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 fisici alla base dei fenomeni luminosi ed acustici 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 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;
- 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. 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 (3 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 (3 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 (6 ore), sul calcolo della produzione di energia da solare termico e fotovoltaico (3 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

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.

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.

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 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, con valutazione massima 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.