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IN/0124 - IMPIANTI TERMOTECNICI

Anno Accademico 2017/2018

Docente
ROBERTO INNAMORATI (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/84]  INGEGNERIA ENERGETICA [84/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE660
[70/85]  INGEGNERIA MECCANICA [85/00 - Ord. 2017]  PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

La società attuale richiede sempre più figure professionali in grado di svolgere attività rivolte alla soluzione di problemi relativi agli elevati consumi energetici ma nel rispetto del confort collettivo. Uno dei settori maggiormente energivori è quello degli impianti termici e frigoriferi negli edifici civili dove oramai vengono richieste soluzioni nel rispetto della normativa vigente e con un utilizzo sempre crescente di energia prodotta da fonti rinnovabili.
L’attuazione delle recenti normative europee sull’efficienza energetica degli edifici richiede un’approfondita conoscenza del sistema edificio-impianto; conoscenza necessaria per lo studio delle caratteristiche termoigrometriche e delle informazioni utili alla determinazione del fabbisogno energetico invernale ed estivo.
L’obiettivo formativo che il corso si pone è quello di insegnare allo studente i passi fondamentali nella progettazione degli impianti civili, indottrinando lo studente ad una mentalità “Energetica”, che lo porti verso soluzioni che razionalizzino l’utilizzo di energia da fonti classiche con sistemi ad alta efficienza energetica, con un utilizzo sempre maggiore di fonti energetiche alternative e con minimo impatto sull’ambiente circostante.
Questo obiettivo può essere raggiunto conoscendo la legislazione e la normativa nazionale/europea vigente ed operando attraverso l’U.R.E. (Utilizzo Razionale dell’Energia).

Risultati di apprendimento attesi

• acquisire praticità nell’applicazione delle nozioni fondamentali teoriche della Fisica Tecnica nel settore degli Impianti Termotecnici;
• fornire le conoscenze fondamentali, nel rispetto della normativa e legislazione vigente, per determinare il fabbisogno di energia di un edificio nella stagione estiva e nella stagione invernale;
• capacità di saper impostare una valutazione energetica preliminare con facilità di analisi e sintesi per diverse soluzioni impiantistiche;
• capacità di saper progettare e dimensionare, con l’utilizzo di programmi di calcolo e di grafica, gli elementi principali degli impianti termici in strutture civili;
• capacità di reperimento autonomo delle specifiche tecniche degli elementi principali degli impianti termotecnici;
• conoscenza per poter assemblare un progetto da consegnare ad una amministrazione pubblica o ad un utente privato;
• capacità di saper leggere uno schema funzionale di un impianto termotecnico;
• mentalità “Energetica” che spinga lo studente ad elaborare soluzioni impiantistiche per il raggiungimento del confort, ma sempre nel massimo rispetto dell’ambiente naturale che ci circonda
• capacità di comunicare con i loro pari di diverse nazionalità nelle materie di loro competenza;

Prerequisiti

Lo studente che segue il corso di Impianti Termotecnici deve possedere le seguenti conoscenze:
“Indispensabile” - Elementi di Metrologia, Termodinamica dei sistemi chiusi, Termofluidodinamica, Trasmissione del Calore,
“Importante” - Nozioni di base di chimica e fisica fornite dai corsi di Fisica 1, Fisica 2;
“Utile” - Acustica, Illuminotecnica, Concetti di base di Economia
“Utile” - Utilizzo a livello elementare di software per disegno CAD

Contenuti

Il corso affronta in maniera dettagliata gli aspetti pratici della progettazione degli elementi fondamentali degli impianti termotecnici. Saranno trattati gli aspetti pratici della progettazione, dallo studio preliminare della soluzione civile e impiantistica più idonea, alla compilazione della documentazione progettuale necessaria, compresi gli elaborati grafici.

In dettaglio gli argomenti trattati nel corso sono:

1) Considerazioni sugli argomenti del corso di Impianti Termotecnici, modalità di svolgimento dell’esame. (lezione 3 ore)
2) Applicazioni sulle unità di misura, generatori tradizionali e di ultima generazione, confronto dei costi per la produzione del calore con generatori alimentati con diversi combustibili. (lezione 3 ore)
3) Richiami di Trasmissione del calore, postulato e legge di Fourier, conducibilità e trasmittanza termica. (lezione 3 ore)
4) Cenni sull’evoluzione della legislazione Energetica, dalla legge 10/’91 e il DPR 412/’93, al DM 26 giugno 2015. Cenni sulla normativa UNI vigente, (lezione 3 ore)
5) Applicazione del 1° Principio della Termodinamica al sistema edificio impianto. Calcolo del fabbisogno termico invernali e delle dispersioni delle pareti opache e trasparenti. (esercitazione 3 ore)
6) Dimensionamento degli elementi principali di un impianto di sollevamento, riscaldamento e distribuzione dell’acqua sanitaria. (esercitazione 3 ore)
7) Dimensionamento del sistema di sollevamento, esempio dello scaldacqua elettrico familiare, il sistema autoclave, il sistema di regolazione. (esercitazione 3 ore)
8) Il bilancio entalpico nella valvola miscelatrice, temperatura media dell’acqua, il serbatoio di accumulo, la caldaia, calcolo della portata di acqua. (lezione 3 ore)
9) Prescrizioni di sicurezza nelle centrali termiche secondo il DM 28 aprile 2005, elementi obbligatori previsti dalla Raccolta R 2009, la denuncia INAIL. (lezione 3 ore).
10) Il dimensionamento della valvola di sicurezza e del vaso di espansione, compartimentazione antincendio, centrali termiche per combustibili gassosi quali GPL e Metano. (lezione 3 ore).
11) Il collettore solare termico piano e sottovuoto, assorbitore, la copertura trasparente, curva del rendimento di un collettore solare, collettore a circolazione naturale e forzata. (lezione 3 ore).
12) Orientamento ottimale dei collettori solari termici, angolo di inclinazione rispetto al piano orizzontale. (lezione 3 ore).
13) Termodinamica dell’aria umida, grandezze termoigrometriche dell’aria, il calore sensibile e il calore latente, il diagramma psicrometrico. (lezione 3 ore).
14) Calcolo del fabbisogno termico estivo di un edificio con i diagrammi e le tabelle del Manuale Carrier, i carichi interni e i carichi esterni. (esercitazione 3 ore).
15) Il ciclo inverso ideale di Carnot, il ciclo inverso reale, il coefficiente di effetto utile, i fluidi frigorigeni, il piano P-h e il piano T-s. (lezione 3 ore).
16) La pompa di calore, classificazione delle pompe di calore, sistemi ad espansione diretta, mono, multisplit o VRV, pompa di calore acqua-acqua e a motore endotermico. (lezione 3 ore).
17) Schema funzionale dell’impianto di condizionamento invernale, scelta dei ventilconvettori, potenza latente e potenza sensibile, unità di Trattamento Aria, (esercitazione 3 ore).
18) La regolazione negli impianti, umidificazione, deumidificazione, sistemi di regolazione sull’U.T.A, portata d’aria variabile, il ricircolo dell’aria, sonde in ambiente. (lezione 3 ore).
19) Redazione dell’Attestato di Prestazione Energetica per un edificio, utilizzo di un programma di calcolo secondo le UNI TS 11300, visita in una centrale termica. (laboratorio 3 ore).
20) Dimensionamento dei circuiti aeraulici, calcolo della portata di progetto dell’aria, utilizzo dei diagrammi per il dimensionamento. (Laboratorio 3 ore).

Metodi Didattici

Le lezioni si svolgono prevalentemente in maniera tradizionale attraverso l’uso della lavagna e degli schemi proiettati con Power Point. Nel laboratorio di Fisica Tecnica ed Energetica saranno mostrati agli studenti gli elementi principali presenti negli impianti, inoltre è prevista una visita guidata negli impianti tecnici della Cittadella Universitaria di Monserrato
La prima esercitazione consiste nel progetto semi-esecutivo, in conformità alle normative e leggi vigenti, delle strutture e dell’impianto di climatizzazione estivo/invernale di un edificio civile.
Nella seconda parte del corso, verrà svolta una seconda esercitazione consistente nell’elaborare un progetto semi-esecutivo dell’impianto di riscaldamento, sollevamento e distribuzione dell’acqua sanitaria a servizio dello stesso edificio, alimentato con una caldaia con combustibile tradizionale e un impianto a collettori solari piani.
Le esercitazioni consistono nella verifica termotecnica delle strutture opache e trasparenti, nel calcolo del fabbisogno di energia, nel dimensionamento degli elementi principali degli impianti, nella stesura delle relazioni tecniche e degli elaborati grafici e degli schemi funzionali.
Tali esercitazioni costituiscono un elemento di valutazione finale e la base di discussione della prova orale.
Lezioni frontali 39 ore;
Esercitazioni 15 ore;
Laboratorio 6 ore.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avverrà con una prova orale, dove lo studente dovrà portare con sé gli elaborati grafici e le relazioni costituenti le esercitazioni svolte durante l’anno;
Lo studente dovrà dimostrare di aver appreso i risultati di apprendimento attesi ed elencati nella sezione obbiettivi formativi.
La prova orale si divide in tre parti:
1. la prima parte consiste nel controllo della completezza delle esercitazioni consegnate
2. la seconda parte consiste in n° 3 domande che puntano sulla verifica dei metodi e delle soluzioni adottate nelle esercitazioni, dei procedimenti seguiti per il dimensionamento, sulla capacità di saper leggere uno schema funzionale di impianto e sulla capacità di applicazione delle conoscenze acquisite;
3. la seconda parte consiste in n° 2 domande che accertano le conoscenze teoriche di base utilizzate per la fase progettuale.
Il punteggio della prova d’esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi.
L’attiva partecipazione alle esercitazioni e lo svolgimento corretto e completo delle stesse ha un peso del 40% sulla valutazione finale
La seconda parte della prova orale ha un peso del 30% sulla valutazione finale;
La terza ed ultima parte della prova ha un peso del 30% sulla valutazione finale.
Il voto finale sarà compreso sarà minimo 18/30 quando le conoscenze sono elementari fino al voto di 30/30 con eventuale lode quando le conoscenze sono eccellenti.

Testi

• Dispense fornite dal docente
• Principi di trasmissione del calore” F. Kreith - Liguori Editore.
• “Fondamenti di Termodinamica per Ingegneri” M.W. Zemansky M.M. Abbott H.C. - Ed. Zanichelli.
• “L’energia solare nelle applicazioni termiche “ J. A. Cuffie, W. A. Beckman - Liguori Editore.
• “Stima dei carichi termici” System Design Manual Carrier - Tecniche Nuove.
• “Condizionamento dell’Aria e refrigerazione” Carlo Pizzetti - Tamburini Editore.
• “Progettazione e calcolo di impianti di climatizzazione” Nicola Tabareschi.

Altre Informazioni

A supporto della didattica, all’inizio del corso sarà creata e condivisa con tutti gli studenti una cartella su Dropbox dove, durante lo svolgimento delle lezioni, ogni giorno verrà salvata tutta la documentazione necessaria per la stesura delle esercitazioni, nonché le dispense delle lezioni svolte dal docente.

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