FISICA TECNICA E IMPIANTI
Anno accademico 2024/2025 - 4° anno
Docente: Vincenzo COSTANZO
Crediti: 10
SSD: ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE
Organizzazione didattica: 250 ore d'impegno totale, 170 di studio individuale, 56 di lezione frontale, 24 di esercitazione
Semestre: 1°
Crediti: 10
SSD: ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE
Organizzazione didattica: 250 ore d'impegno totale, 170 di studio individuale, 56 di lezione frontale, 24 di esercitazione
Semestre: 1°
Risultati di apprendimento attesi
Il corso ha come finalità principale quella di descrivere e studiare i fenomeni termo-fisici che determinano la prestazione energetico-ambientale dell’edificio e le conseguenti connessioni con la progettazione architettonica. Vengono trattati gli argomenti necessari alla comprensione dell’interazione ambiente esterno – edificio – ambiente interno in modo da evidenziare le implicazioni per una progettazione energeticamente consapevole e capace di garantire adeguati livelli di comfort termico e visivo
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche
Prerequisiti richiesti
Fisica Generale e Istituzioni di Matematiche
Frequenza lezioni
La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, tuttavia è fortemente consigliata. La partecipazione attiva alle lezioni favorisce l’acquisizione delle specifiche competenze disciplinari e la capacità di integrazione delle conoscenze relative a tematiche nuove o non familiari, anche grazie alla possibilità di discussione critica degli argomenti trattati, e promuove la consapevolezza nei processi di apprendimento.
Contenuti del corso
1. Termodinamica
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. 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. 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. Impianti di riscaldamento
Comfort termo-igrometrico. 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. Pre-dimensionamento degli impianti di riscaldamento alimentati con caldaia e pompa di calore.
6. Impianti di climatizzazione
Trasmissione di calore in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare al fine della valutazione dei carichi termici estivi necessari per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione. Classificazione, descrizione e pre-dimensionamento degli impianti di climatizzazione.
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. 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. 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. Impianti di riscaldamento
Comfort termo-igrometrico. 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. Pre-dimensionamento degli impianti di riscaldamento alimentati con caldaia e pompa di calore.
6. Impianti di climatizzazione
Trasmissione di calore in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare al fine della valutazione dei carichi termici estivi necessari per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione. Classificazione, descrizione e pre-dimensionamento degli impianti di climatizzazione.
7. Illuminotecnica
Le grandezze fotometriche e la prestazione visiva. L'illuminazione naturale. La percezione della luce e il comfort visivo. Le sorgenti luminose artificiali e gli impianti di illuminazione artificiale.
8. Impianti Solari Termici e Fotovoltaici
Calcolo energia solare captata. Stima fabbisogno energetico acqua calda sanitaria. Stima fabbisogno energia elettrica. Calcolo superficie captante e numero collettori/pannelli. Verifica della distanza tra collettori/pannelli. Stima volume d’accumulo. Componenti dell’impianto fotovoltaico. Progettazione, installazione e manutenzione di un impianto fotovoltaico.
Testi di riferimento
- Cesini G., Latini G., Polonara, F., Fisica Tecnica, Città Studi Edizioni, 2017
- Cengel Yunus A.,Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2009
- Bettanini E., Brunello P., Lezioni di impianti tecnici vol.1 e vol.2, CLEUP, 1993
- Forcolini G., Interior lighting, HOEPLI, 2019
- Appunti del docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Unità di misura | |
| 2 | Primo e Secondo Principio della Termodinamica | |
| 3 | Gas ideali e gas reali | |
| 4 | Cicli termodinamici e diagrammi di stato | |
| 5 | Psicrometria | |
| 6 | Trasmissione del calore | |
| 7 | Termofisica dell'edificio | |
| 8 | Comfort termico | |
| 9 | Fluidodinamica e impianti idronici | |
| 10 | Impianti di condizionamento e sistemi a tutt'aria | |
| 11 | Impianto solare termico e fotovoltaico | |
| 12 | Illuminotecnica |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame consiste nella verifica della conoscenza teorica e pratica degli argomenti svolti durante il corso tramite prove in itinere riservate agli studenti che frequentano almeno il 75% delle lezioni e prova scritta per i restanti studenti, con voto massimo ottenibile pari a 26/30.
Entrambe le tipologie di studenti, se interessati a migliorare la propria valutazione, possono sostenere anche la prova orale
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Bilanci energetici di sistemi termofisici
Impianti meccanici per la produzione del calore e del freddo
Cicli per il condizionamento dell'aria
Meccanismi di trasmissione del calore
Scambiatori di calore
Calcolo delle perdite di carico nei condotti di distribuzione
Illuminazione naturale e daylight factor
Tipologie di lampade e metodi per il progetto dell'illuminazione artificiale