Obiettivi formativi
Gli obiettivi formativi del corso prevedono che ogni studente acquisica conoscenze e competenze relative alla termofisica degli edifici. Il corso si propone di fornire le conoscenze e le abilità (cioè le capacità di applicare le conoscenze) necessarie all'analisi termica degli edifici e di ogni suo sottoinsieme impiantistico. Per sviluppare le indispensabili competenze di soglia richieste nello studio di qualsiasi componente dell'edificio o dell'impianto, allo studente si chiede di dimostrare il raggiungimento di conoscenze e abilità sui seguenti aspetti di particolare importanza.
1) Conoscere le teorie che sono alla base dei modelli matematici di simulazione dei componenti dell'edificio e dell'impianto;
2) individuare i punti critici suscettibili di miglioramento, valutare le incertezze e le tolleranze insite in ogni metodo di calcolo;
3) analizzare un componente dell'edificio (struttura opaca o trasparente, serramento, copertura) per verificare se soddisfa i requisiti di trasmittanza richiesti dalla normativa vigente;
4) identificare i parametri dominanti nella scelta di un sistema o di un componente, definirne la forma, le dimensioni e le peculiarità;
5) saper proporre le opportune modifiche progettuali per incrementare le prestazioni e l'efficienza energetica di ogni sistema o componente dell'edificio-impianto;
6) identificare i vincoli imposti dai requisiti funzionali e dalle caratteristiche dei materiali;
7) conoscere la nomenclatura e la terminologia, sia scientifica sia da normativa, anche in lingua inglese.
Al termine dell'attività formativa, in accordo con i descrittori di Dublino, lo studente deve avere acquisito conoscenza e capacità di comprensione, autonomia di giudizio, abilità comunicativa ed espositiva, capacità di apprendere e comunicare.
Prerequisiti
Conoscenze elementari di matematica e fisica.
Contenuti dell'insegnamento
I contenuti riguardano tutti gli aspetti fisici e ingegneristici che consentono di affrontare qualsiasi problematica nell'ambito del sistema edificio-impianto. Dapprima si introducono i contenuti basilari della trasmissione del calore e del moto dei fluidi (conduzione, convezione, irraggiamento, equazioni di conservazione della massa e dell'energia, fisica dell'aria). Quindi si applicano i concetti acquisiti all'analisi termica degli edifici.
Programma esteso
Il moto dei fluidi. Conservazione della massa e dell'energia. Trasmissione del calore. Leggi e applicazioni della conduzione. Leggi e applicazioni della convezione. Leggi e applicazioni dell'irraggiamento. La radiazione solare. Trasmittanza e coefficiente globale. La temperatura media radiante. Gli scambiatori di calore. Radiatori, ventilconvettori, pannelli radianti. Serramenti, porte e finestre. Chiusure oscuranti e cassonetti. Apporti interni di energia all'edificio. Apporti solari attraverso componenti opachi e trasparenti. Ponti termici e coefficienti lineici. I ricambi di aria, ventilazione naturale e forzata. Perdite di energia dall'edificio. Perdite verso l'esterno, verso ambienti non climatizzati, verso ambienti climatizzati ma a diversa temperatura, verso il terreno. Extraflusso e perdite radiative verso il cielo. Transitori negli edifici. Attenuazione e sfasamento dell'onda di temperatura. Fabbisogno d energia negli edifici. Durata del periodo di climatizzazione invernale ed estiva. Energia ideale. Gli impianti: emissione, regolazione, distribuzione, accumulo, generazione. Potere calorifico del combustibile. Energia primaria. L'aria negli edifici. Temperatura di rugiada. Diagramma psicrometrico. Carico sensibile e latente negli edifici. Climatizzazione invernale ed estiva. La condensa negli edifici. Condensa superficiale sulle pareti interne fredde. Condensa interstiziale; analisi di Glaser.
Bibliografia
Efficienza Energetica e Termofisica dell'Edificio, Esculapio Editore, Bologna, 2018, ISBN 978-88-9385-07-9.
Materiale tecnico informativo fornito dal docente.
Metodi didattici
Crediti Formativi Universitari 9, 72 ore in classe (36 ore di lezione, 36 ore di esercitazione). La didattica rappresenta quell'ambito conoscitivo finalizzata all'allestimento, consolidamento e valutazione atti a favorire processi acquisitivi. Il metodo didattico prevede lezioni frontali, lezioni euristico socratiche, case study, esercitazioni, cooperative learning, project work. Tutto il materiale didattico è facilmente reperibile o caricato sulla piattaforma Elly. Il carico totale di studio per questo modulo di insegnamento è compreso tra 225 e 270 ore, cioè tra 25 e 30 ore per credito. Ciò include le ore in classe, il completamento degli esercizi, lo studio. Ogni studente ha la facoltà, in piena autonomia, di incrementare le ore di studio. Alle ore di lezione corrisponde un uguale numero di ore di esercitazioni in aula strettamente collegate alle lezioni, durante le quali lo studente si confronta con soluzioni di problemi o piccoli progetti atti a svilupparne la capacità di applicare le conoscenze ai problemi reali così come questi si presentano in pratica. Il docente illustra le tracce di svolgimento e soluzione alla lavagna. Viene fornita assistenza continua; il docente è sempre disponibile su appuntamento e fornisce assistenza o consigli per e-mail, in qualsiasi orario. Si consiglia l'uso di Excel o Matlab per la soluzione numerica degli esercizi.
Modalità verifica apprendimento
Esiste il solo esame finale scritto, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità tramite lo svolgimento di una prova della durata di 120 minuti, senza l'ausilio di appunti, libri o strumenti informatici.
La prova scritta consiste in tre problemi, che spaziano su tutto il programma del corso, coinvolgendo tutti gli argomenti principali. Le risposte richiedono conoscenze e applicazione delle abilità. Le domande corrispondono alle varie parti dei capitoli illustrati tramite le lezioni e le esercitazioni. Ogni quesito consente di ottenere un adeguato punteggio; la risposta corretta ad ogni quesito consente di ottenere il voto 30 e lode. Gli studenti ricevono notizie dettagliate sui criteri di correzione e ricevono doviziose informazioni per evitare malintesi interpretativi relativamente alla comprensione del testo degli esercizi.
Scopo della graduazione analitica della prestazione dello studente è la valutazione affidabile ed oggettiva del livello di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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