Obiettivi Formativi

Il corso di Impianti Termotecnici verte sulla progettazione degli impianti di climatizzazione ed energetici integrabili in edilizia. Agli studenti verranno fornite le conoscenze e le abilità sia teoriche che applicative necessarie per: OF_1 (Conoscenza e comprensione) - individuare i dati di progetto dell’impianto in base alle conoscenze acquisite sul comfort termoigrometrico; - individuare i dati di progetto dell’impianto in base alle conoscenze acquisite sull’Indoor Air Quality (IAQ); - individuare i dati di progetto dell’impianto in base alle conoscenze acquisite sui fattori astronomici e geografici del clima e sulle caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio. OF_2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione) - applicare metodologie di calcolo dei carichi termici invernali/estivi di una generica tipologia edilizia facendo riferimento alle normative specifiche; - scegliere la tipologia d’impianto più adeguata all’applicazione in base ad una valutazione critica delle prestazioni energetiche e dell’impatto ambientale delle principali soluzioni impiantistiche selezionate; - scegliere e dimensionare i principali componenti e sottosistemi dell’impianto; - valutare la possibilità di integrare sistemi energetici che utilizzano fonti rinnovabili finalizzata alla riduzione dei consumi energetici; OF_3 (Autonomia di giudizio) - sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi relativi a tematiche nuove o non familiari, attraverso lo svolgimento di attività di sviluppo pratico di concetti teorici utilizzando tecniche e strumenti adeguati con l’analisi di esempi pratici o applicazioni ed esercitazioni da svolgere sia individualmente che in gruppo; OF_4 (Abilità comunicative) - produrre relazioni di calcolo ed elaborati del progetto espressi in linguaggio tecnico adeguato. OF_5 (Capacità di apprendimento) - acquisire la capacità di studiare in modo auto-diretto o autonomo.

Learning Goals

The course of Thermo-technical Systems focuses on the design of air conditioning and energy systems that can be integrated into buildings. Students will be provided with the theoretical and applicative knowledge and skills necessary to: OF_1 (Knowledge and understanding) - identify the plant design data based on the knowledge acquired on thermo-hygrometric comfort; - identify the plant design data based on the knowledge acquired on Indoor Air Quality (IAQ); - identify the plant design data based on the knowledge acquired on astronomical and geographic climate factors and thermo-physical characteristics of the building envelope. OF_2 (Ability to apply knowledge and understanding) - applying calculation methods of the winter/summer thermal loads of a generic building typology by referring to specific regulations; - choose the most appropriate type of plant for the application based on a critical assessment of the energy performance and environmental impact of the main selected plant solutions; - evaluate the possibility of integrating energy systems using renewable sources aimed at reducing energy consumption; - choosing and sizing the main components and subsystems of the plant. OF_3 (Autonomy of judgment) - develop the ability to apply the acquired knowledge for problems solving related to new or non-common issues, by carrying out practical activities of theoretical concepts using appropriate techniques and tools, with the analysis of practical examples to be carried out both individually or in groups. OF_4 (Communication skills) - to produce calculation and project reports expressed in appropriate technical language. OF_5 (Learning skills) - acquire the ability to study in an autonomous way.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises

Prerequisiti

è richiesta la conoscenza di nozioni di base di chimica, fisica e termodinamica.

Prerequisites

Knowledge of basic notions of chemistry, physics and thermodynamics.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame composto unicamente da una prova scritta. La prova scritta consiste nella risoluzione di tre problemi vertenti su tutto il programma svolto. Il voto d’esame viene attribuito in base alla capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite utilizzando le tecniche e gli strumenti di calcolo studiati durante il corso. La prova scritta è giudicata insufficiente se da essa si evince che lo studente non è in grado di applicare le conoscenze acquisite. Gli studenti che frequentano regolarmente il corso potranno svolgere delle prove in itinere il cui superamento li esonera dall’esame scritto. La partecipazione alle prove in itinere non è obbligatoria. La prima prova in itinere consiste nella risoluzione di problemi sulla parte di programma relativa alla psicrometria, alla qualità dell’aria e al comfort termoigrometrico. La seconda prova in itinere consiste nella risoluzione di problemi sulla parte di programma relativa al calcolo dei carichi termici estivi ed invernali. La terza prova in itinere consiste nella risoluzione di problemi sulla parte di programma relativa agli impianti di riscaldamento e condizionamento dell’aria. Se una o più prove non vengono superate lo studente dovrà sostenere la prova scritta prevista negli appelli d’esame ordinari risolvendo esclusivamente gli esercizi vertenti sugli argomenti delle prove in itinere non superate. La votazione finale è la media delle votazioni riportate nella tre prove in itinere, le quali hanno una validità di un anno solare.

Assessment

The assessment of the learning involves an exam consisting uniquely of a written test The written test consists in solving three problems concerning the whole program. The exam mark is attributed on the basis of the student ability to apply the knowledge acquired using the techniques and calculation tools studied during the course. The written test is judged insufficient if it shows that the student is unable to apply the knowledge acquired. Students who regularly attend the course will be able to carry out ongoing tests, the passing of which will exempt them from the written test. Participation in the ongoing tests is not mandatory. There are three ongoing tests distributed evenly throughout the course. The first ongoing test consists in solving problems on the part of program related to psychrometry, air quality and thermo-hygrometric comfort. The second ongoing test consists in solving problems on the part of program related to the calculation of summer and winter thermal loads. The third ongoing test consists in solving problems on the part of the program related to heating and air conditioning systems. If one or more of the tests are not passed, the student will have to do the written test provided in the ordinary exam sessions, solving only the exercises relating to the topics of the non-passed ongoing tests. The final mark is the average of the marks reported in the three ongoing tests, valid for a calendar year.

Programma del Corso

ELEMENTI DI PSICROMETRIA. Miscele di gas perfetti. Miscele di aria e vapor d'acqua. Psicrometria. Entalpia associata. Diagrammi psicrometrici di Mollier e di Grosvenor (Carrier - ASHRAE). Trasformazioni principali dell'aria umida. Trasformazioni tipiche per il condizionamento invernale ed estivo. COMFORT TERMOIGROMETRICO. Bilancio energetico del corpo umano. La termoregolazione del corpo umano. Comfort termico ed indici di discomfort globale/locale. Scelta delle condizioni termoigrometriche interne di progetto. QUALITA’ DELL’ARIA INTERNA. Sorgenti e inquinanti indoor. Diluizione degli inquinanti. Percezione soggettiva dell’IAQ. Metodo di Fanger. Normativa sulla qualità dell'aria e requisiti di ventilazione degli edifici. CONDIZIONI TERMOIGROMETRICHE ESTERNE DI PROGETTO. Radiazione solare e fattori geografici del clima. TERMOFISICA DELL’EDIFICIO. Proprietà dei componenti edilizi opachi e trasparenti. Calcolo della trasmittanza termica. Ponti termici: classificazione e metodo di calcolo. Definizione e calcolo della permeanza al vapore dei componenti edilizi. Verifica alla formazione di condensa superficiale ed interstiziale. Bilancio di massa di un ambiente. Bilancio termico di un ambiente. Bilancio per l’intero edificio. Calcolo del carico termico invernale. Calcolo del carico termico estivo. Disposizioni di legge: Legge 373/76, Legge 10/91 e leggi successive. GLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO. La produzione del caldo. Combustione e combustibili. Bruciatori. Caldaie e generatori di vapore. Camini. Collettori solari. Pompe di calore. Impianti centralizzati ed autonomi ad acqua calda. Apparecchi utilizzatori: radiatori, pannelli radianti, ventilconvettori. Fluido termovettore. Reti di distribuzione. Calcolo delle portate e dimensionamento delle tubazioni. Dimensionamento della pompa. Centrali termiche. Dispositivi di controllo e di sicurezza. Vasi di sfogo dell’aria. Vasi d’espansione. GLI IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA. La produzione del freddo. Ciclo frigorifero. Coefficiente di performance. Fluidi frigorigeni. Macchine frigorifere a compressione di vapore. Macchine frigorifere per il condizionamento dell’aria. Macchine frigorifere ad assorbimento. Impianti a tutt’aria monocondotto e doppio condotto. Impianti monozona e multizona. Impianti ad acqua. Impianti misti aria-acqua. Impianti a induzione. Le Unità di Trattamento Aria. Tipologie e dimensionamento dei canali di distribuzione dell’aria e dell’acqua. Ventilatori. Curve caratteristiche. Terminali ambiente. Impianti a portata costante e a portata variabile. Impianti di cogenerazione e trigenerazione. Impianti integranti sistemi che utilizzano energie rinnovabili. Regolazione dei sistemi e sottosistemi impiantistici.

Course Syllabus

ELEMENTS OF RPSICROMETRY. Perfect gas mixtures. Mixtures of air and water vapor. Psychrometrics. Associated enthalpy. Psychrometric charts of Mollier and Grosvenor (Carrier - ASHRAE). Main transformations of humid air. Typical transformations for winter and summer conditioning. THERMAL COMFORT. Energy balance of the human body. The thermoregulation of the human body. Thermal comfort and global/local discomfort indices. Choice of internal thermohygrometric conditions of the project. INDOOR AIR QUALITY. Indoor sources and pollutants. Dilution of pollutants. Subjective perception of the IAQ. Fanger method. Air quality regulation and building ventilation requirements. EXTERNAL THERMO-HYGROMETRIC PROJECT CONDITIONS. Solar radiation and geographic climate factors. BUILDING THERMOPHYSICS. Properties of opaque and transparent building components. Calculation of thermal transmittance. Thermal bridges: classification and calculation method. Definition and calculation of the vapor permeance of building components. Verification of superficial and interstitial condensation. Mass balance of an environment. Thermal balance of an environment. Budget for the whole building. Calculation of the winter thermal load. Calculation of the summer heat load. Law provisions: Law 373/76, Law 10/91 and subsequent laws. THE HEATING SYSTEMS. Heat production. Combustion and fuels. Burners. Boilers and steam generators. Fireplaces. Solar collectors. Heat pumps. Centralized and autonomous hot water systems. User appliances: radiators, radiant panels, fan coils. Heat transfer fluid. Distribution networks. Flow rate calculation and pipe sizing. Sizing of the pump. Thermal power stations. Control and safety devices. Air vent vessels. Expansion vessels. AIR-CONDITIONING PLANTS. Cold production. Refrigerator cycle. Performance coefficient. Refrigerants fluids. Steam compression refrigerating machines. Refrigerating machines for air conditioning. Absorption refrigerators. Single-line and double-duct all-air systems. Single-zone and multi-zone systems. Water systems. Mixed air-water systems. Induction systems. The Air Treatment Units. Types and dimensioning of air and water distribution channels. Fans. Characteristic curves. Environment terminals. Constant flow rate and variable flow rate systems. Cogeneration and trigeneration plants. Integrated systems that use renewable energy. System regulation and plant subsystems