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Fisica Tecnica Ambientale (EDI)
Building Physics and Building Energy Systems
Giovanni Di Nicola

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
Conoscenze base di matematica e fisica.

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base sulla termodinamica applicata e la trasmissione del calore. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di analisi e fisica, permetteranno di far acquisire gli strumenti necessari per la corretta interpretazione dei fenomeni termici e preparano lo studente alla progettazione esecutiva degli impianti. In questo modo lo studente acquisirà una chiara consapevolezza del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie di produzione, trasporto e uso dell’energia e della progettazione di macchine e sistemi energetici.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Lo studente dovrà saper effettuare analisi di componenti e di semplici sistemi termici al fine di valutare le prestazioni energetiche di macchine termiche e scegliere le soluzioni più idonee in relazione all'utilizzazione. Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite, riconoscendo l'importanza dei vincoli ambientali, economici e tecnologici e proponendone una interpretazione critica e una modellazione teorica, integrandosi con altre professionalità che operano nel settore dell'edilizia. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. conoscenze di base sulla termodinamica applicata e la trasmissione del calore; 2. capacità di condurre analisi di primo principio sui componenti di macchine e sui sistemi operanti sui cicli termodinamici inversi; 3. capacità di condurre analisi sulla trasmissione del calore in sistemi semplici operanti in regime stazionario con il metodo dell’analogia elettrica; 4. conoscenze di base su confort acustico ed illuminotecnico.
COMPETENZE TRASVERSALI:
L’insegnamento fornirà un contributo alla conoscenza e alla capacità di comprensione dei metodi matematici e dei fenomeni fisici e chimici essenziali per le discipline ingegneristiche. La capacità di risolvere problemi numerici contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva dalla consapevolezza delle proprie competenze, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni dello studente.

Programma
Contenuti (lezioni frontali, 48 ore). Generalità sulla termodinamica applicata. Termodinamica degli stati. I diagrammi termodinamici. Vapori, gas ideale, sostanze incomprimibili. Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi e per sistemi aperti. Applicazione a macchine operatrici e motrici e ad apparati di uso pratico. Secondo principio della Termodinamica. Postulati di Clausius e di Kelvin. Cicli Termodinamici motori e frigoriferi. Ciclo di Carnot diretto e inverso. Entropia. Cicli frigoriferi a compressione di vapore. Termodinamica dell’aria umida. Definizioni generali. Il diagramma psicrometrico. Le trasformazioni dell’aria umida. Termofisica dell’edificio. Bilanci di massa ed energia applicati alla determinazione dei carichi termici degli edifici. Meccanismi di scambio termico. Conduzione termica in regime stazionario. Analogia elettrica e modello resistivo. Convezione termica. Regimi di flusso. Gruppi adimensionali e correlazioni di uso pratico. Irraggiamento termico. Radiazione da corpo nero e da superfici reali. Scambio termico tra corpi neri, corpi grigi e in cavità. Meccanismi combinati di scambio termico. Trasmittanza di pareti e condotti. Benessere acustico. Grandezze fondamentali delle onde sonore. Fonoassorbimento e fonoisolamento. Benessere visivo. Grandezze fotometriche. Metodi di calcolo per l’illuminazione di interni. Esercitazioni in aula (24 ore). Esercizi sui principi della termodinamica. Utilizzo dei diagrammi T-s e P-h per i cicli inversi. Esercizi sulla termodinamica dell'aria umida e utilizzo del diagramma psicrometrico. Esercizi sui meccanismi di scambio termico e su analogia elettrica e modello resistivo.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in una prova da completare in due ore. La prova è suddivisa in due parti: - una prima parte basata sulla soluzione di tre esercizi proposti su argomenti trattati nel corso; - una seconda parte basata su tre domande teoriche di natura generale su argomenti trattati nel corso. E' prevista una ulteriore prova orale, consistente nella discussione di uno o più temi trattati nella prova scritta. Per accedere alla ulteriore prova orale lo studente deve aver ottenuto almeno sedici punti nella prima prova. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prima prova.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver ben compreso i concetti di termodinamica applicata e di trasmissione del calore; avere capacità di condurre analisi di primo principio sui componenti di macchine e sui sistemi operanti sui cicli termodinamici inversi; avere capacità di condurre analisi sulla trasmissione del calore in sistemi semplici operanti in regime stazionario con il metodo dell’analogia elettrica; mostrare conoscenze di base su confort acustico ed illuminotecnico.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Ad ogni una delle prove prima indicate è assegnato un punteggio compreso tra zero e trenta. Il voto complessivo, in trentesimi, è dato dal voto finale dello scritto o, nel caso di prova orale, dalla media dei voti ottenuti nelle due prove, con arrotondamento all'intero per eccesso.

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno la sufficienza, pari a diciotto punti, nella media delle prove scritta e orale sopra descritte. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove.

Testi consigliati
Appunti dalle lezioni, disponibili sull'ambiente informatico Moodle (https://lms.univpm.it/enrol/index.php). Per approfondimenti: Y. Cengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, 2° edizione, McGraw-Hill Italia, Milano, 2005.

Corsi di laurea

• Ingegneria Edile (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))