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PORTALE DELLA DIDATTICA

Progettazione energetico-ambientale dell'edificio

01TWCNC, 01TWCND

A.A. 2023/24

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica E Nucleare - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/11 8 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2021/22
Il corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali e di sviluppare le capacità progettuali nell’ambito del comportamento termo-fisico degli edifici, con particolare attenzione alla valutazione dei requisiti qualitativi dell’ambiente interno (comfort termoigrometrico e qualità dell’aria), delle prestazioni energetiche ed allo studio, analisi e dimensionamento dei sistemi edificio-impianto. Il corso si articola in lezioni, esercitazioni numerico/progettuali (che saranno svolte in aula e/o nei laboratori informatici) ed esercitazioni sperimentali.
The course will provide the fundamental knowledge and help developing the design skills in the field of the thermal building physics. We will devote specific attention to the evaluation of the indoor environmental quality requirements (thermo - hygrometric comfort and air quality), energy performance and the study, analysis and sizing of systems-building assemblies. The course consists of lessons, numerical/design exercises (carried out in the classroom and/or in computer labs) and laboratory experiences.
Il corso è mirato a fornire la conoscenza dei principi, degli strumenti di valutazione quantitativa, dei dati di riferimento fondamentali e delle tecnologie nell’ambito della termofisica dell’edificio. Un focus sarà dedicato ai concetti di Zero Energy Buildings (ZEB) ed alle strategie per migliorare: l’efficienza energetica degli edifici, lo sfruttamento delle energie rinnovabili a scala di edificio e l’implementazione di tecnologie passive per la climatizzazione. Al termine del corso lo studente sarà in grado di: • determinare i requisiti per la corretta progettazione del sistema edificio-impianto ai fini del controllo dell’ambiente interno e dell’efficienza energetica (comfort termoigrometrico, qualità dell’aria, ventilazione, requisiti dei componenti di involucro edilizio); • definire i carichi termici di progetto per il riscaldamento e la climatizzazione estiva; • ottimizzare la prestazione energetica degli edifici e la qualità dell’ambiente interno; • impiegare strumenti di valutazione quantitativa in ambito normativo ed affrontare la modellazione energetica di edifici multizona all’interno di un software di simulazione termoenergetica dinamica. • progettare interventi di retrofit energetico e di implementazione di tecnologie passive e ZEB/nZEB ; • gestire e comunicare nell'ambito professionale la progettazione energetica degli edifici e gli interventi di efficientamento energetico.
The course will teach the fundamental principles, the quantitative assessment tools and the main reference data in the field of building physics. A focus will be dedicated to the concept of Zero Energy Building (ZEB) and strategies to improve: the energy efficiency of buildings, renewable energy sources exploitation and the implementation of passive solution technologies for air conditioning. At the end of the course, the student will be able: • To determine the requirements for the correct design of the building and technical system in order to control the internal environment and energy efficiency (thermal comfort, air quality, ventilation, requirements of the building envelope components); • To calculate the design thermal loads for both space heating and cooling; • To optimize the energy performance of buildings and the quality of the indoor environment; • To use quantitative assessment tools following the normative standards and to address the energy modeling of multizone buildings within a transient energy simulation tool. • To plan energy retrofit renovations, implementing technologies for reaching the nZEB target; • To manage and to communicate the energy design of buildings in the professional field.
Si richiede la capacità di applicare gli strumenti di Matematica e Fisica acquisiti nella laurea triennale e di applicare le conoscenze acquisite nei corsi di Termodinamica e Trasmissione del Calore e Fisica dell’Edificio e Climatizzazione.
It is required the ability to apply the Mathematics and Physics tools learnt during the three-year degree and to apply the knowledge gained in the courses of Thermodynamics and Heat Transmission and Building Physics and Air Conditioning.
Il programma verte sui seguenti argomenti principali: • Il bilancio termico e di massa dell’ambiente e dell’edificio; • La soluzione del bilancio termico in regime invernale - determinazione del carico di progetto • La soluzione del bilancio termico in regime estivo - determinazione del carico di progetto • Software di simulazione termoenergetica dinamica degli edifici e loro utilizzo pratico a fini progettuali (principi di base per il calcolo dei carichi termici, modellazione geometrica e zonizzazione termica, standardizzazione dei dati di input e dei profili delle condizioni al contorno, analisi dei risultati e reportistica, processi di ottimizzazione basati sulla simulazione). • Analisi termo-energetica delle prestazioni dei componenti di involucro (componenti opachi, trasparenti e ponti termici); • Tecnologie e materiali innovativi per i componenti di involucro (componenti opachi, trasparenti e ponti termici); • Le variabili meteoclimatiche per la progettazione termoenergetica degli edifici e degli impianti di climatizzazione: gli anni tipo (TMY), le condizioni di progetto invernali ed estive • Fondamenti di comfort termo-igrometrico: bilancio termico del corpo umano, metodo del PMV, comfort termico adattativo secondo UNI EN ISO 7730 e lo standard ASHRAE 55; • Introduzione alla valutazione della qualità degli ambienti interni (IEQ – Indoor Environmental Quality): lo standard EN 16798-1; • Qualità dell’aria indoor: classificazione degli inquinanti e principali inquinanti indoor/outdoor, valutazione della qualità dell’aria con metodi oggettivi e soggettivi, approccio normativo prescrittivo e prestazionale: UNI EN 16798-3, UNI 10339 and ASHRAE 62; • Tecniche di controllo della qualità dell’aria, filtrazione e fondamenti di ventilazione; • Sistemi di ventilazione naturale e meccanica: tecnologie e metodi di analisi; • Strategie e tecnologie per il passive cooling e heating degli edifici • Sviluppo di misure sperimentali in relazione a: IAQ, ventilazione, comfort termoigrometrico, prestazioni termofisiche dei componenti di involucro edilizio; • Sviluppo di un'esercitazione progettuale di concerto con il corso "Progettazione di impianti termotecnici" - 01TWHND (collocato al primo semestre dell'anno successivo).
The course programme will cover the following main topics: • The thermal and mass balance of the single enclosures and of the whole building; • The solution of the thermal balance in winter condition - determination of the design load (according to the procedure in UNI EN 12831); • The solution of the thermal balance in summer condition - determination of the design load (through the use of simulation software and simplified methodologies); • Transient energy simulation software for the assessment of buildings energy performance and their application for design purposes (basic principles for the calculation of thermal loads, geometric modeling and thermal zoning, input data management and schedules, boundary conditions, analysis of results, simulation-based optimization processes). • Thermo-energetic analysis of the performance of the envelope components (opaque, transparent components and thermal bridges); • Innovative technologies and materials for envelope components (opaque elements, transparent components and thermal bridges); • Weather data for the energy design of buildings and air conditioning systems: the Typical Meteorological Year (TMY), the winter and summer design day conditions • Fundamentals of thermo-hygrometric comfort: thermal balance of the human body, PMV method, adaptive thermal comfort, UNI EN ISO 7730 and ASHRAE 55 standards; • Introduction to the assessment of the quality of the indoor environment (IEQ - Indoor Environmental Quality): the standard EN 16798-1; • Indoor air quality: classification of pollutants and main pollutants indoor/outdoor, assessment of air quality with objective and subjective methods, prescriptive and performance regulatory approach: UNI EN 16798-3, UNI 10339 and ASHRAE 62; • Air quality control techniques and ventilation fundamentals; • Ventilation strategies and systems: technologies and methods of analysis; • Strategies and technologies for passive heating and cooling of buildings; • Development of experimental measures in relation to: IAQ, ventilation, thermos-hygrometric comfort, thermo-physical performance of building envelope components; • Development of a design exercise in conjunction with the course "Design of thermal systems" - 01TWHND (in the first half of the next year).
Le esercitazioni presentano una forte connotazione applicativa e consistono nello sviluppo del progetto termofisico di un edificio mediante software di simulazione termoenergetica e modelli numerici semplificati. Per l’edificio oggetto di studio si svilupperanno: il progetto termofisico dei componenti di involucro, il calcolo dei carichi termici di progetto invernale ed estivo, la valutazione dell’impatto di soluzioni progettuali diverse ed ottimizzate, l’analisi del comfort termoigrometrico e dell’IAQ. Questa esercitazione progettuale è fortemente integrata con il corso "Progettazione di impianti termotecnici" - 01TWHND (collocato al primo semestre del II anno) e costituirà la base di partenza per lo sviluppo di una corrispondente esercitazione all'interno del medesimo insegnamento. Le esercitazioni sperimentali verteranno: sulla misura del PMV e delle variabili microclimatiche indoor, sulla qualità dell’aria/ventilazione/Filtrazione, sulle tecniche con gas traccianti, sui test di pressurizzazione per la misura della tenuta all’aria dell'involucro edilizio. Queste esperienze progettuali e pratiche dovranno essere raccolte - a fine corso - in un “book” che lo studente dovrà portare in occasione della prova orale. La relazione di progetto dovrò essere stilata immaginandola come una "relazione di calcolo di accompagnamento al progetto", includendo quindi nelle appendici anche il materiale tecnico illustrativo di tutti i prodotti/componenti che sono stati scelti per lo sviluppo del progetto stesso. Le relazioni relative alle prove sperimentali dovranno riportare: una descrizione sintetica, ma esaustiva, delle procedure di test/misura, una descrizione delle procedure di elaborazioni dei dati utilizzate, la presentazione dei risultati ed una breve discussione critica.
The course exercises are characterized by a design-oriented approach and consist in the development of a thermophysical project of a new building and/or of an existing building by means of a software tool and simplified numerical models. On the case-study building, it will be requested to develop: the thermophysical design of the envelope components, the calculation of the winter and summer thermal loads needed for the sizing stage, the evaluation of the thermohygrometric comfort and the IAQ assessment. The design exercise is strongly integrated with the course "Design of thermal systems" - 01TWHND (taught in the first semester of the second year) and will be the starting point for the development of the corresponding exercise within the same course. Experimental exercises will focus on: measurement of PMV and indoor microclimate variables, air quality/ventilation, tracer gas techniques, pressurization tests to measure the airtightness of the building envelope. These design and practical experiments must be collected - at the end of the course - in a "book" that the student must bring at the oral test. The project report must be prepared having in mind that it will be considered as a "calculation report accompanying the project", thus including in the appendices also the technical illustrative material of all the products/components that have been chosen for the development of the project itself. The experiments reports should contain a brief but comprehensive description of the test/measure procedures, a description of the data processing procedures, the presentation of the results, and a brief critical discussion.
Il corso è articolato in 80 ore, suddivise in lezioni teoriche, esercitazioni a carattere progettuale, esercitazioni sperimentali, esercitazioni pratiche con uso di software di simulazione (freeware), interventi seminariali su argomenti specifici.
The course is made up by 80 hours, divided into theoretical lessons, design exercises, experimental exercises, and practical exercises with the use of simulation software (freeware), seminars on specific topics.
Materiale, slide, riferimenti a norme e dispense distribuite dai docenti. Slide del progetto IDES-EDU (http://proftrac.eu/training-material/search-training-material.html). Materiale per approfondimenti e ripasso: • Corrado V., Fabrizio E., “Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione”, CLUT, 2012, Torino • Stefanutti L., “Manuale degli impianti di climatizzazione”, ISBN 978-88-481-1884-2, Editore Tecniche Nuove, 2007. • ASHRAE, “Handbook of Fundamentals”, ASHRAE, 2017. • Spietler J., “Load Calculation Applications Manual”, ASHRAE, 2009. • EnergyPlus, “Getting started with EnergyPlus” – Documentation of the software tool • AICARR, “Manuale d’ausilio alla progettazione: Miniguida AICARR (III Edizione)”, ISBN: 978-88-95620-56-5, MILANO: AICARR, 2010. • Capozzoli A., Corrado V., Gorrino A., Soma P., “Atlante nazionale dei ponti termici”, Edilclima, 2011 • Corrado V., Paduos S., “La nuova legislazione sull’efficienza energetica degli edifici. Nuova edizione”, Editore CELID, 2010. • http://download.rockwool.it/media/115586/brochure%20dm%20web.pdf
Material, slides, references to technical standards and handouts provided by the teaching staff. Slides of the IDES-EDU (http://proftrac.eu/training-material/search-training-material.html) project. Material for in-depth analysis and review: • Corrado V., Fabrizio E., “Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione”, CLUT, 2012, Torino • Stefanutti L., “Manuale degli impianti di climatizzazione”, ISBN 978-88-481-1884-2, Editore Tecniche Nuove, 2007. • ASHRAE, “Handbook of Fundamentals”, ASHRAE, 2017. • Spietler J., “Load Calculation Applications Manual”, ASHRAE, 2009. • EnergyPlus, “Getting started with EnergyPlus” – Documentation of the software tool • AICARR, “Manuale d’ausilio alla progettazione: Miniguida AICARR (III Edizione)”, ISBN: 978-88-95620-56-5, MILANO: AICARR, 2010. • Capozzoli A., Corrado V., Gorrino A., Soma P., “Atlante nazionale dei ponti termici”, Edilclima, 2011 • Corrado V., Paduos S., “La nuova legislazione sull’efficienza energetica degli edifici. Nuova edizione”, Editore CELID, 2010. • http://download.rockwool.it/media/115586/brochure%20dm%20web.pdf
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale individuale;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Individual project;
L’esame prevede una prova scritta ed una orale. La prova scritta è costituita da: • una parte di teoria con domande aperte a risposta sintetica su argomenti introdotti a lezione ed esercitazione; • Un esercizio numerico articolato in più punti. La parte di teoria (I parte) ha una durata di 30 min. Durante questa parte non è consentito l’uso di alcun materiale a supporto. L’esercizio numerico (II parte) ha una durata di 1 ora. Durante questa parte è consentito l’utilizzo di dispense, libri appunti, norme e formulari (da portare con sé). Ciascuna delle 2 parti dello scritto vale 16 punti (totale 32 = 30 e lode). Se la votazione dello scritto è positiva (superiore a 15/30) si può accedere all’orale dove i candidati esporranno le esercitazioni svolte nel corso del semestre (approfondimento delle esercitazioni di progetto) giustificandone i risultati sulla base delle conoscenze acquisite nel corso (all’orale potranno anche essere chiesti approfondimenti di teoria e chiarimenti/approfondimenti in relazione al compito scritto). Scritto ed orale devono essere obbligatoriamente sostenuti all’interno del medesimo appello (N.B.: in genere la prova scritta e l’orale non sono effettuati nel corso della medesima giornata). Il voto d’esame risulta dalla media pesata fra scritto (che conta 2/3) ed orale (che conta 1/3). Se il voto dell’orale non risulta sufficiente (almeno 15/30) decade anche la validità del voto dello scritto. All’orale occorre presentarsi con un “book” che ordina e raccoglie le esercitazioni numeriche, progettuali e sperimentali condotte e/o assegnate durante il corso. Questo book sarà utilizzato come base per condurre la discussione durante la prova orale.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Individual project;
The exam consists of a written test and a compulsory oral test. The written test consists of: I) a part of theory with open questions with synthetic answers on topics taught during lesson and exercise lectures; II) a numerical exercise with several points to answer. The theoretical part (part I) lasts 30 min. During this part, the use of any kind of support (text, notes, books, standards, ....) is not allowed. The numerical exercise (part II) lasts 1 hour and 30 min. During this part, students may use: notes, slides, text books and standards, .... (we warmly suggest students to take with them standards and all the material that they consider helpful for doing the exercise). Each part is evaluated maximum 16 points (total 32 = 30 cum laude). If the total score of the written part is equal or higher than 15/30 the written test is considered passed and the student can access to the oral examination. During the oral text the students will illustrate and explain the design exercises and the relations of the experiential tests done during the semester, justifying the outcomes on the base of the knowledge acquired during the lectures (during the oral examination some insights of theory and clarification about the written tests may also be asked to the students). Part I and II must be - mandatory - done simultaneously during the same exam round. The final score of the exam results from the weighted average between the written part and oral part ( Final score = 2/3 Written Part + 1/3 Oral Part). Should the oral part not be sufficient (less than 15/30), then the exam is failed and the student must repeat again also the written part. At the oral test the student must come with her/his copy of the “book” (described in detail in the "Note" section) that collects all the relations on numerical and design exercise, experimental/lab tests assigned during the course. This book will be used as the basis to conduct the oral dissertation .
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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