B005751 - IMPIANTI TECNICI

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Fondamenti e applicazioni della Fisica Tecnica negli ambiti dell’ingegneria civile, edile ed ambientale, dell’architettura, della pianificazione territoriale e del disegno industriale. L’approfondimento scientifico caratteristico riguarda i fondamenti della termodinamica, della termofluidodinamica, della trasmissione del calore, dell’illuminazione e dell’acustica, nonché l’uso
razionale dell’energia, l’impiego delle fonti energetiche rinnovabili e le tecniche di gestione dei servizi energetici

Fondamenti e applicazioni della Fisica Tecnica negli ambiti dell'ingegneria civile, edile ed ambientale e dell'architettura, della pianificazione territoriale e del disegno industriale. L'approfondimento scientifico caratteristico riguarda i fondamenti della termodinamica, della termofluidodinamica, della trasmissione del calore, dell'illuminazione e dell'acustica, nonché l'uso razionale dell'energia, l'impiego delle fonti energetiche rinnovabili e le tecniche di gestione dei servizi energetici.

Testi di base
- Dispense consegnate dal titolare del corso su specifici argomenti
- Impianti Tecnici: G. Dall’O “Architettura e impianti” Città Studi Edizioni
- G. Moncada Lo Giudice, L. De Santoli “Progettazione di impianti tecnici” Masson, Milano
- G.F.Cellai, S.Secchi “Fondamenti di acustica” CLU Ed. Firenze
- Linee Guida per l’edilizia sostenibile in Toscana

Testi di base
- Dispense consegnate dal titolare del corso su specifici argomenti
- Impianti Tecnici: G. Dall'O "Architettura e impianti" Città Studi Edizioni
- G. Moncada Lo Giudice, L. De Santoli "Progettazione di impianti tecnici" Masson, Milano
- G.F.Cellai, S.Secchi "Fondamenti di acustica" CLU Ed. Firenze
- Linee Guida per l'edilizia sostenibile in Toscana
- G. Cammarata: "Gli Impianti termotecnici"

La tecnica implica l'adozione di un metodo e di una strategia nell'identificazione precisa degli obiettivi e dei mezzi più opportuni per raggiungerli.
L’obiettivo del modulo è, pertanto, quello di fornire allo studente gli strumenti e metodi di base per poter valutare gli esiti di diverse scelte progettuali sull’ambiente interno ed esterno e delle implicazioni che tali scelte hanno sulle prestazioni energetiche dell’edificio, dell’impatto ambientale in senso lato, e delle condizioni di benessere raggiunte.
In particolare si prevede l’acquisizione di conoscenze per l’identificazione dei fenomeni fisici a scala ambientale, quali i parametri climatici connessi alle prestazioni energetiche ed al controllo dei carichi termici, ed alle tecniche di controllo delle interazioni che ne conseguono, ai fini del benessere tra uomo, edificio ed ambiente.
A tal fine lo studente avrà la capacità di utilizzare le seguenti tecniche (obiettivi):
- il controllo dei carichi termici mediante l’uso delle diverse soluzioni tecnologiche e progettuali;
- il controllo delle condizioni di benessere termico mediante diverse tipologie di impianti, utilizzanti fonti di energia rinnovabile;
- il controllo delle condizioni di benessere acustico ed illuminotecnico.
ed i seguenti mezzi:
- conoscenze normative;
- conoscenze teoriche fisico-tecniche;
- conoscenze impiantistiche;
- conoscenze di software di simulazione.
Le tecniche del controllo ambientale conferiscono pertanto allo studente gli strumenti indispensabili (identificazione di obiettivi e mezzi) in stretta relazione all’esercitazione progettuale svolta nel laboratorio.

L'obiettivo del modulo è quello di fornire allo studente gli strumenti e i metodi di base per poter valutare gli esiti di diverse scelte progettuali sull'ambiente interno ed esterno e valutare le implicazioni che tali scelte hanno sulle prestazioni energetiche dell'edificio, dell'impatto ambientale in senso lato, e delle condizioni di benessere raggiunte.
In particolare si prevede l'acquisizione di conoscenze per l'identificazione dei fenomeni fisici a scala ambientale, quali i parametri climatici connessi alle prestazioni energetiche ed al controllo dei carichi termici, ed alle tecniche di controllo delle interazioni che ne conseguono, ai fini del benessere tra uomo, edificio ed ambiente.
A tal fine lo studente avrà la capacità di utilizzare le seguenti tecniche (obiettivi):
- il controllo dei carichi termici mediante l'uso delle diverse soluzioni tecnologiche e progettuali;
- il controllo delle condizioni di benessere termico mediante diverse tipologie di impianti, utilizzanti fonti di energia rinnovabile;
- il controllo delle condizioni di benessere acustico ed illuminotecnico.
ed i seguenti mezzi:
- conoscenze normative;
- conoscenze teoriche fisico-tecniche;
- conoscenze impiantistiche;
- conoscenze di software di simulazione.
Le tecniche del controllo ambientale conferiscono pertanto allo studente gli strumenti indispensabili (identificazione di obiettivi e mezzi) in stretta relazione all'esercitazione progettuale svolta nel laboratorio.

È consigliabile che gli studenti abbiano frequentato e sostenuto l’esame di “Istituzioni di Matematica”.

È consigliabile che gli studenti abbiano frequentato e sostenuto l'esame di "Istituzioni di Matematica".

La trattazione del programma è integrata con le esercitazioni del laboratorio, mediante l’analisi di casi studio e seminari tematici al fine di fornire strumenti quanto più concreti ed applicativi per la valutazione delle prestazioni del progetto di controllo dei consumi energetici e di benessere.

La trattazione del programma è integrata con le esercitazioni del laboratorio, mediante l'analisi di casi studio e seminari tematici al fine di fornire strumenti quanto più concreti ed applicativi per la valutazione delle prestazioni del progetto di controllo dei consumi energetici e di benessere.

Al fine di meglio verificare la preparazione degli studenti, si prevede di far sostenere allo studente uno specifico test sugli argomenti teorico-pratici affrontati.

Al fine di meglio verificare la preparazione degli studenti, oltre a dimostrare padronanza delle normative tecniche in vigore e padronanza nelle opportunità di scelta impiantistica applicate al progetto, si prevede di far sostenere allo studente uno specifico test sugli argomenti teorico-pratici affrontati.

Il programma dell’insegnamento è soggetto a variazioni in funzione del tipo di attività didattica e relativo tema di esercitazione concordato con il docente di Progettazione dei sistemi costruttivi del Laboratorio di Tecnologia II. Le nozioni teoriche sono ridotte al minimo indispensabile e sono privilegiate le applicazioni pratiche tipiche dell’attività di laboratorio.
Si individuano pertanto delle invarianti teorico-pratiche di insegnamento che sono argomento di didattica frontale, mentre le applicazioni nelle esercitazioni possono indirizzare l’insegnamento a privilegiare determinati argomenti che sono da ricondurre nell’ambito dell’attività congiunta del Laboratorio e specificatamente del tema dell’esercitazione.
Modulo di Tecniche del Controllo Ambientale: invarianti per la didattica frontale
A tal fine sono richiamati alcuni dei principali aspetti prestazionali aventi una stretta relazione con il progetto di architettura ( richiami teorici sugli scambi termici, sull’acustica e l’illuminotecnica) affrontati al II anno nel corso di FTA e IT. Sono altresì esaminate alcune delle principali tipologie impiantistiche utilizzanti fonti di energia alternative (rese obbligatorie dalla normativa), ed illustrate le principali norme (tecniche e legislative) per gli aspetti cogenti inerenti le prestazioni di edifici e componenti da porsi in relazione al progetto tecnologico e impiantistico. La scala dei fenomeni fisici da comprendere, analizzare e risolvere è portata a livello ambientale intendendo con tale lemma le interazioni possibili del progetto con l’ambiente sotto il punto di vista climatico, dell’irraggiamento solare e della protezione dallo stesso, oltre che dello sfruttamento passivo di tale energia, dell’azione dei venti anche ai fini del raffrescamento, del clima acustico e conseguentemente lo studio delle interazioni che tali aspetti hanno sulle prestazioni dell’edificio, degli impianti e delle condizioni di benessere termoigrometrico, acustico ed illuminotecnico.
Sono altresì studiati gli aspetti relativi alla qualità dell’aria interna (IAQ) da porsi in relazione alla ventilazione naturale e meccanica degli edifici.
Infine sono illustrati i metodi di valutazione energetico ambientale degli edifici (modello ITACA), e alcuni software di simulazione delle prestazioni anche in regime dinamico.

Gli argomenti di insegnamento sono:
Richiami di Fisica Tecnica e normativa in materia di prestazioni di edifici, impianti e controllo del rumore ambientale
Richiami sulle proprietà termofisiche dei materiali (Capacità termica e calori specifici).
Richiami di trasmissione del calore e scambi termici convettivi e per irraggiamento di componenti opachi e trasparenti
Richiami sul sistema edificio-impianto
Richiami di acustica e illuminotecnica
La legislazione sul risparmio energetico in edilizia e certificazione energetica degli edifici.
La normativa in materia di sicurezza degli impianti elettrici e a gas
La normativa in materia di uso di fonti rinnovabili d’energia
Le principali normative in materia acustica (normativa in materia di rumore ambientale, Piani di classificazione acustica e risanamento acustico)
Principali sorgenti sonore e Valutazioni di impatto e clima acustico.
La normativa in materia di prevenzione incendi
Influenza del clima sul progetto dell’edificio
Gli aspetti climatici aventi influenza sul progetto: l’irraggiamento solare, i venti dominanti, le ombre portate, temperature medie (mensile, annua), gradi giorno estivi ed invernali.
Problemi di energetica connessi al controllo dei carichi termici degli edifici.
Uso passivo dell’energia solare: la serra solare, radiazione attraverso i componenti vetrati, orientamento ottimale.
I Componenti finestrati: prestazioni acustiche e termofisiche in relazioni al controllo dei flussi energetici e luminosi.
Protezione dall’irraggiamento solare mediante schermature, uso di vetri speciali.
Esempi di calcolo del fattore medio di luce diurna per valutare la qualità dell’illuminazione naturale.
Esempi di ventilazione naturale
Principali tipologie di impianti utilizzanti fonti di energia rinnovabile
Relazioni tra tipologie d’impianto, edificio ed ambiente.
Esempi di dimensionamento di impianti di climatizzazione. Centrali termiche e frigorigene combinate. Teleriscaldamento. Impianti integrati: impianti a pompa di calore elioassistiti. Problematiche di inserimento degli impianti negli edifici.
Impianti termici a energia solare
Impianti fotovoltaici ed eolici
Impianti idrico-sanitari, elettrici, illuminotecnici e antincendio
Norme UNI per il dimensionamento e l’inserimento degli impianti idrico-sanitari negli edifici.
Norme UNI sulla classificazione degli impianti elettrici. Guida per l’integrazione nell’edificio degli impianti elettrici utilizzatori. Materiali ed apparecchiature.
Il rischio di incendio ed il carico d’incendio; esemplificazioni progettuali per contenere il rischio di incendio; Impianti e presidi antincendio: agenti estinguenti e tipologie di impianti antincendio, estintori, impianti ad idranti e naspi, sprinkler, segnalatori di fumo.
Condizioni di benessere all'interno di ambienti confinati
Il comfort termoigrometrico e gli indici di comfort (PMV e PPD).
Il comfort respiratorio olfattivo e la qualità dell’aria interna (IAQ).
Criteri di valutazione dell’effetto disturbante del rumore, principali normative in materia acustica.
Criteri di progettazione degli edifici per prevenire rischi di disturbo ed il rumore generato dagli impianti
Illuminotecnica: benessere visivo e l’uso di luce e colori in architettura.
Sistemi di valutazione del progetto e simulazione in regime stazionario e dinamico delle prestazioni di edifici
Metodi di valutazione delle prestazioni energetico ambientali degli edifici (progetto sostenibile): il sistema ITACA
Applicazione di software di calcolo in regime stazionario e dinamico per le valutazioni delle prestazioni di edifici: open source, Ecothec, Design Builder.

PROGRAMMA
Parametri climatici e carichi termici degli edifici
Benessere termico
Condizionamento dell'aria e ventilazione: tipologie di impianti
Impianti di climatizzazione e ventilazione
Terminali di impianto
Impianti ad energia solare
Controllo del rumore e vibrazioni di impianti
Requisiti acustici passivi degli edifici
Impianti idrico-sanitari
Impianti antincendio
Illuminotecnica
Impianti elettrici
Norme tecniche e legislazione