Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, delle Infrastrutture e dell'Energia Sostenibile - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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FISICA TECNICA AMBIENTALE

Corso

Architettura

Curriculum

Curriculum unico

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2020/2021

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-IND/11

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Ore aula

Attività formativa

Attività formative di base

Canale unico

Erogazione

88N09 FISICA TECNICA AMBIENTALE in Scienze dell'architettura L-17 MISTRETTA MARINA

Docente

Marina MISTRETTA

Obiettivi

Il corso di Fisica Tecnica, rappresenta un insegnamento a carattere formativo, finalizzato all'acquisizione dei fondamenti della fisica riguardanti le applicazioni proprie dell'ambiente confinato.
Gli obiettivi formativi del corso consistono in: 1) acquisizione dei principi fondamentali della termodinamica, in particolare dei bilanci di massa e di energia di sistemi chiusi e aperti, rappresentativi di applicazioni significative riguardanti il comportamento dei componenti del sistema edificio-impianto; 2) acquisizione delle leggi e dei principi della fisica tecnica attraverso un approccio ragionato, al fine di far maturare negli allievi la capacità di risolvere problemi di carattere concettuale inerenti l'ambiente costruito; 3) studio delle applicazioni tipiche della termofisica degli edifici, per l’analisi del comportamento termico degli elementi di involucro edilizio, attraverso l’acquisizione delle leggi che governano i meccanismi di scambio termico in regime stazionario; 4) apprendimento delle tecniche del controllo ambientale all’interno dello spazio confinato per il controllo delle condizioni di comfort termoigrometrico, alla luce delle normative vigenti.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione:
Lo studente acquisirà specifiche conoscenze teoriche, metodologiche e operative nel campo della fisica tecnica. Sarà in grado di comprendere le complesse relazioni che i processi di conversione dell’energia nel settore degli edifici
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente acquisirà la capacità di:
- analizzare le problematiche della conversione tra le diverse forme dell’energia con riguardo particolare alla presenza della forma termica;
- descrivere i sistemi termodinamici e le trasformazioni più significative utilizzate nella realizzazione applicativa dei sopraccitati processi;
- analizzare i principali meccanismi della trasmissione del calore al fine di risolvere alcuni semplici casi di scambio termico;
- applicare i principi fisici ai casi reali per poi integrarli ed esprimerli nelle scelte compositive e per facilitare una scelta ragionata delle tecniche per realizzare manufatti edilizi di elevata qualità termo fisica.
Autonomia di giudizio
L’acquisizione dei metodi di indagine proposti consentirà allo studente di
affrontare le problematiche connesse con il calcolo delle prestazioni
energetiche degli edifici, formulare valutazioni sull’efficacia di soluzioni di design e suggerire soluzioni di risparmio energetico per edifici.
Abilità comunicative:
Le modalità di svolgimento del corso e quelle della verifica finale sono mirate a promuovere le capacita' di comunicazione da parte dello studente verso un’utenza esterna, costituita dai portatori di interesse privati ed istituzionali.
Capacita' d’apprendimento:
Acquisizione di competenze tecniche in applicazione delle conoscenze di base dei corsi pregressi. Acquisizione di terminologie, linguaggi, metodologie numeriche e descrittive.

Programma

PRIMA PARTE
FISICA TECNICA AMBIENTALE

INTRODUZIONE
Introduzione al corso. Clima ed energia. Sostenibilità energetica ed edifici low-energy. Introduzione alla Termodinamica. Concetti fondamentali: Grandezze fisiche, unità di misura e sistemi di misura, fattori di conversione. Analisi dimensionale.

CONCETTI FONDAMENTALI DELLA TERMODINAMICA
Definizione di sistema termodinamico, superficie di confine e ambiente. Definizione dei vincoli di un sistema termodinamica. Sistemi chiusi e aperti, isolati e non isolati. Proprietà termodinamiche (Temperatura, pressione, volume), estensive e intensive, specifiche. Trasformazioni termodinamiche e stati di equilibrio di un sistema Definizione di calore, lavoro, energia interna, energia potenziale ed energia cinetica. Problemi applicativi sugli argomenti trattati

3. PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Analisi energetica dei sistemi chiusi, bilanci di energia, definizione del Primo Principio della Termodinamica e applicazione ai sistemi chiusi in regime stazionario. Primo Principio applicato alle trasformazioni fondamentali (isocora, isobara e isoterma). Definizione di entalpia, definizione di capacità termica e di calore specifico. Equazione di stato dei gas perfetti. Lavoro di una trasformazione isoterma. Sostanze pure. Fasi delle sostanze: energia di coesione ed energia cinetica. Diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase. Problemi applicativi sugli argomenti trattati.

3. ARIA UMIDA E PSICROMETRIA
Aria umida. Aria secca e vapor d’acqua. Legge di Dalton, pressione parziale di vapore e pressione di saturazione. Proprietà dell’aria umida: umidità relativa, umidità specifica, temperatura di bulbo asciutto, temperatura di bulbo umido, temperatura di rugiada, temperatura di saturazione adiabatica, entalpia specifica. Diagramma psicrometrico. Pendenza delle trasformazioni. Trasformazioni psicrometriche: bilanci di massa dell’aria secca e del vapor d’acqua, bilanci di energia. Riscaldamento e raffreddamento sensibile; raffreddamento con deumidificazione e post-riscaldamento; riscaldamento con umidificazione. Umidificazione adiabatica e umidificazione isoterma; mescolamento adiabatico di due correnti d’aria.

4. TRASMISSIONE DEL CALORE
Introduzione, principi, modalità. Conduzione termica in regime stazionario e monodimensionale. Equazione di Fourier. Conducibilità termica, materiali isolanti e conduttori. Resistenza termica alla conduzione, conduttanza termica. Materiali isolanti. Convezione: legge di Newton, coefficiente di convezione, convezione forzata, convezione naturale. Irraggiamento termico. Scambio termico in modalità combinata attraverso una parete multistrato. Resistenza termica globale e trasmittanza termica della parete. Adduzione interna ed esterna.

5. ANALISI TERMOIGROMETRICA DEGLI ELEMENTI DI INVOLUCRO
Fenomeni di condensa superficiale e interstiziale nelle pareti multistrato. Analisi termo-igrometrica degli elementi di involucro edilizio. Condensa superficiale. Verifica termo-igrometrica superficiale. Condensa interstiziale. Legge di Fick. Pressione parziale di vapore e pressione di saturazione.
Permeabilità al vapore dei materiali e resistenza al vapore di una parete. Diagramma di Glaser. Risoluzione di problemi applicativi.

6. BENESSERE TERMOIGROMETRICO
Sistema termoregolatore dell’uomo. Bilancio termico del corpo umano. Neutralità termica e condizioni di benessere. Metodo Fanger: PMV e PPD. Condizioni di discomfort localizzato.

SECONDA PARTE
EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI
Direttive europee inerente l'efficienza energetica degli edifici. Normativa italiana sul fabbisogno energetico per la climatizzazione degli edifici e la relativa classificazione energetica. Diagnosi energetica. Esercitazioni sui metodi di indagine energetica.

Testi docente

1. Yunus Çengel “Termodinamica e Trasmissione del Calore” McGraw-Hill. Fourth Edition.
2. Materiale didattico del docente pubblicato alla pagina http://www.unirc.it/didattica/scheda_persona.php?id=783

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Sì

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica

Ulteriori informazioni

Materiale didattico
Ricevimento
Avvisi
Orario lezioni
Codice insegnamento

Descrizione	Descrizione
1. Grandezze fisiche e sistemi di unità di misura (dispensa)
2. Sistemi chiusi e concetti fondamentali (dispensa)
3.Primo Principio della Termodinamica (dispensa)
Benessere termoigrometrico_capitolo (dispensa)
Benessere termoigrometrico_slide (dispensa)
Diagramma psicrometrico (dispensa)
Interpolazione lineare (dispensa)
Introduzione (dispensa)
Lezione Aria Umida (dispensa)
Lezione Sistemi Aperti (dispensa)
Lezione trasmissione del calore (dispensa)
Modalità di scambio termico combinata (dispensa)
Proprietà termodinamiche dell'acqua (dispensa)
Proprietà termofisiche dei materiali (dispensa)
Resistenza termica per intercapedini d'aria (dispensa)
Sistemi Chiusi e concetti fondamentali (dispensa)
Slide quinta lezione Entalpia e Gas Ideali (dispensa)
Sostanze pure (dispensa)
Tabelle proprietà termodinamiche (dispensa)
Unità di misura, interpolazione lineare tabelle (dispensa)
Verifiche termoigrometriche (dispensa)
1. Esercizi termodinamica svolti (esercitazioni)
2. Esercizi Termodinamica svolti sui sistemi chiusi (esercitazioni)
2. Testi esercizi termodinamica sui sistemi chiusi (esercitazioni)
3. Esercizi generali sull'energia (esercitazioni)
4. Esercizi svolti sistemi chiusi (esercitazioni)
Esercizi svolti di termodinamica sui sistemi chiusi (esercitazioni)
Esercizi svolti sul lavoro delle trasformazioni isoterme (esercitazioni)
Esercizi termodinamica (esercitazioni)
Esercizi termodinamica compiti passati (esercitazioni)
Esercizi termodinamica compiti passati_testi (esercitazioni)
Esercizi termodinamica svolti (esercitazioni)

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