Obiettivi formativi

Obiettivo del corso di Problematiche Energetiche e Strategie di Intervento negli Edifici Esistenti è lo sviluppo delle conoscenze e delle modalità applicative relative alla riqualificazione energetica dei sistemi edifici-impianti esistenti. L’attività didattica si risolve in una successione di lezioni e revisioni. Le prime finalizzate allo sviluppo dei criteri orientativi delle scelte progettuali mirate al miglioramento delle prestazioni energetiche nel contesto della legislazione e normativa italiana di settore, le seconde in esercitazioni in cui approfondire, con applicazione a casi di studio, i contenuti teorici delle lezioni.

 Contenuti dell’insegnamento

1)   richiamo dei concetti fondamentali degli elementi di fisica tecnica necessari per il calcolo dei carichi termici invernali ed estivi. In particolare saranno trattati i contenuti normativi relativi al contenimento dei consumi energetici del sistema edificio-impianto. Nello specifico:

• legislazione e normativa nell’ambito della prestazione energetica del sistema edificio-impianto. Aspetti relativi agli edifici storici;
• calcolo dei carichi termici invernali ed estivi, legislazione correlata. Verranno sviluppati esempi di calcolo delle trasmittanze termiche, ponti termici per diverse strutture e materiali da costruzione;
• esempi di calcolo mirati alla verifica del consumo energetico del sistema edificio – impianto. Diagnosi energetica di sistemi edifici-impianti esistenti. Accenni alla modellazione e simulazione delle prestazioni energetiche dei sistemi edifici-impianti;
• comfort termoigrometrico;
• accenni alla valutazione del comfort percepito dalle persone. Cause soggettive ed oggettive, metodologie e indici di valutazione del benessere termoigrometrico percepito;
• Indoor Air Quality (A.I.Q.), accenni alle cause di discomfort, problematiche ambientali negli edifici;

2)   Nozioni di primo livello relative alle energie rinnovabili, agli impianti tecnologici e ai criteri di scelta degli stessi. Richiamo al tema del risparmio energetico. Nello specifico:

• richiami e sviluppo di concetti tecnici relativi ai generatori di calore, pompe di calore, pannelli solari, componenti degli impianti tecnologici;
• Solare termico e fotovoltaico;
• Geotermia – Pompe di calore: energia termica dal terreno;
• Termovalorizzazione e teleriscaldamento: trattamento rifiuti urbani, incenerimento; recupero del calore; teleriscaldamento.

3)   Esame degli interventi sull’involucro edilizio e gli impianti tecnologici mirati al miglioramento delle prestazioni energetiche del sistema. Valutazione delle principali azioni possibili e confronto dei risultati ottenibili. Caso degli edifici storici vincolati.

4)   Accenni agli aspetti impiantistici, con riferimento alle centrali tecnologiche nell’ambito del progetto architettonico e strutturale sviluppato e ai componenti degli impianti ad uso civile. Nello specifico saranno trattati argomenti riguardanti l’ubicazione, caratteristiche costruttive e funzionali delle: centrali termiche, centrali frigorifere, centrali termo-frigorifere a pompa di calore, centrali di condizionamento, reti idriche di riscaldamento, raffrescamento e aerauliche.

Struttura didattica

Gli argomenti saranno trattati attraverso lezioni, esercitazioni e seminari. Agli studenti verranno forniti di volta in volta i riferimenti tecnici e/o normativi relativi agli argomenti trattati, in forma di documento informatico o di segnalazione di indirizzi internet.

Si prevede la visita ad alcuni edifici siti in Milano quali esempi d’intervento di conservazione architettonica e adeguamento tecnologico a carico dell’edificio/impianto indirizzato al miglioramento dell’efficienza energetica.

Learning objectives

The Energy Problems and Intervention Strategies in Existing Buildings course aims at providing knowledge and tools related to energy requalification of existing building-plant systems. Teaching includes both classes and reviews. The former focus on indicative design choice criteria aimed at improving energy performance within the relevant Italian legislative framework, while the latter serve the purpose of applying theory provided for in classes to practical cases.

Course topics

1)      Revision of crucial thermodynamics and heat transfer concepts that are required in order to calculate winter heating loads and summer cooling loads. In particular, lessons will focus on regulation governing energy consumption control in building-plant systems.

More specifically:

• regulation governing energy performance of building-plant systems and outline of historic buildings related aspects;
• calculation of winter heating loads and summer cooling loads and relevant regulation. Examples will be given to calculate thermal transmittance, thermal bridges for various types of facilities and building materials;
• calculation examples aimed at auditing energy consumption of building-plant systems. Energy audit of existing building-plant systems. Modeling and simulation of buildings energy performance will be also mentioned;
• thermo-hygrometric comfort;
• short brief on comfort perceived by people. Subjective and objective causes, methods and indexes to assess thermo-hygrometric well-being;
• Indoor Air Quality (I.A.Q.), causes of discomfort and environmental issues in buildings;

2)      Basics of renewable energies, technological systems and relevant selection criteria. Revision of energy saving and in particular:

• technical concepts related to heating generators, heat pumps, solar panels and technological system components;
• solar thermal energy and photovoltaics;
• geothermal science – heat pumps: use of geothermal energy in soil;
• waste-to-energy and district heating: urban waste treatment, incineration and heat recovery.

3)      Analysis of interventions on building envelopes and technological systems aimed at improving energy performance. Possible interventions and respective results will be examined and compared. The case of historic listed buildings will also be considered.

4)      Outline of plants aspects, in particular domestic system components and technological plants regarding the developed architectural and structural project. Detailed analysis of position, building and functional characteristics of: heating plants, cooling plants, heat pump cooling and heating plants, air conditioning plants and heating, air conditioning and ventilating networks.

Course structure

Topics are presented and analysed through classes, practical exercises and seminars. For each topic presented, students will be provided with technical and/or legal references by means of electronic documents or website addresses.

Students will also visit some buildings in Milan that exemplify architectural conservation and technological upgrading interventions to improve energy efficiency in building-plant systems.

Modalità d’esame

E’ prevista:

- una prova orale a carattere teorico mirata alla valutazione dell'apprendimento degli argomenti trattati nel corso e della capacità dello studente nell'elaborare soluzioni relative a semplici problematiche di carattere energetico e progettuale;

- la valutazione, di gruppo o individuale, della relazione tecnica e dell'elaborato progettuale sviluppato in sede di esercitazione progettuale.