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: - 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. - 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; - 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; - produrre relazioni di calcolo ed elaborati del progetto espressi in linguaggio tecnico adeguato. - acquisire la capacità di studiare in modo auto-diretto o autonomo.

Metodi didattici

Il corso prevede lo svolgimento di lezioni frontali e di esercitazioni numeriche in classe guidate dal docente, sia individuali che di gruppo. Le lezioni verranno svolte tramite presentazioni power point e tramite l’utilizzo della lavagna. Nel corso delle lezioni e delle esercitazioni si stimolerà costantemente negli studenti l’analisi critica degli argomenti trattati così che possano verificare il proprio livello di comprensione acquisendo, al contempo, un linguaggio tecnico adeguato e la capacità di applicare le tematiche affrontate

Prerequisiti

È richiesta una conoscenza delle nozioni di base di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale), fisica generale (dimensioni e unità di misura; forza, energia e lavoro; principi e leggi fondamentali della meccanica e della fluidodinamica) e termodinamica.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame composto da una prova scritta e da una prova orale cui è possibile accedere solo se il risultato della prova scritta è sufficiente. La prova scritta consiste nella risoluzione di tre esercizi numerici vertenti su tutto il programma svolto. La prova scritta è giudicata insufficiente se da essa si evince che lo studente non è in grado di applicare le conoscenze acquisite. Il tempo assegnato per la prova scritta è di due ore. La prova orale consiste nell'esposizione di argomenti vertenti su tutto il programma svolto. I parametri di valutazione della prova scritta riguardano primariamente la capacità di applicazione delle conoscenze acquisite nella risoluzione di problemi numerici. Nelle prove orali si approfondiranno i livelli delle conosce acquisite, l’abilità di organizzare discorsivamente la conoscenza e la capacità di ragionamento critico, così come la qualità dell’esposizione. Gli studenti che frequentano regolarmente il corso potranno svolgere delle prove in itinere scritte il cui superamento li esonera dalla prova scritta. La partecipazione alle prove in itinere non è obbligatoria. Sono previste due prove in itinere, una a metà corso e una al termine del corso, ciascuna delle quali consistente di due esercizi. Se una delle due prove non viene superata lo studente dovrà sostenere la prova scritta prevista negli appelli d’esame ordinari risolvendo esclusivamente gli esercizi vertenti sugli argomenti della prova in itinere non superata. Il termine di validità delle prove in itinere o della prova scritta, se superati, è la fine del corrente anno accademico (30 Settembre). Le prove in itinere e l’esame scritto verranno giudicati come approvati o non approvati per l’accesso all’esame orale. La valutazione finale, espressa in trentesimi, terrà conto della valutazione complessiva della prova scritta e di quella orale. Durante le prove scritte, gli studenti potranno utilizzare calcolatrici, tabelle e grafici.

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. -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. -SISTEMI DI POLIGENERAZIONE: Impianti di cogenerazione e trigenerazione. Gruppi frigoriferi ad assorbimento. Principi base per il dimensionamento degli impianti di cogenerazione. Impianti integranti sistemi che utilizzano energie rinnovabili. Regolazione dei sistemi e sottosistemi impiantistici. Cogenerazione ad alto rendimento e certificati bianchi.