1016448 - FISICA TECNICA E IMPIANTI
Risultati di apprendimento attesi
Il corso descritto contribuisce all'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite affrontando tematiche cruciali legate all'energia, all'efficienza energetica degli edifici, e all'impatto ambientale delle tecnologie edilizie in accordo con i seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs):
SDG 4 - Istruzione di qualità: Gli studenti acquisiscono conoscenze che li rendono consapevoli delle sfide energetiche e ambientali, preparandoli a ideare soluzioni innovative in campo edilizio e tecnologico.
SDG 7 - Energia pulita e accessibile: Trattando temi come pompe di calore, solare termico e fotovoltaico, il corso educa sull'uso di tecnologie per l'energia rinnovabile e l’efficienza energetica negli edifici.
SDG 11 - Città e comunità sostenibili: Focalizzandosi sulla qualità dell'aria, il benessere termo-igrometrico, e la gestione del fabbisogno energetico degli edifici, il corso prepara gli studenti a progettare e realizzare edifici sostenibili e confortevoli, promuovendo città più inclusive e resilienti.
SDG 12 - Consumo e produzione responsabili: Gli studenti apprendono come ridurre i consumi energetici, limitando l'impatto ambientale e promuovendo un uso sostenibile delle risorse.
SDG 13 - Lotta contro il cambiamento climatico: L'insegnamento sui sistemi energetici come il solare termico e fotovoltaico permette di promuovere fonti energetiche rinnovabili e sostenibili, essenziali per mitigare il cambiamento climatico.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
Sistema termodinamico. Equazione generale dell’energia. Processi termodinamici. Equazioni del lavoro nei sistemi con e senza deflusso. Primo principio della Termodinamica. Entalpia nei sistemi. Secondo Principio della Termodinamica. Ciclo di Carnot ed Entropia. Diagrammi Termodinamici. Gas ideali. Gas Reali. Diagramma di Mollier. Cicli indiretti. Energia nei sistemi.
2. Fluidodinamica
Moto dei fluidi comprimibili ed incomprimibili. Fattori di attrito. Perdite di pressione per attrito. Moto dei fluidi in geometrie elementari. Moto dell’aria nelle canalizzazioni. Dimensionamento di condotti e apparecchiature pressorie.
3. Trasmissione del calore
Conduzione termica per geometria piana e cilindrica in regime stazionario. Convezione termica per geometria piana e cilindrica in regime stazionario. Radiazione termica per geometria piana, cilindrica e sferica in regime stazionario. Trasmissione globale del calore. Scambiatori di Calore.
4. Termodinamica dell’aria umida
Parametri caratterizzanti l’aria, diagrammi caratteristici, trasformazioni dell’aria umida, trattamenti dell’aria umida negli impianti HVAC. Uso del diagramma psicrometrico per la determinazione delle trasformazioni e calcoli relativi per le principali apparecchiature presenti negli impianti di climatizzazione.
5. Impianti di riscaldamento
Comfort termo-igrometrico. Trasmissione di calore in regime permanente attraverso l’involucro edilizio per la determinazione dei carichi termici invernali necessari per il dimensionamento dell’impianto di riscaldamento. Normative relative ai fini del risparmio energetico. Impianti autonomi con caldaia murale e pompa di calore. Pre-dimensionamento degli impianti di riscaldamento alimentati con caldaia e pompa di calore.
6. Impianti di climatizzazione
Trasmissione di calore in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare al fine della valutazione dei carichi termici estivi necessari per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione. Classificazione, descrizione e pre-dimensionamento degli impianti di climatizzazione.
7. Illuminotecnica
Le grandezze fotometriche e la prestazione visiva. L'illuminazione naturale. La percezione della luce e il comfort visivo. Le sorgenti luminose artificiali e gli impianti di illuminazione artificiale. Criteri di progettazione indoor.
8. Impianti Solari Termici e Fotovoltaici
Calcolo energia solare captata. Stima fabbisogno energetico acqua calda sanitaria. Stima fabbisogno energia elettrica. Calcolo superficie captante e numero collettori/pannelli. Verifica della distanza tra collettori/pannelli. Stima volume d’accumulo. Componenti dell’impianto fotovoltaico. Progettazione, installazione e manutenzione di un impianto fotovoltaico.
Testi di riferimento
- Cesini G., Latini G., Polonara, F., Fisica Tecnica, Città Studi Edizioni, 2017
- Cengel Yunus A.,Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2009
- Bettanini E., Brunello P., Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP, 1993
- Forcolini G., Interior lighting, HOEPLI, 2019
- Appunti del docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Unità di misura | |
| 2 | Primo e Secondo Principio della Termodinamica | |
| 3 | Gas ideali e gas reali | |
| 4 | Cicli termodinamici e diagrammi di stato | |
| 5 | Cicli indiretti e pompe di calore | |
| 6 | Combustione e caldaie | |
| 7 | Psicrometria e impianti ad aria | |
| 8 | Fluidodinamica e impianti idronici | |
| 9 | Trasmissione del calore | |
| 10 | Illuminotecnica | |
| 11 | Impianto solare termico e fotovoltaico | |
| 12 | Termofisica dell'edificio | |
| 13 | Comfort termico |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Entrambe le tipologie di studenti, se interessati a migliorare la propria valutazione, possono sostenere anche la prova orale
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Bilanci energetici di sistemi termofisici
Impianti meccanici per la produzione del calore e del freddo
Cicli per il condizionamento dell'aria
Meccanismi di trasmissione del calore
Scambiatori di calore
Calcolo delle perdite di carico nei condotti di distribuzione
Illuminazione naturale e daylight factor
Tipologie di lampade e metodi per il progetto dell'illuminazione artificiale
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