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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fisica dell'edificio e climatizzazione

01TWTMK

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Energetica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 58.5
Esercitazioni in aula 19.5
Esercitazioni in laboratorio 2
Tutoraggio 40
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Capozzoli Alfonso - Corso 2 Professore Associato ING-IND/11 46.5 19.5 6 0 1
Tronville Paolo Maria - Corso 1 Professore Associato ING-IND/11 46.5 19.5 12 0 1
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/11 8 B - Caratterizzanti Ingegneria energetica
2019/20
Il corso introduce il bilancio energetico di un edificio e il calcolo del suo fabbisogno energetico per riscaldamento, climatizzazione, ventilazione e illuminazione. Si affrontano anche le metodologie per il calcolo della potenza di picco richiesta dagli impianti di climatizzazione. L’involucro edilizio e le partizioni interne sono analizzati anche dal punto di vista delle prestazioni acustiche in modo da garantire il soddisfacimento dei requisiti di legge. Si Illustrano le principali tipologie di impianti per la climatizzazione, e si forniscono le basi conoscitive dei sistemi di illuminazione naturale e artificiale e le relative tipologie impiantistiche.
The course introduces the energy balance of a building and the calculation of its energy demand for heating, air conditioning, ventilation and lighting. It tackles also the calculation of heating and cooling loads of buildings. The building envelope and the interior walls are characterized also from the point of view of the acoustic performance, in order to comply with the law requirements. The course describes the most common types of HVAC systems and provides some basic information about natural and artificial lighting sources and related systems.
Conoscenza dei metodi di calcolo del fabbisogno energetico e della potenza di picco richiesta agli impianti di climatizzazione e ventilazione. Capacità di calcolare i termini del bilancio energetico in regime invernale ed estivo: dispersioni/apporti di energia termica per trasmissione e per ventilazione, apporti endogeni e solari, principali criteri da adottare per ridurre il fabbisogno energetico. Conoscenza di principi fondamentali, tipologie, caratteristiche operative e prestazioni degli impianti di climatizzazione. Capacità di valutare i requisiti acustici passivi di un edificio e di fare scelte progettuali in relazione alle prestazioni dei componenti ed alla correzione acustica degli ambienti. Capacità di dimensionare in prima approssimazione un impianto di illuminazione artificiale e valutare il contributo dell’illuminazione naturale.
Knowledge of calculation methods concerning energy demand and peak loads of HVAC systems for serving buildings. Ability to calculate the terms of the energy balance during the heating/cooling season: transmission and ventilation losses/gains, solar and internal heat gains, and main criteria adopted to reduce energy consumption. Ability to evaluate building passive acoustic requirements and to make design choices depending on components performance and on the acoustic correction of the environment. Knowledge of the fundamentals and operating principles of HVAC systems. Ability to size roughly an artificial lighting system and to evaluate the contribution given by natural lighting.
Fondamenti di termodinamica e trasmissione del calore.
Thermodynamics and Heat Transfer fundamentals.
Il corso è strutturato secondo quattro moduli di seguito declinati nel dettaglio. Termofisica dell’edificio (18 ore di lezioni e esercitazioni) Caratterizzazione dello scambio termico dell’involucro edilizio. Tipologie e caratteristiche dell’involucro opaco. Prestazioni dell’involucro trasparente e tipologie di vetri. Calcolo del fabbisogno energetico di un edificio per il controllo termoigrometrico (caso invernale ed estivo). Calcolo dei carichi termici ambientali in regime invernale. Climatizzazione (32 ore di lezioni, esercitazioni e laboratorio) Requisiti termoigrometrici e di qualità dell’aria negli ambienti interni. Sistemi e componenti per il controllo del microclima in base alla funzione svolta e al fluido termovettore utilizzato. Caratteristiche operative e configurazioni tipiche di varie tipologie di impianto (riscaldamento, ventilazione e climatizzazione). Distribuzione ed estrazione dell’aria in ambiente. Macchine ad assorbimento per la produzione del fluido freddo. Cenni sul monitoraggio del consumo energetico e il controllo degli impianti. Fondamenti di acustica (18 ore lezioni, esercitazioni e laboratorio) Grandezze fondamentali acustiche e unità di misura. Campo sonoro libero, confinato e semiriverberato. Acustica fisiologica e audiogramma normale. Requisiti e metodi di valutazione del comfort acustico. Requisiti acustici passivi e valutazione del disturbo da rumore. Normativa di riferimento. Controllo del rumore negli impianti e correzione acustica degli ambienti chiusi. Fondamenti di illuminotecnica (12 ore di lezioni ed esercitazioni) Grandezze fondamentali illuminotecniche e unità di misura. Requisiti ambientali e impiantistici nel caso di illuminazione artificiale. Tipologie di sorgenti luminose artificiali e di apparecchi illuminanti. Metodi semplificati per il calcolo dell’illuminazione artificiale. Requisiti e metodi di valutazione del comfort visivo. Sistemi per l’illuminazione naturale di spazi confinati: Requisiti ambientali e tecnologie di controllo. Metodi semplificati per il calcolo dell’illuminazione naturale.
The course is organized in four modules as detailed here below: Building thermophysics (18 hours of lectures and exercises) Characterization of heat transfer through building enclosure. Opaque building envelope types and characteristics. Transparent building envelope performance and glass types. Calculation of the energy needed by a building to control air temperature and humidity (winter and summer time). Calculation of heating loads. Air-conditioning (32 hours of lectures, exercises and laboratory) Thermal comfort and air quality requirements for indoor environments. Systems and components for the control of microclimate based on the task performed and on the fluid used to condition the environment. Operating characteristics and typical configuration of different types of systems (heating, ventilation and air conditioning). Air distribution and extraction from the environment. Absorption systems for cold generation. Overview of energy use monitoring and control systems. Fundamentals of Acoustics (18 hours of lectures, exercises and laboratory) Acoustic fundamental physical quantities and units. Free sound field, confined field and semi-reverberated field. Physiological acoustics and standard audiogram. Requirements and methods for the evaluation of the acoustic comfort. Passive acoustic requirements and evaluation of noise disturbance. Standardization references. Control of noise for HVAC systems and indoor acoustic correction. Fundamentals of Lighting (12 hours of lectures and exercises) Lighting fundamental physical quantities and units. System and environmental requirements in the case of artificial lighting. Types of artificial light sources and of lighting equipment. Simplified methods for artificial lighting calculation. Requirements and methods for the evaluation of the visual comfort. Methods for providing natural light to indoor environments: environmental requirements and control techniques. Simplified methods for natural lighting calculation.
Svolgimento di due esercitazioni di laboratorio (impianti di climatizzazione e acustica) con cui ottenere dati da utilizzare per la redazione di relazioni da discutere in sede di esame. Svolgimento di altre esercitazioni di tipo progettuale sui temi della termofisica dell’edificio e della illuminotecnica. Le esercitazioni saranno svolte nei laboratori informatici.
The students will carry out two laboratory experiences (HVAC systems and Acoustics) and obtain data for preparing assignments reports discussed during the exam. They will also carry out other assignments with a design approach related to building thermophysics and lighting. The exercises will be carried out in computer labs.
Le presentazioni utilizzate durante le lezioni saranno messe a disposizione degli studenti. Saranno forniti riferimenti concernenti la letteratura tecnica e normativa. • Appunti del corso • ASHRAE Handbooks, ASHRAE, Atlanta, 2014-2017. • Corrado V., Fabrizio E., "Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione", CLUT, Torino, 2012. • Cumo F., Piras G, Sforzini V., “Analisi energetica degli edifici – Elementi progettuali”, Società Editrice Esculapio, 2019. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte I: termodinamica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte II: trasporto di calore e di massa", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte III: acustica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte IV: illuminotecnica", Otto Editore, Torino, 2003. • Hens H., “Building Physics ‐ Heat, Air and Moisture: Fundamentals and Engineering Methods with Examples and Exercises”, Ernst & Sohn, 2017. • Masoero M., “Appunti di Acustica”. • Spiga M., “Efficienza energetica e termofisica dell’edificio”, Società Editrice Esculapio, 2018. • Stefanutti L., Manuale degli impianti di climatizzazione", Tecniche Nuove, Milano, 2011.
The presentations used during the lectures will be available for the students. The teacher will provide references regarding technical literature and regulations. • Course handouts • ASHRAE Handbooks, ASHRAE, Atlanta, 2014-2017. • Corrado V., Fabrizio E., "Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione", CLUT, Torino, 2012. • Cumo F., Piras G, Sforzini V., “Analisi energetica degli edifici – Elementi progettuali”, Società Editrice Esculapio, 2019. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte I: termodinamica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte II: trasporto di calore e di massa", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte III: acustica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte IV: illuminotecnica", Otto Editore, Torino, 2003. • Hens H., “Building Physics ‐ Heat, Air and Moisture: Fundamentals and Engineering Methods with Examples and Exercises”, Ernst & Sohn, 2017. • Masoero M., “Appunti di Acustica”. • Spiga M., “Efficienza energetica e termofisica dell’edificio”, Società Editrice Esculapio, 2018. • Stefanutti L., Manuale degli impianti di climatizzazione", Tecniche Nuove, Milano, 2011.
Modalità di esame: test informatizzato in laboratorio; prova scritta; prova orale facoltativa;
Per accedere all’esame scritto è necessario avere caricato sul sito della didattica le relazioni affidate durante lo svolgimento del corso. L’esame consiste in una prova scritta costituita da domande di teoria (60 minuti, da svolgersi attraverso videoterminale in un laboratorio informatico senza consultare nessun testo) ed esercizi (180 minuti, da svolgersi attraverso videoterminale in un laboratorio informatico con la possibilità di consultare libri di testo ma non esercizi svolti). La prova di teoria consiste nel rispondere a 40 quesiti suddivisi in 4 sezioni relative ai 4 moduli del programma. Il numero di quesiti per ogni sezione è così ripartito: • 10 quesiti di Termofisica dell’edificio • 14 quesiti di Climatizzazione • 10 quesiti di Fondamenti di Acustica • 6 quesiti di Fondamenti di Illuminotecnica Per ciascun quesito sono proposte 5 risposte (contraddistinte con le lettere A, B, C, D, E), una sola delle quali è esatta. Il punteggio sarà formulato assegnando: • +1 punto per ogni risposta esatta; • -0,25 punti per ogni risposta sbagliata; • -0,10 punti per ogni risposta non data. Il risultato della prova è immediato e sarà disponibile a conclusione della prova stessa. Chi consegue almeno 20 punti su 40 nella parte di teoria può svolgere la parte di esercizi. Questa parte include: un esercizio di “Termofisica dell’edificio e climatizzazione” (16 punti), uno di “Acustica” (8 punti) e uno di “Illuminotecnica” (8 punti). Per superare l’esame è necessario soddisfare tutte e tre le seguenti condizioni: 1) conseguire la valutazione di almeno 15/30 (20/40) nella parte di teoria; 2) conseguire la valutazione di almeno 15/30 (16/32) nella parte di esercizi; 3) la media aritmetica dei punteggi delle due parti (teoria ed esercizi) deve essere almeno pari a 18/30. Alla votazione conseguita durante la prova scritta si aggiunge un punteggio variabile tra zero e tre punti, conseguito con la presentazione obbligatoria di una delle cinque relazioni affidate in precedenza. La votazione così raggiunta non prevede nessun limite superiore. L’esame orale è costituito da domande sugli argomenti trattati nel corso, da svolgere alla lavagna interagendo col docente. Per accedervi è indispensabile avere raggiunto almeno 18/30 nella parte scritta. L’esame orale è obbligatorio per coloro che non hanno effettuato la presentazione sopra menzionata, mentre è facoltativo per tutti gli altri studenti.
Exam: computer lab-based test; written test; optional oral exam;
To be admitted to the written exam, the student must have uploaded on the website the reports assigned during the course. The exam consists of a written test made up of questions about theoretical aspects (60 minutes, using a personal computer in a computer lab with no access to any document) and of exercises (180 minutes, using a personal computer in a computer lab with the possibility to consult theory books but no solved exercises). The theoretical examination consists of 40 questions organized in 4 sections related to the 4 modules covered in the course. The number of questions for each section is allocated as follows: • 10 questions about Building thermophysics • 14 questions about Air-Conditioning • 10 questions about Fundamentals of Acoustics • 6 questions about Fundamentals of Lighting For each question, 5 alternative answers are proposed (identified as A, B, C, D, E).Only one answer is correct. The score is calculated as according to the following rules: • +1 point for each correct answer; • -0.25 point for each wrong answer; • -0.10 point if the answer is not given. The result of this part of the test is immediately available at its end of the test. Those achieving at least 20 out of 40 points in the theory test, can access the exercises part. This part includes one exercise on "Building physics and Air Conditioning " (16 points), one exercise on "Acoustics" (8 points) and one exercise on “Lighting” (8 points). To pass the exam, the examinee must fulfil all the following three conditions: 1. To achieve the minimum score 15/30 (20/40) in the theory part; 2. To achieve the minimum score of 15/30 (16/32) in the exercise part; 3. The arithmetic mean of the scores of the two parts (theory and exercise) must reach at least 18/30. An additional score ranging from zero to three points can be added to the final vote of the written test, thanks to the mandatory presentation of one of the five assignments given during the course. There is no upper limit to the score thus obtained. The oral examination consists of questions about the topics dealt with during the course. The student will answer the questions by using a blackboard and interacting with the teacher. To have access to the oral examination the student shall have reached at least 18/30 in the written part. The oral examination is mandatory for those who do not make the above mentioned presentation, while it is optional for all other students.


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