Modulo di Tecniche del Controllo Ambientale
Si premette che il programma dell’insegnamento è soggetto a variazioni in funzione del 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.
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.
Contenuto del corso - Cognomi F-L
Il modulo di “Tecniche del Controllo Ambientale” mira ad integrare nel progetto architettonico e tecnologico alcune Tecniche che consentano di concepire il progetto di architettura tenendo conto del clima e delle funzionalità dell’edificio da progettare. Lo scopo è un progetto integrato di architettura, tecnologia ed impianti che punti ad un consistente abbattimento dei consumi energetici, indirizzando il progetto verso i Zero Energy Buildings.
Contenuto del corso - Cognomi R-Z
Il corso ha per oggetto il controllo dei condizionamenti ambientali che più influiscono sul benessere dell’uomo (sul comfort acustico, visivo, termoigrometrico e sulla qualità dell’aria indoor) e le relative metodologie di analisi (tecniche di rilevamento ed elaborazione dei dati ambientali).
Gli argomenti sono trattati privilegiandone gli aspetti applicativi funzionali al progetto architettonico, coerentemente con la collocazione del corso nel Laboratorio di progettazion
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
- Dispense di ciascuna lezione di didattica frontale proiettate in aula
- Impianti Tecnici: G. Dall'O "Architettura e impianti" Città Studi Edizioni
- G. Cammarata “Impianti Tecnici” Volumi IA, IB, II, III, IV
- G.F.Cellai, S.Secchi "Fondamenti di acustica" CLU Ed. Firenze
- Linee Guida per l'edilizia sostenibile in Toscana.
× R. Spagnolo (a cura di), Acustica. Fondamenti e applicazioni, UTET Università, 2015, 89,00 €
Il libro fornisce una trattazione ampia, completa e autorevole della materia. È ricco di puntuali e sistematici richiami alle norme tecniche, alle prescrizioni di legge, alle modalità e prassi operative della specifica situazione italiana e per questo è uno strumento utile non solo per lo studio, ma anche per la futura professione.
× R. Spagnolo (a cura di), Manuale di acustica applicata, Città Studi, 2008, 55,00 €
Un ottimo manuale per lo studio e il lavoro, meno esteso del precedente.
× G. Moncada Lo Giudice, L. De Santoli, Fisica tecnica ambientale. Volume terzo: Benessere termico, acustico e visivo, Casa Editrice Ambrosiana, 1999, 29,40 €
Testi generali consigliati:
× J. S. Walker, Fondamenti di Fisica, 5 ed., Pearson, 2015, 54,00 €
Le dispense, le diapositive e altro materiale utile saranno caricati durante l’anno accademico nella pagina del corso sulla piattaforma MOODLE.
Obiettivi Formativi - Cognomi C-E
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.
Obiettivi Formativi - Cognomi F-L
L'obiettivo del modulo è 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.
La tecnica implica l'adozione di un metodo e di una strategia nell'identificazione precisa degli obiettivi e dei mezzi più opportuni per raggiungerli. A tal fine lo studente avrà la capacità di controllare la radiazione solare, sia in termini di carico termico che di illuminazione naturale; sarà in grado di individuare le prestazioni energetiche e le caratteristiche termo-fisiche di un involucro opaco e trasparente; maturerà conoscenze normative sui temi dell’Energy Performance of Buildings e nei Zero energy buildings; sarà consapevole della necessità di integrazione nel progetto di fonti energetiche rinnovabili; dovrà essere in grado di progettare in maniera consapevole nei confronti delle problematiche relative al rumore; dovrà prendere coscienza dell’isolamento acustico dei locali tecnici e dei cavedi; dovrà essere in grado di individuare e scegliere un sistema impiantistico opportuno (riscaldamento, raffrescamento, ventilazione) a seconda del progetto architettonico e della località specifica del progetto ed individuare scelte tecnologiche congrue; sarà in grado di utilizzare software di simulazione energetica per l’individuazione dei percorsi solari e per la lettura dei file climatici; sarà in grado di calcolare il fattore di luce diurna negli ambienti progettati.
Le tecniche del controllo ambientale conferiscono pertanto allo studente gli strumenti indispensabili in stretta relazione all'esercitazione progettuale svolta nel laboratorio.
Obiettivi Formativi - Cognomi R-Z
Isolamento acustico, illuminazione, microclima e qualità dell’aria indoor sono fattori che contribuiscono alla qualità dell’opera architettonica e al benessere dei suoi destinatari.
Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente conoscenze e abilità che gli consentano di controllare tali fattori essenziali, sia in fase di progetto che in opera, anche tramite una valutazione quantitativa.
Durante il corso potranno essere trattati con maggior dettaglio alcuni argomenti rispetto ad altri, fra quelli elencati di seguito, anche tenuto conto dei temi di progetto proposti, al fine di consentirne, nei limiti del tempo a disposizione, un approfondimento sufficiente ad una pratica applicazione.
Prerequisiti - Cognomi C-E
È consigliabile che gli studenti abbiano frequentato e sostenuto l’esame di “Istituzioni di Matematica”.
Prerequisiti - Cognomi F-L
È consigliabile che gli studenti abbiano frequentato e sostenuto l'esame di Istituzioni di Matematica, di Fisica Tecnica Ambientale e Impianti Tecnici.
Prerequisiti - Cognomi R-Z
Lo studente deve aver sostenuto l’esame di Fisica tecnica ambientale e Impianti tecnici.
Metodi Didattici - Cognomi C-E
Didattica frontale e revisione delle esercitazioni degli studenti.
Metodi Didattici - Cognomi F-L
L'attività didattica è svolta attraverso:
- lezioni frontali con l'ausilio di proiezioni PowerPoint, esercitazioni, uso di software di simulazione in regime dinamico ed eventuali prove strumentali;
- revisione delle esercitazioni degli studenti sul progetto del Laboratorio di Tecnologia II.
Metodi Didattici - Cognomi R-Z
L’attività didattica è svolta attraverso lezioni frontali con l’ausilio di proiezioni PowerPoint, esercitazioni, prove strumentali.
Altre Informazioni - Cognomi F-L
Ciascuno studente all’inizio del corso dovrà iscriversi attraverso la piattaforma moodle. Le comunicazioni da parte del docente avverranno tramite la piattaforma moodle. Il Materiale didattico viene distribuito attraverso la piattaforma moodle.
Modalità di verifica apprendimento - Cognomi C-E
Al fine di meglio verificare la preparazione degli studenti, si prevede di far sostenere allo studente uno specifico test sugli argomenti teorico-pratici affrontati.
Modalità di verifica apprendimento - Cognomi F-L
Gli studenti del laboratorio sono divisi in gruppi ed elaborano un progetto a scelta fra alcuni temi proposti. L'esame finale consiste nella valutazione del progetto (elaborati grafici, relazione tecnica, etc). Ciascuno studente dovrà dimostrare la conoscenza di tutti gli argomenti trattati nel corso ed essere in grado di svolgere gli esercizi di calcolo. L’esame del modulo è integrato nel progetto del Laboratorio di Tecnologia II.
Modalità di verifica apprendimento - Cognomi R-Z
Gli studenti del laboratorio sono divisi in gruppi ed elaborano un progetto a scelta fra alcuni temi proposti. L’esame finale consiste nella valutazione del progetto (elaborati grafici, relazione tecnica, presentazione PowerPoint).
Ciascuno studente dovrà dimostrare la conoscenza di tutti gli argomenti trattati nel corso ed essere in grado di svolgere gli esercizi di calcolo.
Programma del corso - Cognomi C-E
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 del corso - Cognomi F-L
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 termo-igrometrico, acustico ed illuminotecnico.
Sono illustrati i metodi di valutazione energetico ambientale degli edifici e alcuni software di simulazione delle prestazioni anche in regime dinamico.
Gli argomenti di insegnamento sono:
Normativa Europea e Nazionale in materia di prestazioni del sistema edificio-impianto, sul risparmio energetico in edilizia e certificazione energetica degli edifici. Richiami sulle proprietà termofisiche dei materiali opachi, trasparenti, isolanti termici.
Influenza del clima sul progetto dell'edificio: radiazione solare diretta e diffusa, velocità dei venti dominanti e temperature dei venti dominanti, le ombre portate, temperature medie mensili e orarie, gradi giorno. L’opportunità delle schermature solari in funzione dell’orientamento e del percorso solare. Uso passivo dell'energia solare: la serra solare, radiazione attraverso i componenti vetrati, orientamento ottimale.
Condizioni di benessere all'interno di ambienti confinati. Il comfort termoigrometrico e gli indici di comfort (PMV e PPD).
Illuminotecnica: benessere visivo e l'uso di luce e colori in architettura. Esempi di calcolo del fattore medio di luce diurna per valutare la qualità dell'illuminazione naturale e progettare adeguatamente l’integrazione di luce artificiale.
Principali tipologie di impianti utilizzanti fonti di energia rinnovabile in relazione alla tipologie di edificio ed al sistema ambientale.
Problematiche di inserimento degli impianti negli edifici. Impianti termici a energia solare; Impianti fotovoltaici ed eolici.
Impianti idrico-sanitari. Norme UNI per il dimensionamento e l'inserimento degli impianti idrico-sanitari negli edifici. Impianti elettrici.
Antincendio: 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. La normativa in materia di prevenzione incendi.
Le principali normative in materia acustica. Principali sorgenti sonore. 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
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, Termus-g, Ecotect.
Il programma del corso può subire variazioni a seconda del progetto tema di esame del Laboratorio di Tecnologia II.
Programma del corso - Cognomi R-Z
Comfort acustico
× Richiami di fondamenti di acustica
Emissione e trasmissione dei suoni, grandezze fisiche, grandezze psico-acustiche
× Propagazione del suono all’aperto
Valutazioni di impatto e di clima acustico
× L’edificio nel contesto urbano
× Generazione e propagazione del suono nelle strutture edilizie
Principî
Assorbimento, riflessione e trasmissione del suono
Isolamento acustico ai rumori aerei
× Tecniche e procedure di misura
Requisiti acustici passivi degli edifici
Verifica in opera delle prestazioni acustiche passive degli edifici:
Calcolo degli indici a singolo numero
× Stima previsionale delle prestazioni acustiche passive dei componenti e dei sistemi edilizi
Metodi empirici per la previsione del potere fonoisolante e del rumore di calpestio
Isolamento acustico di facciata
Livello di rumore di calpestio
Potere fonoisolante
Rumore degli impianti
× Soluzioni costruttive e tecniche di risanamento
Comfort visivo
× Illuminazione naturale
× Calcolo del fattore medio di luce diurna per la valutazione della qualità dell'illuminazione naturale
Comfort termoigrometrico e Indoor Air Quality
× Il comfort termoigrometrico e gli indici di comfort (PMV e PPD)
× Controllo dell’umidità sulle pareti
× Comfort respiratorio olfattivo e qualità dell'aria interna (IAQ)
× Controllo inquinanti: VOC, Radon, fibre minerali
× Ricambi d’aria (ventilazione naturale e meccanica degli edifici)
L’edificio e l’ambiente
× 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
× Ponti termici
× Applicazione del sw TerMus-G per il calcolo delle trasmittanze termiche e di Glaser
× Principali tipologie di impianti utilizzanti fonti di energia rinnovabile
× Relazioni tra tipologie d'impianto, edificio e ambiente
× Cenni su impianti termici a energia solare
× Cenni su impianti fotovoltaici ed eolici
× Metodi di valutazione delle prestazioni energetico - ambientali degli edifici (progetto sostenibile): il sistema ITACA
Per ciascun argomento verranno forniti cenni sulla legislazione e sulla normativa tecnica essenziali.
Ad integrazione dell’insegnamento, saranno accennati anche i seguenti argomenti, utili allo studente per l’esame e per la futura professione:
× Come si scrive una relazione tecnica
× Come condurre una presentazione efficace