L’insegnamento "Progetto energetico del costruito" 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. Un’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 e porre le basi per un percorso professionale specializzato in questo settore. L'insegnamento è volto a fornire delle conoscenze da applicare ad un progetto di architettura e in tale ambito affrontare contesti complessi quali gli edifici ad energia (quasi) zero e gli edifici a zero emissioni (EPBD recast 2024) nei quali le esigenze fisico-tecniche sono a volte contrastanti o condizionano pesantemente la progettazione architettonica.

Obiettivo didattico dell’insegnamento è quello di formare architetti dotati di conoscenze fisico-tecniche correlate al processo di progettazione degli attuali edifici ad energia (quasi) zero ed in grado di dialogare con tutte le competenze disciplinari che intervengono in tale processo. La capacità di applicare le conoscenze acquisite tramite lezioni frontali ed esercitazioni viene sviluppata attraverso lo svolgimento di una specifica attività progettuale basata su valutazioni quantitative. In particolare lo studente al termine dell’insegnamento acquisisce le seguenti conoscenze: - Conoscenza delle relazioni che caratterizzano il nesso ambiente esterno-involucro-impianti-ambiente interno di un edificio; - Conoscenza della normativa tecnica e legislativa inerente le tematiche della fisica dell’edificio (o fisica tecnica ambientale) in particolare per quanto attiene agli aspetti di prestazione energetica e progetto energetico; - Conoscenza dei requisiti fisico-tecnici da verificare in sede di progetto energetico del costruito; - Conoscenza sui metodi numerici e analitici di progettazione fisico-tecnica e impiantistica; - Conoscenza sulle principali metodologie di verifica sperimentale in laboratorio e in campo dei requisiti fisico-tecnici; - Conoscenza delle caratteristiche degli edifici ad energia (quasi) zero e degli strumenti per la loro progettazione ed ottimizzazione; 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 le tecnologie impiantistiche più appropriate 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 e scegliere la soluzione progettuale che soddisfa contemporaneamente i diversi requisiti; - Svolgere calcoli di verifica della prestazione energetica di un edificio ad energia (quasi) zero secondo la legislazione attualmente vigente.

Per poter efficacemente frequentare l’insegnamento lo studente deve avere buone conoscenze di base in tema di Fisica Tecnica Ambientale (termofisica dell’edificio 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 valutare le prestazioni di base (ad es. trasmittanza termica, fattore solare, ecc.) 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 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 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. L’insegnamento tratta in particolare i seguenti argomenti (non necessariamente nell’ordine di svolgimento temporale): - Richiami di fisica tecnica (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); - La nozione di carico termico di progetto invernale e cenni di calcolo (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, UNI/TS 11300-4) 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, ad ogni studente si chiede di effettuare valutazioni fisico-tecniche su un progetto di architettura mediante strumenti di calcolo da implementare in maniera autonoma. Le valutazioni fisico-tecniche si configurano come attività progettuali specifiche in ambito energetico. L’attività progettuale verte, in particolare, sul progetto termoenergetico dell'involucro edilizio, 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 competenze richieste.

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 nell’orario istituzionale. Sono previste tre 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, 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 o i collaboratori 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 "Galileo Ferraris" (http://www.lamsa.polito.it/contatti).

Slides; Libro di esercitazione; Esercizi risolti;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;

... 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, per una durata indicativa di 15-20 minuti, e la valutazione massima sarà pari a 30/30. Lo studente dovrà anche sostenere - nella medesima giornata - una prova scritta sui fondamenti teorici dell'insegnamento con 3 domande a risposta aperta della durata di 1 ora. 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. Per superare l’esame sarà necessario ottenere un punteggio di almeno 18/30 su ciascuna delle due parti. 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.

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.