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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 090932 - EFFICIENZA ENERGETICA NEGLI EDIFICI
Docente Mazzarella Livio
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (477) ENERGY ENGINEERING - INGEGNERIA ENERGETICA*AZZZZ090932 - EFFICIENZA ENERGETICA NEGLI EDIFICI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (479) MANAGEMENT ENGINEERING - INGEGNERIA GESTIONALE*AZZZZ090932 - EFFICIENZA ENERGETICA NEGLI EDIFICI

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento si propone di fornire una conoscenza avanzata e strumenti adeguati per l'analisi delle prestazioni termiche ed energetiche degli edifici necessarie per mantenere un microclima interno consono alle aspettative della vita moderna. Tali conoscenze e strumenti consentiranno allo studente di indagare sul raggiungimento e mantenimento del benessere termoigrometrico e dell'ottimizzazione energetica del sistema edificio-impianti in relazione alle diverse forme, strutture e materiali degli edifici e delle diverse tipologie d’impianto, nel tempo e sotto differenti condizioni climatiche, autonomamente e con competenza. Il corso sarà in particolare focalizzato sullo studio dell’ottimizzazione sia dell’involucro sia dell’impianto dal punto di vista energetico-economico, tramite l’impiego e di tecnologie convenzionali ad alta efficienza (pompe di calore alimentate ad energia termica, recuperatori termici, ecc.) e di sistemi che impieghino fonti di energia rinnovabili quali energia solare, biomassa, ecc.. Infine si propone di introdurre lo studente nel mondo della certificazione energetica degli edifici, trattando in modo completo tutti gli aspetti dell’attuale normativa tecnica e legislazione a riguardo, e in quello della diagnosi energetica e del continuous commissioning, cioè della ricerca delle opportunità di risparmio energico e del mantenimento nel tempo delle prestazioni ottenute. L'insegnamento è organizzato in lezioni e in una parte applicativa. La parte applicativa è propedeutica alla realizzazione di un elaborato che consiste nell'applicazione della normativa vigente per verifica e la certificazione della prestazione energetica degli edifici, applicazione che si realizzerà sviluppando in Excel un foglio di calcolo multiplo su una traccia guidata.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenze:

  • conoscere i principi fondamentali alla base dei fenomeni di scambio termico e di massa negli edifici e le relazioni fisiche e formali tra le proprietà che li descrivono;
  • conoscere i diversi modelli di calcolo delle prestazioni termiche in regime dinamico delle pareti/solai dei siseimi edilizi;
  • conoscere la normativa vigente per l calcolo della prestazione energetica degli edifici, con particolare riguardo alla prestazione dei sistemi impiantistici;
  • conoscere le procedure di certificazione energetica, di diagnosi energetica e di commissioning degli edifici.

Abilità:

  • Essere in grado di comprendere e analizzare i fenomeni termo-energetici negli edifici;
  • Essere in grado di calcolare/verificare in modo autonomo la prestazione energetica di un edificio;
  • Essere in grado di effettuare una certificazione energetica di un edificio, ovvero una diagnosi energetica.

Argomenti trattati

Complementi di termofisica

Arg.1. Scambio termico in regime variabile negli elementi di edificio.

Soluzioni analitiche, parametri concentrati, metodi in regime periodico, metodo dell'ammettenza, funzioni di trasferimento, differenze finite.

Arg.2. Il bilancio termico per l'edificio

Il bilancio termico dell'edificio: l'equazione generale di bilancio in termini di potenze. Metodi di soluzione generalizzati: differenze finite (bilancio orario), funzioni di trasferimento ambiente, serie temporali, serie armoniche. Metodo semplificato per il calcolo della temperatura interna oraria in assenza di impianto di climatizzazione.

Arg.3. Fabbisogno energetico stagionale per il riscaldamento e per il raffrescamento

Bilancio energetico stagionale per un modulo di edificio: metodo generale e metodo semplificato della UNI EN ISO 50016-2018. Rendimenti medi dei sistemi di riscaldamento e raffrescamento: metodo semplificato norme UNI TS 13300 per il calcolo degli indici di fabbisogno energetico, l'efficienza globale media stagionale e le loro verifiche..

Arg.4. Calcolo delle prestazioni energetiche di elementi edilizi particolari.

Sistemi parietodinamici, superfici trasparenti selettive, sistemi di controllo dei guadagni solari, serre "bioclimatiche".

 

Ottimizzazione energetica del sistema edificio-impianto

Arg.5. Ottimizzazione dell’involucro

Soluzioni progettuali e costruttive per il miglioramento dell’efficienza energetica dell’involucro opaco (materiali e tecnologie); soluzioni progettuali e costruttive per il miglioramento dell’efficienza energetica dell’involucro trasparente (materiali e tecnologie). Soluzioni costruttive bioclimatiche (serre solari, sistemi a guadagno diretto, ecc.).

Arg.6. Ottimizzazione dell’impianto

Soluzioni impiantistiche per edifici a basso consumo; criteri di scelta e dimensionamento degli impianti con particolare riferimento alle fonti rinnovabili solare (termico e fotovoltaico), biomasse e geotermica. Sistemi impiantistici a pompa di calore. Sistemi di accumulo termico interstagionale. La ventilazione meccanica controllata con recupero termico. Sistemi micro-cogenerativi e micro-trigenerativi. Criteri di gestione e controllo ottimale.

Arg.7. Integrazione ottima tra edificio e impianto

Principi di integrazione tra impianti tecnologici ed edificio. Integrazione dei sistemi di raccolta dell’energia solare (termica e fotovoltaica), integrazione dei sistemi di estrazione di energia dal terreno e dei sistemi di accumulo termico (ad acqua, a letto solido, nel terreno, nei pali di fondazione, ecc.). Integrazione dei sistemi di emissione termica e di distribuzione. Criteri di gestione integrata e contabilità energetica.

 

Certificazione e diagnosi energetica

Arg.8. Certificazione energetica degli edifici.

Indicatori di efficienza energetica, energia primaria ed emissioni di CO2: il quadro normativo, direttive europee, le leggi nazionali e regionali sulla certificazione energetica. La procedura tecnica della regione Lombardia per la certificazione energetica degli edifici, le linee guida nazionali per la certificazione energetica.

Arg.9. Diagnosi energetica degli edifici.

Aspetti generali della diagnosi energetica, criteri e procedure di valutazione delle opportunità di risparmio energetico. Le tipologie di diagnosi. Il processo di diagnosi. Contabilità energetica e analisi: benchmark di riferimento, analisi multi criterio per l’individuazione della soluzione ottima. Esempi di applicazione con particolare riferimento all’impiego di fonti rinnovabili di energia.

Arg.10. Continuous Commissioning.

Il mantenimento nel tempo delle prestazioni energetiche del sistema edificio-impianto: il “continuous commissioning”. Criteri generali, il monitoraggio della prestazione, il rilevamento dei malfunzionamenti, la previsione dei consumi in base alle modalità correnti di funzionamento del sistema, le retroazioni di ottimizzazione.


Prerequisiti

E' richiesta una buona conoscenza di elementi di analisi matematica, tra cui equazioni differenziali alle derivate ordinarie e parziali. E' consigliata la conoscenza degli elementi fondamentali della meccanica del continuo. E' richiesta la conoscenza degli argomenti dell'insegnamento 086012 FONDAMENTI DI CLIMATIZZAZIONE AMBIENTALE.


Modalità di valutazione

L'esame è costituito da una prova scritta e una verifica orale. Nella prova scritta lo studente deve rispondere a tre (quattro) domande aperte per valutarne la capacità alla: 

  • comprensione e analisi dei fenomeni di scambio termico negli edifici;
  • comprensione e impiego dei diversi modelli di calcolo delle prestazioni termiche in regime dinamico delle pareti/solai dei sistemi edilizi;
  • comprensione e impiego dei diversi modelli di calcolo delle prestazioni energetiche dei componenti dei sistemi impiantistici.

La quarta domanda riguarda specificatamente il tema delle procedure normalizzate per il calcolo della prestazione energetica dell'edificio; tale domanda è di norma sostituita dalla presentazione della relazione sulla prestazione energetica di un edificio campione, che sintetizza l'attività svolta nella parte applicativa dell'insegnamento tramite lo sviluppo di un sistema di fogli Excel su traccia guidata.

La correzione e la discussione delle risposte scritte e della relazione costituiscono la prova orale.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaKreider, J.F, Curtiss P.S., Rabl A., Heating and Cooling of Buildings - Design for efficiency, III Ed., Editore: CRC Press, Anno edizione: 2016, ISBN: 978-1439899892
Risorsa bibliografica facoltativaKuehen T.H., Ramsey J.W., Therelkeld J.L, Thermal Environmental Engineering, III Ed., Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 1998, ISBN: 978-0-139172-20-5
Risorsa bibliografica facoltativaASHRAE, ASHRAE Handbook - 2017 Fundamentals , Editore: ASHRAE, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-1939200594

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
52:00
78:00
Esercitazione
28:00
42:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
26/01/2020