Insegnamento IMPIANTI TECNICI

Corso
Ingegneria per l'ambiente e il territorio
Codice insegnamento
A002615
Curriculum
Ambiente e energia
Docente
Elisa Moretti
CFU
11
Regolamento
Coorte 2022
Erogato
2022/23
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa integrata

IMPIANTI DA FONTI RINNOVABILI

Codice GP004448
CFU 5
Docente Elisa Moretti
Docenti
  • Elisa Moretti
Ore
  • 40 ore - Elisa Moretti
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione relativamente alla produzione di energia da fonti rinnovabili.
Le principali tematiche approfondite sono le seguenti:
Panoramica sulle fonti rinnovabili.
Energia solare: impianti solari termici, solari termodinamici e solari fotovoltaici.
Energia eolica.
Energia geotermica a bassa entalpia.
Energia dalle biomasse.
Analisi tecnico-economica degli impianti e sistemi di incentivazione.
Testi di riferimento Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) fornite dal docente.
Obiettivi formativi L 'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio e la progettazione degli impianti di produzione di energia (elettrica, termica e frigorifera) alimentati da fonti rinnovabili (solare, biomasse, eolico, idroelettrico e geotermico a bassa entalpia). Il corso fornisce gli elementi utili per il dimensionamento degli impianti trattati, anche attraverso l'analisi di casi di studio.

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;
- conoscenze relative ai componenti (materiali, tecnologie) e alle prestazioni dei componenti degli impianti (producibilità annua).

Le principali abilità saranno:
- analizzare criticamente le varie tipologie di impianti;
- 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 sostenuto con successo gli esami di Fisica Tecnica e Idraulica durante Corso di Laurea Triennale.
Nello specifico gli argomenti trattati richiedono la conoscenza di alcuni concetti fondamentali, quali ad esempio l'energia e potenza, ecc.
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:

- lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso, supportate dall'impiego di computer e videoproiettore;
- lezioni pratiche con applicazione dei contenuti del corso a casi di studio;
- visite guidate (facoltative) presso impianti a fonti rinnovabili, durante le quali gli allievi potranno visionare direttamente gli impianti illustrati a lezione, e presso i Laboratori. Ogni anno sono organizzate una o più visite guidate, con l'ausilio di un referente tecnico (progettista o gestore dell'impianto), presso impianti ubicati nel territorio;
- seminari specialistici a cura di esperti e professionisti su tematiche specifiche inerenti il corso;
- 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 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 a un caso di studio.

La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 20-30 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 di produzione di energia termica, frigorifera ed elettrica alimentati sia da fonte convenzionale sia da fonte rinnovabile; 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 a 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 la 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 Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione relativamente alla produzione di energia elettrica, termica e frigorifera da fonti rinnovabili di energia.

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) ENERGIA SOLARE
Caratteristiche dell'energia solare. Stima della disponibilità per un sito.
2.1 Solare fotovoltaico
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 Solare termico
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.
2.3 Solare termodinamico
Classificazione dei sistemi a concentrazione. Fluidi di lavoro e serbatoi di accumulo termico.

3) ENERGIA EOLICA
Caratteristiche del vento, distribuzione di frequenza, profilo verticale. Massima potenza di una turbina eolica, cenni alla teoria di Betz. Coefficiente di potenza di una turbina eolica. Aspetti costruttivi e di controllo della turbina. Stima della produzione annua di energia elettrica. Analisi tecnico-economica. Impatto ambientale delle turbine eoliche.

4) ENERGIA GEOTERMICA A BASSA ENTALPIA
La risorsa geotermica. Caratteristiche del sottosuolo. Tipologie di pompe di calore. Tipologie e dimensionamento sonde geotermiche verticali e orizzontali. Analisi tecnico-economica (cenni)

5) ENERGIA DALLE 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.

6) ANALISI ECONOMICA, INCENTIVI E AUTORIZZAZIONI
Analisi economica di interventi di efficienza energetica e impianti. Sistema di incentivazione della produzione di energia elettrica da FER-non FV. Incentivazione della produzione di energia termica da FER. Iter autorizzativo degli impianti alimentati da FER.

IMPIANTI TERMOTECNICI E PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI

Codice A002616
CFU 6
Docente Elisa Moretti
Docenti
  • Elisa Moretti
Ore
  • 48 ore - Elisa Moretti
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
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 (impianti di riscaldamento, di climatizzazione e condizionamento), con particolare riferimento all'efficienza energetica del costruito e al risparmio energetico.

Le principali tematiche approfondite sono le seguenti:
- Progettazione degli impianti come requisito per il benessere negli edifici;
- Prestazioni energetiche degli edifici e certificazione energetica;
- Soluzioni per l'efficienza energetica e la sostenibilità degli edifici
- Impianti di riscaldamento, climatizzazione e condizionamento;
- Centrali Tecnologiche: Sistemi di produzione di energia termica e frigorifera da fonti convenzionali; impianti a espansione diretta.
- Sistemi di produzione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera (cenni)
Testi di riferimento 1. Dispense didattiche disponibili in formato lettronico (pdf) fornite dal docente e disponibili su UNISTUDIUM (https://unistudium.unipg.it/unistudium/login/index.php);

2. C. Buratti, Impianti di Climatizzazione e Condizionamento, Morlacchi Editore, Seconda Edizione settembre 2015. ISBN:978-88-6074-709-9
Obiettivi formativi L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio degli impianti di climatizzazione e condizionamento per gli edifici residenziali e non residenziali. Il corso fornisce gli elementi utili per il dimensionamento degli impianti trattati (Centrali termiche e frigorifere, terminali di immissione dell'aria, reti di distribuzione dell'aria, unità di trattamento aria, terminali di immissione del calore, reti di distribuzione dell'acqua), anche attraverso lo svolgimento di opportune esercitazioni pratiche e/o l’utilizzo di software dedicati. A tal fine, nella parte iniziale, sono trattate tematiche relative al calcolo dei carichi termici e alla prestazioni energetiche degli edifici , alla normativa vigente in materia di risparmio energetico e alla classificazione degli impianti.

Le principali conoscenze acquisite saranno:
- conoscenze relative alle principali tecnologie oggi impiegate negli impianti di produzione di termica, frigorifera ed elettrica da fonte convenzionale;
- conoscenza delle principali metodologie per il calcolo del fabbisogno energetico, per la certificazione e la diagnosi energetica di edifici;
- conoscenze degli elementi di base della progettazione degli impianti di climatizzazione e condizionamento;
- conoscenze relative ai componenti (materiali, tecnologie) e alle prestazioni dei componenti degli impianti.

Le principali abilità saranno:
- analizzare criticamente le varie tipologie di impianti;
- impostare un progetto di massima di un impianto di produzione di energia termica e frigorifera per la climatizzazione, il condizionamento o il riscaldamento di edifici;
- dimensionare i componenti di un impianto di riscaldamento e di un impianto di condizionamento dell'aria;
- 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.
Prerequisiti Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte degli argomenti trattati nel corso è necessario aver sostenuto con successo gli esami di Fisica Tecnica e Idraulica durante Corso di Laurea Triennale. Nello specifico gli argomenti trattati richiedono la conoscenza di alcuni concetti fondamentali, quali a esempio l'energia e potenza, le modalità di trasmissione di calore, il diagramma psicrometrico, 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. E' inoltre necessario saper rappresentare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico; 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 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 20-30 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 di produzione di energia termica, frigorifera ed elettrica alimentati sia da fonte convenzionale sia da fonte rinnovabile; 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 la 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 Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione agli impianti di climatizzazione e condizionamento, con particolare riferimento all'efficienza e al risparmio energetico.

1) BENESSERE TERMOIGROMETRICO E QUALITÀ DELL’ARIA
Influenza dei principali parametri ambientali sul benessere e il comfort negli ambienti confinati (temperatura, umidità relativa, velocità dell'aria, ecc.).
Cenni sulla qualità dell'aria: cenni sui principali inquinanti, cause ed effetti; determinazione dei requisiti di purezza.

2) PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E CERTIFICAZIONE ENERGETICA
Carichi termici: Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivi ed invernali: carichi termici esterni (trasmissione attraverso l'involucro edilizio, infiltrazione, ventilazione) ed interni (persone, macchinari, illuminazione).
Fabbisogno energetico degli edifici ed impianti: normativa e verifiche ai sensi della Legislazione vigente fino alla certificazione energetica degli edifici.
Strumenti e metodologie per il risparmio energetico e l'efficienza energetica.
Sostenibilità degli edifici
Applicazione a casi di studio.

3) IMPIANTI DI RISCALDAMENTO, CLIMATIZZAZIONE E CONDIZIONAMENTO
Classificazione degli impianti (a tutt'aria, misti, multizona, ecc): tipologie principali, criteri di scelta, vantaggi e svantaggi delle soluzioni disponibili;
Criteri di progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento a fonti convenzionali.
Descrizione e dimensionamento dei principali elementi costituenti gli impianti: terminali di immissione dell'aria in ambiente, canalizzazioni, unità di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici, cenni sui sistemi di filtrazione.

4) CENTRALI TECNOLOGICHE: SISTEMI DI PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA E FRIGORIFERA DA FONTI CONVENZIONALI
Generatori di calore: tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali. Caldaie a condensazione
Macchine frigorifere: principio di funzionamento, tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali.
Pompe di calore: principio di funzionamento, tipologie, caratteristiche principali e parametri prestazionali.
Impianti a espansione diretta.
Dimensionamento di macchine frigorifere e generatori di calore.
Sistemi di produzione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera.

5) GENERAZIONE E TRIGENERAZIONE DA FONTI CONVENZIONALI (cenni)
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