Università degli Studi di Perugia

Insegnamento ENERGETICA DEGLI EDIFICI E BENESSERE AMBIENTALE

Nome del corso di laurea Ingegneria edile-architettura
Codice insegnamento A001132
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Anna Laura Pisello
CFU 12
Regolamento Coorte 2019
Erogato Erogato nel 2021/22
Erogato altro regolamento
Periodo Annuale
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

FISICA TECNICA

Codice A001130
CFU 6
Docente responsabile Anna Laura Pisello
Docenti
  • Anna Laura Pisello
Ore
  • 54 Ore - Anna Laura Pisello
Attività Base
Ambito Discipline fisico-tecniche ed impiantistiche per l'architettura
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti La Fisica Tecnica (nella sua lettura di carattere Ambientale) è la disciplina che analizza il rapporto esistente fra calore, lavoro e sistemi e che studia la natura e gli aspetti quali-quantitativi dei processi energetici.
Il programma e l'articolazione dei suoi contenuti si compone di due parti: la Termodinamica applicata e lo Scambio termico.

La Termodinamica applicata consiste di un certo numero di metodi analitici e teorici che possono essere applicati alle macchine per la conversione dell'energia.
Lo Scambio termico consiste di un certo numero di modelli che consentono di prevedere lo scambio di calore fra corpi.

Seppur si tratti di una disciplina teorica classica, i contenuti sono fin da subito adattati alle applicazioni di carattere civile, al fine di creare nello studente una maggiore consapevolezza del potenziale utilizzo dei concetti fondamentali, preparando però il terreno verso gli sviluppi più applicati per il corso di laura in Ingegneria Edile-Architettura.
Testi di riferimento Dispense a cura del docente ed, in integrazione,
Fisica tecnica ambientale, con elementi di Acustica e illuminotecnica – McGrawHill – Y. Cengel, G. Dall’ò, L. Sarto
Obiettivi formativi Conoscenza e capacità tecnico-quantitativa sui seguenti temi:
Energia, trasferimento di energia e analisi energetica.
Sostanze pure. Sistemi chiusi. Volumi di controllo e conservazione della massa. Secondo principio della termodinamica. Entropia. Miscele di gas e vapore, aria atmosferica. Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.
Prerequisiti Conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica Generale.
Metodi didattici Lezioni frontali ed esercitazioni anche di calcolo applicativo
Altre informazioni Disponibilità del docente via mail e per appuntamento (su Teams o di persona)
Modalità di verifica dell'apprendimento Esame scritto ed orale. Laboratorio applicativo da eseguire in gruppi.
Programma esteso 1. Termodinamica: Concetti base e definizioni.
2. Il Primo Principio della Termodinamica.
3. Il Secondo Principio della Termodinamica. Processi reversibili e irreversibili.
4. Sistemi Aperti (bilancio di massa, energia, entropia).
5. Sistemi semplici monocomponente e diagramma (p,v). Liquidi.
6. Vapori saturi.
7. Vapori surriscaldati.
8. Gas ideali.
9. Gas reali.
10. Diagrammi termodinamici (T,s), (h,s), (ph) e (T,h).
11. Cicli di potenza a vapore. Ciclo frigorifero.
12. Moto di fluidi comprimibili.
15. Miscele di gas.
16. Miscele di gas perfetti.
17. Fondamenti di psicrometria.
18. Lo scambio termico per conduzione. Legge di Fourier. Equazione di Fourier.
19. Lo scambio termico per convezione. Convezione naturale. Convezione forzata.
20. Scambio termico radiativo.
21. Il coefficiente globale di scambio termico.
22. Gli scambiatori di calore. La temperatura media logaritmica.
23. Benessere termoigrometrico: bilancio termoigrometrico del corpo umano; gli indici del benessere (diretti, derivati ed empirici).
24. Cause di discomfort locale.
25. Diagrammi del benessere e riferimenti normativi.
26. Qualità dell’aria interna: principali inquinanti; sindrome degli edifici insalubri; sistemi di filtrazione.

IMPIANTI, EFFICIENZA ENERGETICA E RINNOVABILI

Codice A001133
CFU 6
Docente responsabile Anna Laura Pisello
Docenti
  • Anna Laura Pisello
Ore
  • 54 Ore - Anna Laura Pisello
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti CARICHI TERMICI. IMPIANTI A FONTI TRADIZIONALI. IMPIANTI A FONTI RINNOVABILI. CERTIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE.
Testi di riferimento Dispense a cura del docente.

Impianti di climatizzazione e condizionamento - Cinzia Buratti - Morlacchi editore, 2015.
Obiettivi formativi Il corso fornisce le conoscenze fondamentali in materia energetico-ambientale applicata all'edilizia ed è finalizzato allo sviluppo di competenze e capacità progettuali nell’ambito del comportamento termo-fisico degli edifici, con un focus sugli aspetti quantitativi del progetto di edifici efficienti, confortevoli e sostenibili e particolare attenzione alla valutazione dei requisiti qualitativi dell’ambiente interno (comfort termoigrometrico e qualità dell’aria), per guidare lo studente verso al dimensionamento dei sistemi edificio-impianto. Il corso si articola in lezioni, esercitazioni numerico/progettuali (che saranno svolte in aula e/o nei laboratori) ed esercitazioni sperimentali in edifici reali oggetto di studio.
Lo studente sarò chiamato a conoscere le principali tipologie impiantistiche a servizio dell'edilizia civile, a partire dall'approccio centrato sull’occupante dell’edificio in termini di benessere termico ed ambientale multifisico.
In particolare, verranno approfonditi aspetti tecnici e normativi legati all’efficienza energetica del sistema edificio impianto, dei materiali innovativi per l’involucro edilizio, per poi affrontare tematiche di tipo tecnologico quali appunto: gli impianti termici ed elettrici, i principali sistemi di illuminazione, gli impianti alimentati da fonti energetiche rinnovabili (solare elettrico, solare termico, geotermia a bassa entalpia) fino ad arrivare ai accumulo termico ed elettrico). Tecniche di dimensionamento verranno poi illustrate e messe in campo attraverso il progetto applicativo che verrà condotto attraverso metodologie di analisi di tipo stazionario, quasi stazionario e dinamico più avanzato. Il progetto partirà quindi dall’analisi dei carichi e permetterà allo studente di affrontare autonomamente le principali strategie di miglioramento dell’efficienza energetica anche alla luce delle più recenti normative nazionali ed europee, comprese le certificazioni energetiche ed ambientali e nell’ottica di ciclo di vita ed impronta di carbonio.

Conoscenza delle basi per affrontare lo studio e la progettazione degli impianti di produzione di energia (elettrica, termica e frigorifera) anche alimentati da fonti rinnovabili (solare, eolico, idroelettrico, geotermico e biomasse) e tramite utilizza di tecniche di accumulo energetico. Padronanza degli strumenti di certificazione energetica e ambientale attualmente disponibili e dei requisiti ambientali minimi.
Prerequisiti Conoscenze di base di analisi matematica e fisica generale. Fisica tecnica.
Metodi didattici Lezione frontale, esercitazioni pratiche, laboratorio applicativo e progetto.
Altre informazioni -
Modalità di verifica dell'apprendimento Esame scritto ed orale (con possibilità di esonero scritto parziale), Consegna degli elaborati progettuali e discussione critica.
Programma esteso CARICHI TERMICI. Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivi e invernali. Fabbisogno energetico di edifici e impianti. Strumenti e metodologie per il risparmio energetico e l'efficienza energetica. Impianti di riscaldamento, climatizzazione e condizionamento. Classificazione degli impianti: tipologie principali, criteri di scelta, vantaggi e svantaggi delle soluzioni disponibili.
IMPIANTI A FONTI TRADIZIONALI. Criteri di progettazione. Descrizione e dimensionamento dei principali costituenti. Sistemi di produzione di energia termica e frigorifera. Generatori di calore: tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali. Macchine frigorifere: principio di funzionamento, tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali. Pompe di calore: principio di funzionamento, tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali. Dimensionamento di macchine frigorifere e generatori di calore. Sistemi di produzione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera. Generazione e trigenerazione da fonti convenzionali (cenni).
IMPIANTI A FONTI RINNOVABILI. Definizione e classificazione delle fonti energetiche rinnovabili. Diffusione mondiale, europea e nazionale: scenario attuale e prospettive di sviluppo.
Energia solare. Caratteristiche dell'energia solare. Solare fotovoltaico: conversione fotovoltaica, celle e moduli fotovoltaici; componenti e progettazione di un impianto fotovoltaico. Solare termico: tipologie di collettori e rendimenti; caratteristiche dei principali componenti di un impianto solare termico; dimensionamento di impianti per la produzione di acqua calda sanitaria e per integrazione al riscaldamento. Solare termodinamico: classificazione dei sistemi a concentrazione; fluidi di lavoro, serbatoi di accumulo termico e dimensionamento di una centrale solare.
Energia eolica: caratteristiche del vento, distribuzione di frequenza, profilo verticale; teoria di Betz e massima potenza di una turbina eolica; coefficiente di potenza, aspetti costruttivi e di controllo; stima della produzione annua di energia; analisi tecnico-economica e impatto ambientale.
Energia idroelettrica: stima della potenza elettrica teorica producibile; classificazione e caratteristiche degli impianti idroelettrici; tipologie di turbine idrauliche.
Energia geotermica: caratteristiche del sottosuolo e risorse geotermiche; pompe di calore e sonde geotermiche: tipologia e dimensionamento.
Energia dalle biomasse: classificazione e caratterizzazione delle biomasse; processi termochimici: combustione e gassificazione; processi biochimici: digestione anaerobica; estrazione di oli vegetali; principali tecnologie di cogenerazione.
Accumulo energetico: discontinuità delle fonti rinnovabili, picchi di consumo energetico e il concetto di accumulo energetico; accumulo termico sensibile, latente e termochimico (principi di funzionamento, materiali e applicazioni fondamentali); accumulo elettrico chimico (idrogeno), elettrochimico (batterie), elettrico (supercapacitori) e meccanico (volani, aria compressa o bacini idroelettrici).
CERTIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE. Efficienza energetica degli edifici: principali definizioni; ponti termici, trasmittanza e verifica termo-igrometrica; principali metodologie di retrofit energetico; certificazione energetica; simulazione dinamica. Sostenibilità ambientale: analisi di ciclo di vita, principali certificazioni ambientali (tipo I, II e III), criteri ambientali minimi (CAM).
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