Programma Prof. Sciurpi, Fisica Ambientale, Progetti di Fisica Tecnica Ambientale. Università di Firenze
pighero
pighero26 settembre 2016

Programma Prof. Sciurpi, Fisica Ambientale, Progetti di Fisica Tecnica Ambientale. Università di Firenze

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Programma Prof. Sciurpi, Fisica Ambientale
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Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini

Corso di Laurea in Architettura (classe LM-4 c.u.)

CORSO INTEGRATO DI

“FISICA TECNICA AMBIENTALE E IMPIANTI TECNICI” (8 CFU)

CORSO A STUDENTI A - D

MODULO DI FISICA TECNICA AMBIENTALE PROGRAMMA DEL CORSO 1. Obiettivi del Corso L’obiettivo principale del modulo di Fisica Tecnica Ambientale è quello di fornire allo studente le nozioni di base riguardo i fenomeni fisici fondamentali che regolano il sistema edificio impianto, nonché l’interazione tra uomo, edificio ed ambiente; il tutto finalizzato ad una progettazione energeticamente consapevole e quanto più possibile ecocompatibile, in linea con quanto sta accadendo nel panorama normativo nazionale ed internazionale in continua evoluzione, che è sempre più sensibile alle problematiche legate all’energia ed all’ambiente. A tal fine, dopo aver richiamato alcuni concetti fondamentali della fisica classica, verranno trattati più approfonditamente gli argomenti più specificatamente relazionati alla termofisica dell’edificio (termodinamica, psicrometria, trasmissione del calore, ecc.). In specifico il programma rivolge la sua attenzione all’approfondimento dei principali fenomeni fisici ed alla definizione dei modelli matematici che li rappresentano, il tutto finalizzato all’acquisizione di nozioni che troveranno pratica applicazione nelle discipline dell’area progettuale e tecnologica. Particolare attenzione sarà posta al legame tra i fenomeni fisici studiati e le loro applicazioni nel campo del risparmio energetico, del benessere globale degli occupanti e della qualità dell’ambiente costruito. Se possibile, la trattazione del programma verrà integrata con esercitazioni numeriche, analisi di casi studio ed eventuali seminari tematici al fine di fornire strumenti quanto più concreti ed applicativi per la valutazione della conformità del progetto ai requisiti ambientali. 2. Argomenti trattati nel corso Unità di misura Unità di misura fondamentali e derivate. Il Sistema internazionale di unità di misura.Richiami di Fisica classicaCinematica: il concetto di velocità ed accelerazione. Dinamica: concetto di forza, leggi di Newton, concetto di massa, peso e densità, forze di attrito. Lavoro ed energia: energia cinetica, potenziale ed elastica, principi di conservazione dell’energia, potenza. Meccanica dei fluidi: stati della materia, definizione di pressione, legge di Stevino e pressione idrostatica, legge di Pascal, principio di Archimede. Fluidodinamica: regimi di moto, coefficiente di viscosità dinamica e cinematica, numero di Reynolds, equazione di continuità e concetto di portata, teorema ed equazione di Bernoulli, resistenza al moto dei fluidi nei condotti, diagramma di Moody.

Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi SpadoliniTermodinamica di base Concetto di temperatura. Dilatazione termica. Sistema termodinamico. Primo Principio della Termodinamica per sistemi chiusi. Regimi stazionario e non stazionario. Entalpia. Capacità termica e calori specifici. Secondo Principio della Termodinamica. Enunciati di Kelvin-Plank e Clausius. Temperatura termodinamica. Macchina termica, macchina frigorifera, pompa di calore: prestazioni e funzionamento. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Teorema e ciclo di Carnot. Concetto di entropia. Termodinamica dei sistemi aperti. Equazione del bilancio delle masse. Equazione di continuità in regime stazionario. Bilancio dell’energia e Primo Principio della Termodinamica per un sistema aperto. Diagramma Termodinamico (p,v) per l’acqua. Stato fisico dei vapori saturi umidi: titolo del miscuglio e calore latente di vaporizzazione. Gas perfetti: equazione di stato e principali leggi dei gas perfetti (leggi di Boyle e Dalton). Cicli termodinamici. Termodinamica dell’aria umida (Psicrometria) Miscele di aria e vapor d’acqua: la psicrometria dell’aria. Principali proprietà delle miscele di aria umida: temperatura a bulbo secco, titolo, grado igrometrico, entalpia, temperatura di rugiada, di saturazione adiabatica e di bulbo umido. Descrizione del Diagramma psicrometrico e suo uso. Misura del grado igrometrico: lo psicrometro di Assman. Principali trasformazioni delle miscele di aria umida: riscaldamento e raffreddamento sensibile; raffreddamento con deumidificazione; umidificazione adiabatica; miscelazione adiabatica. Trattamento dell’aria in regime estivo ed invernale all’interno di una UTA. Trasmissione del calore Modalità di trasmissione del calore. Trasmissione del calore per Conduzione: legge di Fourier, equazione di Fourier, conduzione stazionaria, conduzione in regime variabile. Proprietà termofisiche dei materiali: coefficiente di conduzione e conduttanza, diffusività termica ed inerzia termica delle strutture edilizie. Strato piano semplice; strato piano multiplo; condotto circolare semplice e multiplo. Resistenza termica ed analogia elettrica. Trasmissione del calore per Convezione: convezione naturale e forzata. Coefficiente di scambio termico convettivo. Analisi dimensionale e numeri puri (Nusselt, Reynolds, Grashof, Prandtl). Trasmissione del calore per Irraggiamento termico: Effetto serra. Coefficiente di assorbimento, riflessione e trasmissione. Emissività. Potere emissivo integrale e specifico. Legge di Kirchhoff, di Stefan – Boltzmann e di Wien. Scambio termico tra superfici affacciate in regime stazionario. Fattori di vista. Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio: la trasmittanza dei componenti edilizi. Coefficienti di adduzione. Problemi di condensa superficiale ed interstiziale nelle strutture murarie, metodo di Glaser. Proprietà dei prodotti utilizzati in edilizia e loro comportamento termoigrometrico. Ponti termici in edilizia: definizione, valutazione e calcolo delle dispersioni. I componenti finestrati: principali prestazioni termofisiche e calcolo delle dispersioni. Principali norme UNI di riferimento e requisiti legislativi inerenti le prestazioni termofisiche dell’involucro dell’edificio. Comfort termoigrometrico e IAQ all'interno di ambienti confinati Il comfort termoigrometrico e gli indici di comfort. Il comfort respiratorio olfattivo e la qualità dell’aria interna (IAQ). 3. Modalità della didattica Lezioni del titolare del Corso eventualmente integrate da seminari su temi specifici.

Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini4. Modalità di esame Gli esami prevedono una parte scritta ed una orale. Bibliografia Testi di base su cui approfondire lo studio degli argomenti trattati nel corso delle lezioni integrati con dispense del corso aventi carattere monografico disponibili sul sito: http://www.taed.unifi.it/fisica_tecnica/ Testi di base (1) Çengel Y. A., “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill, Milano, 1998 (2) AA.VV. “Manuale di Progettazione Edilizia” vol. II, a cura di G. Raffellini, Ed Hoepli,

Milano 1994 (3) AA.VV. “Manuale di Progettazione Edilizia” vol. III, a cura di A. Baglioni, Ed Hoepli,

Milano 1994 MODULO DI IMPIANTI TECNICI PROGRAMMA DEL CORSO 1. Argomenti trattati nel corso Illuminotecnica • La visione della luce, flusso luminoso, principali grandezze fotometriche. • Benessere visivo e requisiti illuminotecnici. • L’illuminazione naturale ed il fattore medio di luce diurna. • Illuminazione artificiale, curve e solidi fotometrici. Acustica fisica e ambientale • Il suono ed il benessere acustico. • Propagazione del rumore all’aperto. Valutazioni di impatto e clima acustico. • Acustica architettonica, tempo di riverberazione, comportamento acustico dei materiali • Potere fonoisolante, isolamento acustico, rumori impattivi, indici di valutazione.

Requisiti acustici passivi degli edifici. • Criteri di valutazione dell’effetto disturbante del rumore, principali normative in materia

acustica, in particolare Legge 447/95 e relativi decreti applicativi. • Rumore degli impianti Impianti di climatizzazione • Il sistema termodinamico edificio-.impianto. • Valutazione dei flussi di energia in uscita ed in entrata dal sistema edificio. Calcolo dei

carichi termici di progetto invernale ed estivo degli edifici per il dimensionamento degli impianti.

• La legislazione sul risparmio energetico in edilizia, integrazione e applicazione. • Impianti di riscaldamento, raffrescamento e condizionamento. Relazioni tra le tipologie

edilizie ed i consumi energetici • Impianti di ventilazione naturale e meccanica. • Principali tipologie impiantistiche: impianti ad acqua, ad aria e misti aria-acqua.

Principali tipologie di distribuzione dei fluidi vettori energetici. • Le centrali termiche e frigorifere. La sicurezza ai fini della prevenzione incendi. • I generatori di calore, i gruppi frigoriferi. Problematiche di inserimento degli impianti

negli edifici: sicurezza ed ingombri.

Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design “Pierluigi Spadolini • I terminali d’impianto: principali tipologie (a scambio termico convettivo e radiativo).

Cenni sulle modalità di dimensionamento degli impianti (generatori, scambiatori di calore e terminali). La regolazione degli impianti. Relazioni tra tipologie d’impianto, edificio ed ambiente.

• Impianti ad energia solare ed a pompa di calore. • La certificazione energetica degli edifici. Normativa antincendio e parametri progettuali • Sicurezza antincendio negli edifici. Principi, sistemi e metodi della prevenzione

incendi. Concetti di protezione passiva ed attiva, compartimentazione e classe d'incendio, vie e percorsi d'esodo.

• Impianti e presidi antincendio: agenti estinguenti e tipologie di impianti antincendio, estintori, impianti ad idranti e naspi, sprinkler, segnalatori di fumo, cenni sui grandi rischi (GPL, Serbatoi, Depositi, ecc..)

Impianti idrico-sanitari • Impianti di approvvigionamento idrico: reti di distribuzione, criteri di dimensionamento,

materiali. • Sistemi di raccolta e smaltimento delle acque reflue: criteri di dimensionamento,

ventilazione degli scarichi e materiali. Principali sistemi di trattamento delle acque usate a dispersione o verso la rete fognaria.

Impianti elettrici • Cenni sulla produzione e distribuzione dell’energia elettrica, materiali ed

apparecchiature. • Guida per l’integrazione nell’edificio degli impianti elettrici utilizzatori. Materiali ed

apparecchiature. 2. Modalità della didattica Lezioni del titolare del Corso eventualmente integrate da seminari su temi specifici. 3. Modalità di esame Gli esami prevedono una parte scritta ed una orale. Bibliografia (1) G.F.Cellai, S.Secchi “Fondamenti si acustica” CLU Ed. Firenze (2) G Dall’O “Architettura e impianti” Città Studi Edizioni (3) G. Moncada Lo Giudice, L. De Santoli “Progettazione di impianti tecnici” Masson,

Milano (4) Dispense del titolare del corso su specifici argomenti

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