99538 - IMPIANTI TERMOTECNICI E SIMULAZIONE ENERGETICA DINAMICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base per la progettazione dei sistemi di condizionamento a tutt’aria e misti nonché per il dimensionamento dei sistemi di ventilazione meccanica anche attraverso l’ausilio di software di simulazione dinamica del sistema “edificio-impianto”. In particolare, lo studente è in grado di: - Calcolare il carico frigorifero e il fabbisogno di energia estivo di un edificio; - Dimensionare le sezioni di una unità trattamento aria (UTA); -Utilizzare il software dinamico per la modellazione dei sistemi “edificio-impianto”.

Contenuti

PARTE 1 (Carichi termici estivi e fabbisogno energetico)

Carichi termici estivi. Calcolo del comportamento di una parete in regime stazionario e dinamico.

Matrice di trasferimento termico di una parete. Significato fisico dei termini della matrice di trasferimento termico. Capacità termica effettiva e trasmittanza dinamica. Calcolo dell’attenuazione e dello sfasamento di una parete. Ruolo della massa superficiale e della diffusività termica sulle caratteristiche dinamiche di una parete. Pareti multistrato. Verifiche di legge.

Analisi dei dati climatici (UNI 10349) utili al fine del calcolo dei carichi estivi. Bilancio termico di un locale. Equazione di bilancio energetico per l’aria. Equazioni di bilancio per i singoli componenti. Problemi di progetto e verifica.

Metodo CARRIER dei fattori di accumulo.Valutazione del calore sensibile scambiato per radiazione, trasmissione e ventilazione. Fattore solare e coefficiente di shading di un elemento vetrato. Concetto di fattore di accumulo per radiazione solare e per illuminazione artificiale. Differenza di temperatura equivalente. Valutazione del carico latente ambiente.

Norma UNI-TS 11300 parte 1: calcolo del fabbisogno di energia termica per il condizionamento estivo dell’involucro. Calcolo coefficiente di dispersione per trasmissione. Calcolo dell’extra-flusso. Calcolo della componente legata alla ventilazione dei locali in caso di ventilazione naturale. Portata di ventilazione secondo UNI 10339. Calcolo della componente legata alla ventilazione dei locali.Calcolo carichi interni. Calcolo componente solare. Fattori di ombreggiamento. Calcolo del fattore di utilizzazione delle dispersioni. Calcolo del periodo di raffrescamento.

Verifiche estive: requisiti minimi estivi dell’involucro. Metodo dell’edificio di riferimento. Definizione di ristrutturazione importante di I e II livello. Influenza dell’isolamento termico, della ventilazione, del coefficiente di assorbimento solare, dell’extra-flusso e degli schermi sulle prestazioni estive di un fabbricato. Progetto di schermi.

PARTE 2 (Impianti ad aria, ad acqua e misti)

Impianti di condizionamento: classificazione. Componenti principali di una Unità di Trattamento dell’Aria (UTA). Tipologie di impianti di condizionamento a tutt’aria. Miscele aria-vapore. Equazioni di bilancio. Mescolatore adiabatico. Batterie di riscaldamento. Fattore di by-pass. Batteria di raffreddamento. Potenza totale, latente e sensibile di una batteria. Regolazione di una batteria di raffreddamento.Umidificatore ad acqua liquida e a vapore. Definizione di retta di lavoro. Valutazione delle condizioni di immissione per il condizionamento di un locale. Architettura di un impianto di condizionamento e ciclo di lavoro estivo e invernale.

Eliminazione del Post-riscaldamento in estate. Impianti con by-pass dell’aria di ricircolo e di miscela: vantaggi e limiti. Post riscaldamento mediante recuperatore di calore.

Impianti multi-zona a condotto singolo: principi di funzionamento e cicli di lavoro.Differenti tipologie di impianti multi-zona. Impianti a doppio condotto con e senza trattamento aria canale freddo.

Impianti VAV mono e doppio condotto. Impianti ad acqua. Ventilconvettori a due tubi e a quattro tubi. Impianti misti aria-acqua. Terminali ad induzione. Travi fredde. Confronto tra impianti misti ed impianti a tutt’aria.

Recuperatori di calore. Efficienza sensibile e latente. Recuperatori sensibili. Umidificazione indiretta. Recuperatori sensibili e latenti. Recuperatori dinamici.

Free cooling diretto totale e parziale. Free cooling con umidificazione diretta (RAD).Free cooling con umidificazione indiretta (RAI). Analisi dei cicli di lavoro in presenza di solo FC, FC+RAD e FC+RAD+RAI. Parametri che influenzano il free cooling. Campi di applicazione.

Dimensionamento dei canali di distribuzione. Metodo a perdita di carico unitaria costante.Metodo a riduzione di velocità. Metodo a recupero di pressione. Dimensionamento dei sistemi di distribuzione dell’aria con canali in tessuto. Caratteristiche dei canali di distribuzione. Bocchette. Sistemi di distribuzione: a miscelazione, a pistone, a dislocazione. Posizione delle bocchette ed efficienza. Parametri caratteristici delle bocchette di immissione.

USO DI TRNSYS

Introduzione ai software energetici dinamici. Cosa vuol dire simulazione dinamica. Il software TRNSYS. Principali caratteristiche e strumenti. Le librerie e i types. La costruzione del modello di edificio. La costruzione del modello di un impianto ad aria. L'accoppiamento edificio-impianto. Risultati della simulazione. Analisi dei dati.

Testi/Bibliografia

ASHRAE Handbook "Fundamentals" (SI edition)

ASHRAE Handbook "HVAC Systems and Equipment" (SI edition)

Dispense a cura del Docente
Fotocopie dei lucidi proiettati a lezione
Raccolta di esercizi numerici svolti

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni numeriche.

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 di condizionamento.

Il corso è diviso in tre parti.

La prima parte verrà dedicata alla descrizione dei metodi per la valutazione dei carichi termici estivi; la seconda parte del corso verrà dedicata allo studio degli impianti di condizionamento ad aria. La terza parte introduce gli studenti all'uso di software per la simulazione dinamica di sistemi "edificio-impianto".

Al termine del Corso gli studenti saranno in grado di progettare impianti di condizionamento ad aria per il trattamento estivo degli spazi confinati.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale.

La prova scritta è divisa in due parti: la prima parte è dedicata al calcolo dei carichi termici estivi e la seconda al dimensionamento degli impianti di condizionamento ad aria, misti o ad acqua.

L'esame orale può essere sostenuto solo dopo aver superato la prova scritta con votazione superiore a 18/30.

L'orale verte su un colloquio su un tema scelto tra quelli trattati a lezione: 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 copie dei lucidi e delle slides proiettate durante il corso in formato pdf tra il materiale didattico depositato su virtuale.unibo.it.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gian Luca Morini