31009 - IMPIANTI TECNICI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Termofisica degli edifici. Elementi di progettazione di impianti di riscaldamento convenzionali e a fonti rinnovabili. Certificazione energetica degli edifici.

Contenuti

Normativa. Evoluzione della normativa europea ed italiana sugli impianti ed il risparmio energetico. Dalla Legge n°373/76 alla Direttiva Europea CE/2009/28.

Benessere termo-igrometrico. Bilancio termico del corpo umano. Fattore di accumulo interno. Flusso metabolico. Flusso termico verso l'esterno: componente sensibile e componente latente. Temperatura media radiante. Temperatura operante. Resistenza termica dei vestiti. Valutazione dei flussi termici per una persona in quiete. Equazione dell'equilibrio termico. Meccanismi di termoregolazione del corpo umano. Temperatura effettiva e temperatura effettiva modificata. Temperatura risultante secca e temperatura operante. Misura della temperatura operante mediante globotermometro. Diagrammi del benessere: diagramma Ashrae e diagrammi generalizzati di Fanger. Esempi numerici. Voto medio previsto. Percentuale di insoddisfatti prevista. Esempio di progettazione integrata di involucri edilizi. Qualità dell'aria negli ambienti confinati (IAQ). Definizione di affollamento. Concentrazione limite di CO2 e calcolo della portata minima di ricambio per persona. Rateo di incremento orario di grado igrometrico in un locale chiuso. Classificazione delle sostanze inquinanti. Portate di ricambio e affollamenti consigliati secondo UNI 10339 e Ashrae 62/89 e principali norme europee. Prescrizioni normative vigenti in Italia per la ventilazione.

Caratterizzazione termofisica degli edifici. Valutazione della potenza termica dispersa per trasmissione attraverso l'involucro edilizio. Temperatura esterna di progetto. Temperatura interna e tipologia di edificio. Valutazione dei carichi termici invernali. Espressione del coefficiente di accoppiamento termico attraverso l'involucro. Valutazione della trasmittanza di pareti opache: richiami di trasmissione del calore. Calcolo della trasmittanza di pareti opache omogenee ed eterogenee. Intercapedini d'aria. Resistenza termica specifica dovuta all'adduzione interna ed esterna. Esercizio numerico sul dimensionamento dell'isolamento termico di una parete esterna. Influenza della posizione dell'isolante sul profilo di temperatura. Ponti termici: metodi di calcolo. Atlante dei ponti termici lineari. Esempio di calcolo dei ponti termici di una palazzina. Riduzione dei ponti termici. Calcolo della trasmittanza di superfici vetrate. Caratteristiche radiative dei vetri. Comportamento radiativo ottimale per l'isolamento termico e per il controllo solare. Ponti termici tra telaio e vetro. Calcolo della trasmittanza di solai su terreno o intercapedini ventilate. Esempi numerici. Calcolo delle dispersioni verso locali non riscaldati. Sottotetti. Piccoli locali non riscaldati. Calcolo delle dispersioni per ventilazione. Calcolo della potenza termica dispersa totale in una abitazione mono-familiare. Valutazione numerica dell'incidenza dei ponti termici sulle dispersioni totali. Verifiche termo-igrometriche sull'involucro. Limiti di trasmittanza delle pareti opache e trasparenti secondo DL 311/06. Verifica della condensazione superficiale. Verifica della condensazione interstiziale. Legge di Fick della diffusione di massa. Definizione di diffusività di massa e di permeabilità. Diagramma di Glaser. Verifica estiva ed invernale della condensa interstiziale. Esempi numerici. Esercitazioni pratiche sull'uso di software per il calcolo delle dispersioni termiche di una abitazione mono-familiare.

Impianti di Riscaldamento. Generatori di calore. Definizione di rendimento di produzione. Perdite al camino. Dispersioni termiche. Rendimento di produzione e fattore di carico: definizione di rendimento di produzione medio stagionale. Caldaie a temperatura costante con regolazione on-off. Caldaie a con portata variabile di combustibile. Caldaie a temperatura scorrevole. Caldaie a bassa temperatura. Architettura a due e tre giri di fumo. Pericolo di condensazione. Calcolo della temperatura di rugiada dei fumi. By-pass anticondensa. Isolamento dei tubi e aumento della superficie di scambio. Caldaie a condensazione. Valore massimo teorico del rendimento di produzione di generatori a condensazione. Acqua di condensa. Indice di condensazione. Bruciatori atmosferici e bruciatori ad aria soffiata. NOx e temperatura di fiamma. Condotti di evacuazione dei fumi. Espressione del tiraggio di un camino. Formula di Montgolfier per il dimensionamento dei camini. Canne fumarie. Distanze minime per l'alloggio dei terminali di scarico su tetto e su pareti verticali. Dimensionamento delle aperture di areazione e ventilazione per apparecchi a gas. Classificazione degli apparecchi a gas in funzione della tipologia dei condotti di areazione e ventilazione. Reti di distribuzione gas. Esempio numerico sul dimensionamento di una rete di distribuzione interna. Centrali termiche: prescrizioni per locali caldaia. Dimensionamento dei vasi di espansione aperti e chiusi. Vasi di espansione chiusi a membrana e autopressurizzati. Impianti a vaso aperto: tubazione di sicurezza e valvole di scarico termico. Impianti a vaso chiuso: valvola di sicurezza. Elementi terminali. Radiatori, ventilconvettori, aerotermi, termoconvettori, pannelli radianti, strisce radianti. Caratteristica di emissione dei radiatori e dei ventilconvettori. Esempi numerici di dimensionamento e verifica degli elementi terminali. Rendimento di emissione. Regolazione degli impianti di riscaldamento. Regolazione ambiente con cronotermostato. Regolazione di zona. Regolazione climatica centralizzata. Valvole a tre vie in miscelazione e in derivazione. Rendimento di regolazione. Pompe; caratteristica prevalenza portata. Rendimento di una pompa. Punto di lavoro di un circuito. Pompe in serie o in parallelo. Circuito di distribuzione: perdite di carico distribuite e concentrate. Diagrammi per il calcolo delle perdite di carico distribuite. Tabelle e nomogrammi per il calcolo delle perdite di carico concentrate. Esempio numerico di dimensionamento di un impianto di riscaldamento con circuito di distribuzione a due tubi e con circuito di distribuzione a collettore complanare. Rendimento di distribuzione. Verifica del rendimento globale di impianto medio stagionale.

Energia solare per usi termici. Irradianza spettrale all'estradosso dell'atmosfera terrestre. Costante solare. Latitudine, longitudine, angolo orario, tempo solare, declinazione, inclinazione e orientamento di una superficie. Calcolo dell'angolo di incidenza. Angolo orario del tramonto astronomico. Angoli orari dell'apparire e scomparire del sole. Calcolo dell'irraggiamento extra-atmosferico su superficie orizzontale e inclinata. Rapporto di radiazione diretta. Angolo di inclinazione ottimale per la raccolta di energia solare annuale, invernale ed estiva. Irraggiamento al suolo terrestre. Calcolo della componente diretta. Calcolo della componente diffusa. Calcolo della componente riflessa della radiazione solare. Esempio numerico sul calcolo dell'irraggiamento medio giornaliero su una superficie al suolo comunque orientata ed inclinata. Collettori solari piani: architettura e tipologie. Bilancio termico di un pannello solare. Calcolo dell'efficienza istantanea di un pannello solare. Impianti a collettori solari: tipologie e componenti.

Fabbisogno energetico di un edificio. Norme UNI 11300 parte 1 e 2. Bilancio energetico di un edificio. Calcolo energia dispersa attraverso l'involucro e per ventilazione. Calcolo degli apporti energetici gratuiti: apporti interni e apporti solari. Rendimento di utilizzazione e capacità termica effettiva interna delle pareti. Calcolo del fabbisogno di energia primaria. Classificazione energetica secondo il metodo dell'edificio di riferimento. Esempi di calcolo. Verifiche di legge previste durante la fase transitoria per nuove costruzioni, ristrutturazioni e interventi sull'impianto.

Testi/Bibliografia

Moncada Lo Giudice G., de Santoli, L.,
Progettazione di Impianti Tecnici, Ed. Masson, Milano 1995

Brunello P.F., Bettanini,
Lezioni di impianti tecnici vol. I, Ed. SGE, Padova, 1993

GLMorini - Dispense di Impianti Tecnici

Metodi didattici

Tutti gli argomenti trattati nel Corso verranno conclusi da una esercitazione numerica al fine di permettere agli studenti di familiarizzare con le metodologie proposte e con le procedure di progetto presentate. Le esercitazioni numeriche permetteranno agli studenti di prendere confidenza con gli ordini di grandezza associati alle quantità fisiche principali che entrano in gioco nella progettazione degli impianti tecnici.
Il corso è diviso in due parti. La prima parte verrà dedicata alla caratterizzazione termofisica degli involucri edilizi; al termine di tale parte (a metà corso) verrà effettuata una prova scritta in itinere al fine di valutare il livello di conoscenza raggiunto dagli allievi. La seconda parte del corso verrà dedicata allo studio degli impianti di riscaldamento ad uso residenziale. Al termine della seconda parte verrà effettuata una seconda prova scritta in itinere.
Le due prove scritte permetteranno allo studente di valutare la preparazione raggiunta. Viene data molta importanza ai risultati numerici ottenuti.
Al termine del Corso gli studenti saranno in grado di progettare interventi di riqualificazione energetica di edifici ed impianti di riscaldamento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale. E' prevista una prima prova scritta parziale sul calcolo delle dispersioni termiche di un edificio ed una seconda prova parziale sul dimensionamento degli impianti di riscaldamento e sulla certificazione energetica. Il superamento delle due prove parziali esonera i candidati dalla prova scritta. Per quanto concerne l'esame orale esso può essere sostenuto solo dopo aver superato la prova scritta con votazione superiore a 18/30. L'orale verte su un colloquio su due temi distinti: i temi possono essere sia di carattere strettamente teorico che applicativo, con riferimento alle applicazioni illustrate durante le esercitazioni. Il voto finale viene calcolato come media delle votazioni riportate nella prova scritta e nella prova orale.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni verranno svolte con l'ausilio di lucidi e diapositive (powerpoint).
Sono disponibili le fotocopie dei lucidi proiettati durante il corso presso la copisteria di Facoltà.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gian Luca Morini