Insegnamento IMPIANTI ENERGETICI E SICUREZZA AMBIENTALE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria della sicurezza per il territorio e il costruito |
|---|---|
| Codice insegnamento | A000922 |
| Curriculum | Costruito |
| Docente responsabile | Elisa Moretti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2022 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria della sicurezza e protezione civile, ambientale e del territorio |
| Settore | ING-IND/11 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione relativamente agli impianti termotecnici a servizio dell'edificio e quelli di produzione di energia da fonti rinnovabili, con particolare riferimento a quelle a servizio dell'edificio. Saranno approfondite le tematiche relative all'efficienza energetica del costruito e al risparmio energetico, con particolare riferimento alla sostenibilità e alla limitazione dell'impatto ambientale. Le principali tematiche approfondite sono le seguenti: • Impianti energetici da fonti rinnovabili (solare termico e fotovoltaico, biomasse, eolico, idroelettrico): aspetti progettuali e tecnologici, indici di prestazione tecnico-economici. • Efficienza energetica del costruito esistente: aspetti progettuali e tecnologici di integrazione strutturale ed energetico-ambientale del costruito, con particolare attenzione alle fasi ricostruttive post-evento • Impatto ambientale ed emissioni inquinanti connessi alla produzione di energia. Sostenibilità ed economia circolare |
| Testi di riferimento | Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) fornite dal docente. |
| Obiettivi formativi | L’obiettivo del corso è quello di dotare lo studente di conoscenze, competenze e capacità progettuali qualitative e quantitative circa i principali impianti energetici applicati in ambito prevalentemente civile, con particolare riferimento a quelli alimentati da fonti rinnovabili, e valutarne il rischio per l’ambiente ed i principali meccanismi di protezione e prevenzione ambientale. Il corso fornisce gli elementi utili per il dimensionamento degli impianti studiati e l’analisi delle prestazioni energetiche dell’ambiente costruito, anche soggetto a vincoli ambientali e architettonici, attraverso l’analisi di casi di studio e lo svolgimento di opportune esercitazioni pratiche anche con l’utilizzo di software dedicati. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenze relative alle principali tecnologie oggi impiegate negli impianti di produzione di termica, frigorifera ed elettrica da fonte rinnovabile; - conoscenze degli elementi di base della progettazione degli impianti da fonti rinnovabili; - conoscenza delle principali metodologie per il calcolo del fabbisogno energetico e per la certificazione di edifici; - conoscenze degli elementi di base relativamente agli impianti di climatizzazione e condizionamento a servizio degli edifici; - conoscenze relative ai componenti (materiali, tecnologie) e alle prestazioni dei componenti degli impianti. Le principali abilità saranno: - analizzare le varie tipologie di impianti per la produzione di energia; - utilizzare programmi per l'analisi dello stato di fatto delle prestazioni energetiche degli edifici (certificazione energetica) e proporre soluzioni nel rispetto della normativa vigente in materia di risparmio energetico. - impostare un progetto di massima di un impianto di produzione di energia termica e/o elettrica da fonti rinnovabili; - analizzare criticamente e proporre soluzioni per un caso di studio. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte degli argomenti trattati nel corso è necessario aver acquisito conoscenze tipiche dei corsi di Fisica Tecnica e Idraulica durante il Corso di Laurea Triennale. Nello specifico gli argomenti trattati richiedono la conoscenza di alcuni concetti fondamentali, quali ad esempio l'energia e potenza, le modalità di trasmissione di calore, le perdite di carico nei circuiti idraulici, ecc. Gli allievi devono quindi avere la capacità di applicare le relazioni per il calcolo del calore scambiato attraverso le pareti degli edifici e del rendimento termodinamico delle macchine Gli allievi devono essere inoltre in grado di effettuare l'analisi dimensionale. Le conoscenza di base suddette rappresentano un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia seguire il corso o sostenere l'esame con profitto. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: 1) lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso, supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; 2) lezioni pratiche con applicazione dei contenuti del corso a casi di studio e/o utilizzo di software dedicati; 3) visite guidate (facoltative) presso impianti e centrali tecnologiche, durante le quali gli allievi potranno visionare direttamente gli impianti tecnologici illustrati a lezione, con particolare riferimento a soluzioni all’avanguardia. Ogni anno, nel mese di maggio, sono organizzate una o più visite guidate, con l'ausilio di un referente tecnico (progettista o gestore dell'impianto), presso impianti e centrali tecnologiche ubicate nel territorio; 4) seminari integrativi specialistici a cura di esperti e professionisti su tematiche specifiche inerenti il corso 5) Quiz di verifica apprendimento on line facoltativi |
| Altre informazioni | L'esame prevede lo svolgimento di un elaborato (prodotto in modo autonomo o in gruppo) che consiste in un'applicazione di tipo pratico dei contenuti del corso ad un caso di studio. L'elaborato deve essere revisionato e consegnato al docente prima della data di esame. La revisione del lavori di gruppo/individuali è effettuata presso lo studio del docente, Polo Ingegneria - Edificio Triennio, piano 1 stanza 15 (Contattare via mail il docente per pianificare la revisione) |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova orale e l'esposizione di un elaborato prodotto in gruppo (o in modo autonomo) relativo ad un caso di studio. La prove orale consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti. Essa è finalizzata ad accertare: il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici previsti dal programma; il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di dimensionamento degli impianti energetici; l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo. Parte della prova orale consiste nella discussione dell'elaborato prodotto (in gruppo o in modo autonomo) relativo ad un caso di studio. Il candidato dovrà illustrare il contesto normativo di riferimento, la metodologica adottata e l'analisi critica dei risultati ottenuti per il caso di studio esaminato. La prova nel suo complesso consente di accertare sia fa capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicare con proprietà di linguaggio e di organizzare l'esposizione e di sostenere un rapporto dialettico durante discussione sui temi proposti dalla commissione. |
| Programma esteso | 1) DEFINIZIONE E CLASSIFICAZIONE DELLE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI. Diffusione delle energie rinnovabili nel panorama mondiale, europeo e nazionale: scenario attuale e prospettive di sviluppo. 2)IMPIANTI SOLARI Caratteristiche dell'energia solare. Stima della disponibilità per un sito. 2.1 Impianti Solari fotovoltaici La conversione fotovoltaica. Le celle e i moduli fotovoltaici: tipologie principali e caratteristiche elettriche. Componenti di un impianto fotovoltaico. Elementi di progettazione di un impianto fotovoltaico: dimensionamento e orientamento dei moduli, dimensionamento dei componenti principali, verifiche elettriche. Analisi tecnico-economica. Esempi di progettazione di impianti di piccola e media taglia. 2.2 Impianti Solari termici Tipologie di collettori e rendimenti. Caratteristiche e modalità di installazione dei principali componenti di un impianto solare termico. Dimensionamento di impianti per la produzione di ACS e per integrazione al riscaldamento. Analisi di casi di studio 2.3 Solare termodinamico: cenni Classificazione dei sistemi a concentrazione. Fluidi di lavoro e serbatoi di accumulo termico. 3) IMPIANTI EOLICI e IDROELETTRICI (CENNI) Caratteristiche del vento, distribuzione di frequenza, profilo verticale. Massima potenza di una turbina eolica, cenni alla teoria di Betz. Aspetti costruttivi e di controllo della turbina. Curva di potenza di un aerogeneratore. Stima della producibilità energetica di un impianto eolico. Impatto ambientale Delle turbine eoliche. Analisi tecnico-economica. Energia idroelettrica: Stima della potenza elettrica teorica producibile. Classificazione e caratteristiche degli impianti idroelettrici. Tipologie di turbine idrauliche. 4) IMPIANTI A BIOMASSE Classificazione delle biomasse. Caratterizzazione chimico-fisica delle biomasse. Processi termochimici: combustione e gassificazione. Processi biochimici: digestione anaerobica. Estrazione oli vegetali. Principali tecnologie di cogenerazione. Analisi tecnico-economica di impianti alimentati a biomassa. 5) EFFICIENZA ENERGETICA DEL COSTRUITO E IMPIANTI TERMOTECNICI A SERVIZIO DELL'EDIFICIO Classificazione degli impianti termici. Gli impianti di condizionamento. Gli impianti di riscaldamento: componenti principali e criteri di dimensionamento. Dimensionamento degli elementi terminali. Tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali di macchine frigorifere e Pompe di calore. Cenni sugli Impianti a espansione diretta. Pompe di calore geotermiche. Quadro normativo in materia di risparmio energetico, impianti e certificazioni energetiche. L'attestato di prestazione energetica degli edifici (APE): campi di applicazione, validità e metodi di elaborazione. 6) IMPATTO AMBIENTALE E SOSTENIBILITA’ Impatto ambientale ed emissioni inquinanti connessi alla produzione di energia. Nuovi modelli di gestione, uso e produzione dell’energia: smart grid e Comunità energetiche rinnovabili Economia circolare, LCA e carbon footprint Iter autorizzativi Analisi economica: meccanismi di incentivazione |