le fibre ottiche tagliano le radiazioni sotto i 315 nm, ma vanno filtrate tra 315 nm e 400 nm
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Requisiti impiantistici
Stabilizzazione e variazione della tensione elettrica (per lampade ad alogeni)
Normalizzazione delle tipologie di sorgenti luminose
Scelta di apparecchi d’illuminazione con puntamento, messa a fuoco e blocco meccanico
Posizioni degli apparecchi d’illuminazione facilmente raggiungibile senza rischio per le opere esposte
Telesegnalazione delle lampade guaste
Identificazione delle lampade
Manutenzione programmataCopyright (C) 2004-2017
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Illuminazione delle opere d’arte 25
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Requisiti impiantistici
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Cappella Sistina Pianta rettangolare 40,23 x 13,41 m, altezza 20,70 m
Volta a botte ribassata
Voltine di scarico in corrispondenza delle 12 finestre
Costruzione: 1477-1483 (Sisto IV)
Affreschi della volta: Michelangelo, 1508-1512
Giudizio universale: Michelangelo, 1536-1541
Pareti: affreschi di Botticelli, Perugino, Pinturicchio, Ghirlandaio, Luca Signorelli, Pietro di Cosimo, ecc.
Visitatori: 6 milioni/anno, con punte di 20 000/giorno
Nuova illuminazione realizzata nel 2014 (LED4ART)Copyright (C) 2004-2017
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Illuminazione delle opere d’arte 26
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Cappella Sistina
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Cappella Sistina (da «Luce» 310/2014)
Fase di studio
Valutazione delle criticità dell’impianto di illuminazione esistente per procedere alla definizione di soluzioni progettuali migliorative
Modello per la simulazione delle condizioni di luce naturale in qualsiasi ora, periodo dell’anno e condizione metereologica, per definire l’illuminazione migliore anche in presenza di luce naturale
Misurazioni in situ per validare i risultati
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Illuminazione delle opere d’arte 27
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Cappella Sistina
Fase di progetto
Definizione, insieme alla Commissione di Esperti dei Musei Vaticani, della quantità, qualità cromatica e livelli di uniformità della luce sugli affreschi
Simulazioni su modelli 3D per definire gli standard prestazionali degli apparecchi di illuminazione, sviluppati appositamente
Verifiche illuminotecniche in loco sulle prestazioni dei prototipi per l’ottimizzazione finale del sistema
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Cappella Sistina
Illuminazione degli anni ‘80
Illuminazione generale diffusa:
apparecchi dietro le finestre, accesi durante l’orario di visita
Illuminazione di gala:
a. apparecchi sia dietro le finestre sia all’interno, accesi solo in occasioni speciali
b. apparecchi sulla balaustra interna, dedicati all’illuminazione del pavimento per le occasioni di gala
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Illuminazione delle opere d’arte 28
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Cappella Sistina
Modello di simulazione 3D
L’orientamento della Cappella Sistina sull’asse Est-Ovest determina uno squilibrio della luce naturale, che illumina più la parete Nord rispetto alla parete Sud
L’effetto è più marcato nel periodo invernale, quando il sole è più basso sull’orizzonte
Diffondere la luce naturale attraverso i vetri per dare un contributo uniforme all’illuminazione generale diffusa
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Cappella Sistina
Obiettivi del progetto
Buona visione d’insieme dello spazio e delle opere pittoriche attraverso l’equilibrio delle luminanze
Alta qualità cromatica, senza privilegiare singoli dettagli
Invisibilità degli apparecchi di illuminazione
Definizione di due soli scenari: museale con luce diffusa omogenea per le visite ordinarie e di gala
Massima attenzione ai rischi per la conservazione delle opere
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Illuminazione delle opere d’arte 29
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Cappella Sistina
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Corpi illuminanti V400 per volta e Quattrocentisti
Posizionati sopra il marcapiano (h = 10 m)
Angolo d’inclinazione massimo di 35° per rimanere invisibili
60 lx su pareti e volta Alta uniformità, digradante verso il
basso e verso le pareti laterali corte (Giudizio Universale)
38 apparecchi x 120 W = 4,6 kW
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Cappella Sistina
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Illuminazione museale
Illuminazione di gala
Schema di distribuzione dei flussi luminosi
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Illuminazione delle opere d’arte 30
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Cappella Sistina
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Schema di distribuzione dei livelli di illuminamento
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Cappella Sistina
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Schema di apparecchio di illuminazione di gala a pavimento in posizione di “parcheggio” (a) e in
posizione operativa (b)
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Illuminazione delle opere d’arte 31
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Cappella SistinaSpettro di emissione
Miscelazione di LED con spettri differenti
Prove sui pigmenti e i loro spettri di riflessione (280 campioni) per evitare aberrazioni cromatiche
Temperatura di colore 3500 K
Ra = 95 (prima era 70)
Eliminazione delle componenti infrarosse e ultraviolette e limitazione delle componenti blu
Prove a 1500 lx su pigmenti stesi a secco per verificare l’assenza di degrado fotochimico
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Cappella Sistina
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Spettri di emissione
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Illuminazione delle opere d’arte 32
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Cappella Sistina
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prima dopo
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Cappella Sistina
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prima dopo
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Illuminazione delle opere d’arte 33
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Cappella Sistina
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prima dopo
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Cappella SistinaRisparmio energetico
Vecchio impianto: i vetri delle finestre con filtro diffondente avevano un coefficiente di trasmissione pari a 0,25 (75% della luce persa)
Vecchio impianto: assorbimento totale di 66 kW
Nuovo impianto: assorbimento totale di 7,5 kW
Nuovo flusso luminoso superiore al vecchio
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Illuminazione delle opere d’arte 34
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Illuminotecnica -Illuminazione delle opere d’arte
Fine
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