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.

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 termofluidodinamici nell’ambiente interno;
- 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 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 le prestazioni dei materiali e componenti dell’involucro edilizio 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;
- Prevedere dei protocolli di verifica sperimentale dei requisiti fisico-tecnici in laboratorio e in opera.

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.

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.
Il Laboratorio Disciplinare tratta in particolare i seguenti argomenti:
 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;
 I requisiti ambientali riguardanti il comfort termico e la qualità dell’aria interna;
 Il calcolo del carico termico di progetto invernale (UNI EN 12831);
 Il calcolo dei fabbisogno di energia per la climatizzazione invernale ed estiva attraverso il metodo quasi-stazionario UNI/TS 11300-1;
 Il quadro legislativo e normativo nel settore dell’energetica edilizia; la certificazione energetica; le verifiche di legge;
 Gli impianti di riscaldamento, di raffrescamento e di condizionamento dell’aria;
 I sistemi energetici a servizio degli edifici, alimentati con fonti energetiche rinnovabili e non, e l’uso razionale dell’energia;
 I sistemi solari attivi: solare termico (metodo f-chart) e solare fotovoltaico (UNI/TS 11300-4);
 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);
 La cost optimal analysis a servizio della progettazione energetica di un edificio.

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, sul calcolo dei fabbisogni di energia per riscaldamento e raffrescamento e sul fabbisogno globale di energia primaria per la climatizzazione e la produzione dell’acqua calda sanitaria.
L’analisi critica dei risultati di tali valutazioni, che lo studente sarà chiamato a svolgere in sede d’esame, dimostrerà l’acquisizione della capacità di affrontare in modo autonomo e consapevolmente gli aspetti fisico tecnici di un progetto di architettura.

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 attività di tutoraggio in aula, svolte dai docenti, o dai borsisti con l’assistenza dei docenti, per lo sviluppo delle valutazioni numeriche da svolgersi durante il Laboratorio.
L’insegnamento è da 6 crediti (60 ore). Le ore destinate alle lezioni sono circa 35, mentre le ore destinate all’attività progettuale in aula (esercitazioni svolte dal docente e revisioni) sono circa 25. 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.
Le revisioni degli elaborati sono effettuate preferibilmente nell’orario di lezione. 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, da illustrare in sede di esame, 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.
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, ed è richiesto l’uso di strumenti di disegno. Non sarà possibile effettuare revisioni dell’elaborato con il docente oltre la durata dell’insegnamento.

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 del Castello del Valentino.

Viene effettuato un controllo periodico dell’apprendimento in occasione delle revisioni dell’attività progettuale (almeno 3 distinti momenti).
Il controllo dell’apprendimento in sede di esame avviene attraverso un colloquio orale durante il quale si discute l’attività progettuale svolta dal gruppo di lavoro e dal singolo studente e vengono specificamente verificate le conoscenze acquisite dal singolo studente sui contenuti teorici delle lezioni.
A discrezione dei docenti, in sede di esame viene proposto un compito scritto a risposte aperte in luogo del colloquio orale sui contenuti teorici delle lezioni, cui segue un colloquio orale relativo allo svolgimento dell’attività progettuale svolta.
La votazione finale si basa quindi, per ciascun studente, sulla valutazione dell’attività progettuale e sui contenuti delle risposte fornite, sulla loro estensione e profondità e sulla terminologia utilizzata.