FISICA TECNICA E IMPIANTI

Anno accademico 2017/2018 - 3° anno
Docente: Francesco NOCERA
Crediti: 8
SSD: ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE
Organizzazione didattica: 200 ore d'impegno totale, 120 di studio individuale, 80 di lezione frontale
Semestre:
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Obiettivi formativi

L'obiettivo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze di base sui fenomeni fisici fondamentali che regolano il sistema edificio-impianto, nonché l'interazione tra uomo, edificio ed ambiente. Ciò allo scopo di consentire una progettazione energeticamente consapevole e quanto più possibile sostenibile dal punto di vista ambientale, in linea con quanto previsto dal quadro normativo nazionale ed internazionale, sempre più sensibile alle problematiche legate alla conservazione dell'energia ed all'ambiente. Per ciascun argomento trattato sono altresì portati a conoscenza i principali riferimenti al quadro normativo e legislativo che abbia relazioni cogenti con il progetto e riportate esemplificazioni nel campo della progettazione del componente, dell'involucro edilizio e della progettazione architettonica. Sono poi acquisite conoscenze impiantistiche delle principali tipologie di impianti meccanici, idrico sanitari, di illuminazione e le principali nozioni di prevenzione incendi. Pertanto lo studente avrà le capacità di gestire la fase di progettazione architettonica degli edifici con la piena consapevolezza degli esiti delle scelte attuate in termini di sostenibilità in senso lato, compresa quella normativa, avendo la possibilità di dialogare ed interagire con altre figure professionali (termotecnico, impiantista, tecnici in acustica ed illuminotecnica) al fine di individuare le soluzioni ottimali.
In sintesi, il corso rivolge la sua attenzione all'approfondimento dei principali fenomeni fisici ed alla definizione dei modelli matematici che li rappresentano, con lo scopo di favorire la progettazione di ambienti confortevoli dal punto di vista termico, acustico e luminoso e acquisire conoscenza delle diverse tipologie di impianti tecnici civili, sapendone gestire la progettazione di massima e la conformità alle normative.
Le conoscenze acquisite trovano pratica applicazione in altre discipline dell'area progettuale e tecnologica del corso di laurea in Architettura e sono essenziali per le competenze richieste dallo svolgimento dell'attività professionale di tipo ordinistico


Prerequisiti richiesti

FISICA E ISTITUZIONI DI MATEMATICA


Frequenza lezioni

Si richiede un impegno e frequenza costante delle lezioni del corso


Contenuti del corso

1. Termodinamica Applicata
Sistema termodinamico. Equazione generale dell’energia. Processi termodinamici. Equazioni del lavoro nei sistemi con e senza deflusso. Primo principio della Termodinamica. Entalpia nei sistemi. Secondo Principio della Termodinamica. Ciclo di Carnot ed Entropia. Diagrammi Termodinamici. Gas ideali. Gas Reali. Effetto Joules-Thomson. Diagramma di Mollier. Cenni sui cicli diretti ed indiretti. Energia nei sistemi.
2. Fluidodinamica
Moto dei fluidi comprimibili ed incomprimibili. Fattori di attrito. Perdite di pressione per attrito. Gas Dinamica. Moto dei fluidi in geometrie elementari. Moto dell’aria nelle canalizzazioni. Dimensionamento di condotti e apparecchiature pressorie.
3. Trasmissione del calore
Conduzione termica per geometria piana, cilindrica e sferica in regime stazionario. Convezione termica per geometria piana, cilindrica e sferica in regime stazionario. Radiazione termica per geometria piana, cilindrica e sferica in regime stazionario. Trasmissione globale del calore. Scambiatori di Calore.
4. Termodinamica dell’aria umida
Parametri caratterizzanti l’aria, diagrammi caratteristici, trasformazioni dell’aria umida, trattamenti dell’aria umida negli impianti HVAC. Uso del diagramma psicrometrico per la determinazione delle trasformazioni e calcoli relativi per le principali apparecchiature presenti negli impianti di climatizzazione.
5. Acustica Fisica e Fisiologica
Grandezze acustiche fondamentali. Nozioni di psicoacustica. La propagazione del suono all’aperto. La propagazione del suono in ambienti confinati. Proprietà acustiche dei materiali e degli edifici
6. Illuminotecnica
La percezione della luce, le grandezze fotometriche e la prestazione visiva. L’illuminazione naturale. Le sorgenti luminose artificiali. L’illuminazione artificiale.
7. Impianti di riscaldamento
Richiami sul benessere termoigrometrico , scambi di calore uomo-ambiente. Trasmissione di calore in regime permanente attraverso l’involucro edilizio per la determinazione dei carichi termici invernali necessari per il dimensionamento dell’impianto di riscaldamento. Normative relative ai fini del risparmio energetico. Impianti autonomi con caldaia murale adatta anche per la produzione di acqua calda sanitaria. Dimensionamento degli impianti di riscaldamento centralizzati, degli impianti a colonne montanti, a pavimento del tipo a collettori complanari, monotubo e a pannelli radianti. Calcolo della prevalenza della elettropompa di circolazione. Taratura degli impianti di riscaldamento. Calcolo del vaso di espansione di tipo aperto o chiuso e degli accessori di sicurezza. Centrali termiche.
8. Impianti di Climatizzazione
Calcolo della trasmissione di calore, in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare , attraverso pareti opache e sistemi vetrati al fine della valutazione dei carichi termici estivi necessari per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione. Classificazione, descrizione e dimensionamento di massima degli impianti di climatizzazione dal punto di vista energetico sia invernale che estivo.
9. Impianti Idrico-Sanitari
Dimensionamento delle reti di adduzione dell’acqua fredda e calda negli edifici . Dimensionamento delle reti fognanti interne
10.Impianti Antincendio
Cenni sulla normativa vigente. Calcolo della portata delle reti antincendio. Impianti di spegnimento a manichette ed a naspi. Impianti di spegnimento automatici a sprinkler Calcolo dei sistemi di pressurizzazione dell’acqua
11 Impianti Solari Termici
Calcolo energia solare captata. Calcolo fabbisogno energetico acqua calda sanitaria. Stima fabbisogno termico riscaldamento. Calcolo superficie captante e numero collettori. Verifica della distanza tra collettori. Stima volume d’accumulo.
12 Impianti Fotovoltaici
Valutazione dell’energia solare disponibile. Componenti dell’impianto fotovoltaico. Progettazione, installazione e manutenzione di un impianto fotovoltaico.


Testi di riferimento


Cesini, Latini, Polonara : Fisica Tecnica, CiitaStudi Edizioni, 2017

Cengel Yunus A.,Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-hill
Paola Ricciardi, Elementi di acustica e Illuminotecnica, McGraw-hill

Matteo Fiori - Fulvio Re Cecconi, Impianti di Raccolta e scarico acque, Maggioli
Cavallini A., Mattarolo L., “ Termodinamica Applicata”, CLEUP Padova
Bonacina A., Cavallini A., Mattarolo L., “Trasmissione del Calore”, CLEUP Padova
Bettanini Ernesto, Brunello P. Francesco, Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP
Pizzetti C., “Condizionamento dell’Aria e Refrigerazione”, Tamburini Editore
AAVV. Aria umida. Climatizzazione ed involucro edilizio. Teoria, applicazione e software, Liguori



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Termodinamica ApplicataCesini, Latini, Polonara : Fisica Tecnica, Citta Studi Edizioni, 2017 
2*FluidodinamicaCesini, Latini, Polonara : Fisica Tecnica, Citta Studi Edizioni, 2017 
3*Trasmissione del caloreCesini, Latini, Polonara : Fisica Tecnica, Citta Studi Edizioni, 2017 
4*Termodinamica dell’aria umidaCesini, Latini, Polonara : Fisica Tecnica, Citta Studi Edizioni, 2017 
5*Acustica Fisica e FisiologicaPaola Ricciardi, Elementi di acustica e Illuminotecnica, McGraw-hill 
6*IlluminotecnicaPaola Ricciardi, Elementi di acustica e Illuminotecnica, McGraw-hill 
7*Impianti di riscaldamentoBettanini Ernesto, Brunello P. Francesco, Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP 
8*Impianti di ClimatizzazionePizzetti C., “Condizionamento dell’Aria e Refrigerazione”, Tamburini Editore 
9*Impianti Idrico-SanitariMatteo Fiori - Fulvio Re Cecconi, Impianti di Raccolta e scarico acque, Maggioli 
10*Impianti AntincendioBettanini Ernesto, Brunello P. Francesco, Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP 
11*Impianti solari termici e fotovoltaiciBettanini Ernesto, Brunello P. Francesco, Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta e orale


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Le domande verterranno sugli argomenti del corso