Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Progettazione fisico tecnica dell'edificio: efficienza energetica e impiantistica

01OMDPQ

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Architettura Costruzione Citta' - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Tutoraggio 30
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Fabrizio Enrico Professore Associato ING-IND/11 48 12 0 0 5
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/11 6 B - Caratterizzanti Discipline fisico-tecniche ed impiantistiche per l'architettura
2018/19
Il Laboratorio Disciplinare di "Progettazione Fisico Tecnica dell’Edificio: Efficienza energetica e impiantistica" si colloca all’interno del percorso di studi della Laurea Magistrale in Architettura Costruzione Città con la principale finalità di fornire conoscenze sulle tematiche energetiche ed impiantistiche applicate ai progetti di architettura. Una ulteriore finalità dell’insegnamento è quella di far conoscere agli studenti la ricchezza culturale, i requisiti, i metodi e gli strumenti propri della fisica dell’edificio al fine di poter svolgere una tesi di laurea disciplinare su questi temi. Al termine dell’insegnamento lo studente acquisisce la capacità di applicare tali conoscenze ad un progetto di architettura e in tale ambito affrontare contesti complessi nei quali le esigenze fisico-tecniche sono a volte contrastanti o condizionano pesantemente la progettazione architettonica. Nello specifico, lo studente sarà capace di comprendere i requisiti di progetto, tenere conto di normative e vincoli tecnologici, utilizzare gli strumenti di calcolo numerici o analitici più appropriati, conoscere i criteri per valutare e approvare un progetto fisico tecnico, compiere scelte consapevoli che coinvolgono diversi aspetti della progettazione di un edificio.
The disciplinary laboratory of Building physics and energy systems in architecture is inserted in the MSc in Architecture Building City and is aimed at providing students with knowledge of acoustical, lighting and energy topics applied to architectural projects. Another objective is that of making students conscious of the cultural richness, the requirements, the methodologies and the tools typical of building physics, in order to be able to carry out a disciplinary thesis on these themes. At the end of the program, the student will achieve the ability to apply this knowledge in architectural design that is a complex context in which building physics requirements may sometimes conflict or heavily influence the design phase. Specifically, the student will be able to understand design requirements, to consider regulations and technological restrictions, to use more appropriate numerical or analytical calculation tools, to know parameters to evaluate and approve a building physics project, and to have the ability to make choices that involve different aspects of a building project.
Obiettivo didattico dell’insegnamento è quello di formare architetti dotati di conoscenze fisico-tecniche correlate al processo di progettazione degli edifici ed in grado di dialogare con le diverse competenze disciplinari che intervengono in tale processo. Nell’ambito del laboratorio disciplinare la capacità di applicare le conoscenze acquisite viene sviluppata attraverso lo svolgimento di una specifica attività progettuale. In particolare lo studente al termine dell’insegnamento acquisisce le seguenti conoscenze: - Conoscenza sui fenomeni termofisici che interessano un edificio; - Conoscenza sui requisiti fisico-tecnici di progetto; - Conoscenza sulla normativa tecnica e legislativa inerente le tematiche della fisica tecnica ambientale (o fisica dell’edificio); - Conoscenza sulle principali tecnologie di involucro opaco e trasparente e sui materiali finalizzata al conseguimento dei requisiti fisico-tecnici; - Conoscenza sulle proprietà fisico-tecniche dei materiali; - Conoscenza sui metodi numerici e analitici di progettazione fisico-tecnica e impiantistica; - Conoscenza sulle metodologie di verifica sperimentale in laboratorio e in campo dei requisiti fisico-tecnici; e abilità: - Identificare i requisiti fisico-tecnici da verificare in fase di progettazione di un edificio in funzione della destinazione d’uso; - Definire la forma e la dimensione degli ambienti di un edificio in relazione al rispetto dei requisiti fisico-tecnici; - Scegliere i materiali, i componenti dell’involucro edilizio e i rivestimenti in relazione al rispetto dei requisiti fisico-tecnici; - Applicare metodi numerici e analitici di progettazione fisico-tecnica; - Valutare criticamente l’efficacia fisico-tecnica di una o più soluzioni progettuali; - Scegliere la soluzione progettuale che soddisfa contemporaneamente i diversi requisiti fisico-tecnici;
This teaching is aimed at providing architects with a basic knowledge of building physics phenomena linked to design process. Students acquire the knowledge required to dialogue with the various disciplinary skills, which operate in this process. During the teaching, students have the chance to test their achieved knowledge through a specific design activity. In particular, at the end of the program students will acquire the following: - Knowledge of thermal building physics concepts; - Knowledge of building physics design requirements; - Knowledge of technical regulations and legislation related to building physics; - Knowledge of numerical and analytical methods for building physics and HVAC design; - Knowledge of methodologies for experimental verification of building physics requirements in laboratory and in the field; and abilities: - Identify building physics requirements, to be verified during the design process according to building use; - Define the shape and the rooms dimensions of a building according to building physics requirements; - Choose materials, envelope components and cladding materials, respecting building physics requirements; - Apply numerical and analytical methods for building physics design; - Critically review of various design solutions from a building physics point of view; - Choose the design solution that satisfies at the same time the various building physics requirements.
Per poter efficacemente frequentare l’insegnamento lo studente deve avere buone conoscenze di base in tema di Fisica Tecnica Ambientale (illuminazione, acustica e climatizzazione), già acquisite nel primo livello di laurea. In particolare si ritengono già acquisite le seguenti conoscenze: - - Fondamenti di fluidodinamica, termodinamica e trasmissione del calore; - - Principi di termofisica dell’edificio; - - Principali materiali e tecnologie edilizie impiegati per controllare i fenomeni di carattere energetico. e abilità: - - Capacità di operare scelte consapevoli in relazione al progetto fisico-tecnico dell’edificio; - - Capacità di valutare le prestazioni e di verificare i principali requisiti termo-igrometrici ed energetici dell’involucro edilizio e dell’ambiente confinato.
Students are requested to have the basic concepts of building physics applied to indoor environment (lighting, acoustics and air-conditioning), already achieved during the bachelor degree. In particular, the following knowledge is considered as achieved: - Basics of fluid-dynamics, thermodynamics, heat and mass transfer, lighting and acoustics; - Principles of thermal building-physics; - Main materials and construction technologies used for keeping under control the above-mentioned energy phenomena. and abilities: - Ability to make conscious choices related to the building physics design; - Ability to calculate performance and to verify the main thermal-hygrometric, energy, lighting and acoustic requirements related to the building envelope and to the indoor environment.
L’insegnamento viene svolto proponendo agli studenti alcune delle problematiche fisico-tecniche ricorrenti in sede di progettazione degli edifici e fornendo, per ciascuna di esse, sia una chiave di lettura fisico tecnica sia una metodologia per l’approfondimento e la ricerca di soluzioni tecnologiche idonee a soddisfare le esigenze di qualità e comfort ambientale, contenendo i consumi energetici da fonte non rinnovabile e rispettando i requisiti di legge. L’insegnamento è da 6 crediti (60 ore). Le ore destinate alle lezioni sono circa 38, mentre le ore destinate all’attività progettuale in aula (esercitazioni svolte dal docente e revisioni) sono circa 22. Il carico totale di studio per questo modulo di insegnamento è compreso tra 150 e 180 ore, ossia tra 25 e 30 ore per credito. Ciò include le ore in classe, il completamento dell’attività progettuale, lo studio. Il Laboratorio Disciplinare tratta in particolare i seguenti argomenti: - Azzeramento (2 ore); - La caratterizzazione del clima esterno e le variabili meteoclimatiche ai fini del progetto termico invernale ed estivo e del calcolo di stima dei consumi energetici (4 ore); - I requisiti ambientali riguardanti il comfort termico, il progetto e la misura del comfort termico (3 ore); - I requisiti ambientali riguardanti la qualità dell’aria interna, la ventilazione naturale ed artificiale (2 ore); - Il calcolo del carico termico di progetto invernale (UNI EN 12831, 2 ore) - Il calcolo dei fabbisogno di energia per la climatizzazione invernale ed estiva attraverso il metodo quasi-stazionario UNI/TS 11300-1 (3 ore); - Il quadro legislativo e normativo nel settore dell’energetica edilizia; la certificazione energetica; le verifiche di legge (2 ore); - Gli impianti di riscaldamento, di raffrescamento e di condizionamento dell’aria (6 ore); - I sistemi energetici a servizio degli edifici, alimentati con fonti energetiche rinnovabili e non, e l’uso razionale dell’energia (6 ore); - I sistemi solari attivi: solare termico (metodo f-chart) e solare fotovoltaico (UNI/TS 11300-4) (4 ore); - I principi per la progettazione di edifici a energia quasi zero (nearly Zero Energy Building): la valutazione del fabbisogno di energia primaria e della quota di energia da fonti rinnovabili (UNI/TS 11300-5) (4 ore). Con riferimento alle tematiche trattate nel Laboratorio, ad ogni studente si chiede di effettuare valutazioni fisico-tecniche su un progetto di architettura mediante strumenti di calcolo manuale e automatico messi a sua disposizione. Le valutazioni fisico-tecniche si configurano come attività progettuali specifiche in ambito energetico. L’attività progettuale verte, in particolare, sul calcolo del carico termico di progetto invernale (UNI EN 12831, 4 ore), sul calcolo dei fabbisogni di energia per riscaldamento e raffrescamento (7 ore), sul calcolo della produzione di energia da solare termico e fotovoltaico (6 ore) e sul fabbisogno globale di energia primaria per la climatizzazione e la produzione dell’acqua calda sanitaria ed i bilanci energetici complessivi di un edificio (9 ore). L’analisi critica dei risultati di tali valutazioni, che lo studente sarà chiamato a svolgere in sede d’esame, dimostrerà l’acquisizione delle comptenze richieste.
Some building physics issues will be proposed to the students, which appear with frequency during design process. For each issue, professors provide a building physics interpretation of the topic and a methodology for an in-depth examination of the problem, in order to identify the best technological solutions according to regulations and indoor comfort requirements. The teaching is a 6 credit program (60 hours). 38 hours are destined to lectures, while about 22 hours are for the design activity (exercises given by professors and time dedicated to review design activity). For this teaching, the total study load range is between 150 and 180 hours (between 25 and 30 hours per credit), which includes attending lessons, design activity and study. In particular, the following topics are covered: - The outdoor climate characterization for the winter design, the summer design and the yearly energy simulation; - Design requirements related to indoor air quality and thermal comfort; - The heating design load calculation (UNI EN 12831); - The energy use for heating and cooling calculation through quasi-steady state models (UNI/TS 11300-1); - Energy legislation and regulation for buildings, the legislative requirements; - Heating and cooling systems, air-conditioning systems for the indoor environment; - Building energy systems, energy sources (renewable and non-renewable), rational use of energy; - Solar active systems: solar collectors (f-chart method) and solar photovoltaic (UNI/TS 11300-4); - Principles for nearly Zero Energy Building design: the primary energy use and the renewables cover factor (UNI/TS 11300-5). Considering the topics covered during the program, each student has to make evaluations related to building physics regarding an architectural project with the support of manual calculation or automatic tools. These evaluations represent design activities specifically related to energy efficient buildings and systems. Critical analysis on evaluation results demonstrates that students have achieved the ability to face building physics topics during the design phase; they will reach this goal in an autonomous way, consciously and with the competence typical of an architect.
Poiché la capacità di applicare le conoscenze acquisite viene sviluppata nello svolgimento di un’attività progettuale specifica mediamente complessa, compatibilmente con i vincoli logistici, si propongono temi progettuali che richiedono di essere sviluppati anche in gruppo, con gruppi di lavoro formati da tre o quattro studenti. Al fine di facilitare gli studenti nell’esecuzione dell’attività progettuale sono previste esercitazioni numeriche in aula, svolte dai docenti, o dagli studenti con l’assistenza dei docenti, riguardanti gli argomenti trattati nell’insegnamento. Le revisioni degli elaborati sono effettuate preferibilmente nell’orario di lezione, anche se sono possibili verifiche in altri giorni e orari concordati con gli studenti. Le verifiche degli elaborati per i diversi gruppi sono fissate previo appuntamento. Sono previste un massimo di quattro revisioni per gruppo di lavoro, che si concludono entro la fine delle lezioni. Ciascun gruppo redige una relazione di progetto in cui sono raccolti i requisiti di progetto, gli schemi e i disegni atti a rappresentare le soluzioni adottate, i calcoli, i risultati e le conclusioni. Ogni gruppo riporta in forma sintetica i requisiti, le soluzioni progettuali, i risultati e le conclusioni su una relazione scritta da illustrare all’esame. Può essere fornita assistenza in aula da parte di un esercitatore, oltre al docente. Per particolari situazioni, il docente può essere disponibile su appuntamento (e-mail) per chiarimenti sulle lezioni. É consigliato l’uso di EXCEL o di MATLAB, è richiesto l’uso di strumenti di disegno. Entro la fine del periodo didattico nel quale si svolge l’insegnamento gli studenti terminano l’elaborato progettuale e lo portano in discussione in un qualsiasi appello delle sessioni di esame dell’anno accademico di riferimento. Non è più possibile effettuare revisioni dell’elaborato con il docente oltre la durata dell’insegnamento.
The development of a specific design activity is required in order to apply the achieved knowledge. Design topics could be carried out as a teamwork, with three or four students, or by a single student. In order to help students with their design activity, professors provide numerical exercises on topics covered during the teaching. Preferably, work reviews take place during lesson time, even though checks could be possible on other days and times, arranged with the professors, by appointment. Each work group has a maximum of four reviews, which will be concluded by the end of the lessons. Every group is required to write a report, where the following data are collected: design requirements, schemes and sketches representing the adopted solutions, calculations, results and conclusions. In addition, they have to create a power point presentation, where requirements, project solutions, results and conclusions are reported in a synthetic form. The power point presentation will be illustrated during the final exam. In the classroom there could also be a tutor to help the students. For particular situations, the professor will be at students¡¦ disposal for any clarification about lessons, only by appointment (e-mail). The use of spreadsheets (Excel) is recommended for calculations; the use of drawing tools is also required. By the end of the teaching, students will complete the design work and they will be able to discuss it at each exam date of the academic year. After the end of the lessons, no more reviews with the professors will be possible.
Il docente utilizza regolarmente presentazioni ppt che sono caricate in rete, sulla pagina dell’insegnamento, prima delle lezioni. Documenti estesi preparati dal docente sui singoli argomenti costituiscono ulteriore materiale didattico. Per la preparazione di base si consigliano i seguenti testi: o L.Stefanutti (a cura di), Manuale degli Impianti di Climatizzazione, Tecniche Nuove, 2007, in particolare i capitoli 6, 7, 8, 10, 12, 14.6, 15, 17, 26, 28, 33 e 34. o V.Corrado, E.Fabrizio, Fondamenti di termofisica dell’edificio e climatizzazione, CLUT, 2009 (II edizione), in particolare i capitoli 4, 7 ed 8. o V.Corrado, E.Fabrizio, Applicazioni di termofisica dell’edificio e climatizzazione, CLUT, 2009 (II edizione), in particolare i capitoli 5, 6, 7 ed 8. o V.Corrado, S.Paduos, La nuova legislazione sull’efficienza energetica degli edifici_Requisiti e metodi di calcolo, CELID, 2010 (II edizione) Lo studente che intende approfondire la materia di insegnamento può far riferimento ai seguenti testi: o L.Stefanutti (a cura di), Manuale degli Impianti di Climatizzazione, Tecniche Nuove, 2007, in particolare capitoli 11, 13, 23, 24, 27 e 28. o M. Filippi, E. Fabrizio (a cura di), Introduzione alla simulazione termoenergetica dinamica degli edifici, Editoriale Delfino, 2012. o Y. Cengel Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2009 o Rehva Guidebooks on HVAC Systems developed by Rehva (European Federation of Air Conditioning) o ASHRAE Fundamentals Handbook, ASHARE (American Society of Air Conditioning) o ASHRAE Systems and Equipement Handbook, ASHARE (American Society of Air Conditioning) I riferimenti relativi alla letteratura tecnica ed alle normative cogenti e volontarie, nonché quelli relativi alla produzione industriale di componenti e sistemi tecnologici sono comunicati a lezione dal docente. Lo studente è comunque invitato a visitare il Centro di Documentazione presso il Laboratorio di Analisi e Modellazione dei Sistemi Ambientali (LAMSA) nella sede "Galileo Ferraris" (http://www.lamsa.polito.it/contatti).
Usually, professors use ppt presentations, which are uploaded on the teaching portal, before the lessons. Extended documents on single topics, prepared by professors, form additional teaching material. For the basic knowledge, students can refer to the following chapters: o L.Stefanutti (a cura di), Manuale degli Impianti di Climatizzazione, Tecniche Nuove, 2007, in particular chapters 6, 7, 8, 10, 12, 14.6, 15, 17, 26, 28, 33 e 34. o V.Corrado, E.Fabrizio, Fondamenti di termofisica dell’edificio e climatizzazione, CLUT, 2009 (II edizione), in particular chapters 4, 7 ed 8. o V.Corrado, E.Fabrizio, Applicazioni di termofisica dell’edificio e climatizzazione, CLUT, 2009 (II edizione), in particular chapters 5, 6, 7 ed 8. o V.Corrado, S.Paduos, La nuova legislazione sull’efficienza energetica degli edifici_Requisiti e metodi di calcolo, CELID, 2010 (II edizione). For further readings: o L.Stefanutti (a cura di), Manuale degli Impianti di Climatizzazione, Tecniche Nuove, 2007, in particolare capitoli 11, 13, 23, 24, 27 e 28. o M. Filippi, E. Fabrizio (a cura di), Introduzione alla simulazione termoenergetica dinamica degli edifici, Editoriale Delfino, 2012. o Y. Cengel Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2009 o Rehva Guidebooks on HVAC Systems developed by Rehva (European Federation of Air Conditioning) o ASHRAE Fundamentals Handbook, ASHARE (American Society of Air Conditioning) o ASHRAE Systems and Equipement Handbook, ASHARE (American Society of Air Conditioning) In addition, during the lessons, other bibliography related to technical literature, to regulations and to industrial production of technological components and systems, will be communicated. It is also suggested that the students visit the Documentation Centre ¡§Laboratorio di Analisi e Modellazione dei Sistemi Ambientali¡¨ (LAMSA), housed in "Galileo Ferraris" (http://www.lamsa.polito.it/contatti).
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Il controllo dell’apprendimento avviene attraverso un colloquio orale durante il quale si discute l’attività progettuale dal singolo allievo, dove vengono specificamente verificate le conoscenze acquisite dal singolo studente sui contenuti degli elaborati. Ad ogni studente saranno poste, individualmente, un minimo di 2 domande specifiche sull’attività esercitativa di gruppo, e la valutazione massima sarà pari a 30/30. Lo studente dovrà anche sostenere - nella medesima giornata - un secondo colloquio orale sui fondamenti teorici del corso, che nel caso di numero di iscritti superiore a 15 sarà sostituito da una prova scritta con 3 domande a risposta aperta. La valutazione massima sarà pari a 30/30. Non si potrà consultare alcun materiale didattico durante le prove. Per la parte esercitativa, la votazione finale si baserà sugli obiettivi raggiunti in termini di correttezza delle scelte tecniche operate, sulla correttezza dei calcoli di progetto, sulla verifica dei requisiti di legge, e sulle conoscenze acquisite dal singolo studente. Per la parte di fondamenti teorici, la valutazione si baserà sui contenuti delle risposte fornite, sulla loro estensione e profondità e sulla terminologia utilizzata. La media delle votazioni sull’attività progettuale ed esercitativa e sulla parte dei fondamenti teorici costituirà il voto finale dell’esame in trentesimi. La lode sarà assegnata in caso di particolare chiarezza espositiva e pertinenza delle risposte in una o entrambe le prove.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
The exam will consist of an oral test during which the design activity carried out by each student in order to verify the competences acquired on the report. At least two questions will be asked to each student and the maximum mark will be 30/30. Each student is also asked to do - during the same day - a second oral examination on the fundamentals and theory knowledge of the lectures. This oral examination may be substituted, in case of more than 15 students, by a written test with three open questions. The maxumum mark will be 30/30. It will be not possible to bring or to recur to any text. For the design exercise, the final mark will be based on the objectives achieved in terms of the correctness of the technical choices, correctness of the project calculations, verification of the legal requirements, and on the knowledge acquired by each student. For the part of fundamentals, the mark will be based on the contents of the answers provided, their extent and depth and the terminology used. The average of the marks on the design exercise and fundamentals will constitute the final mark of the exam in thirtieths. The laude will be awarded in case of particular clarity and relevance of the answers in one or both tests.


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
m@il