ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| ANALISI ENERGETICA DEGLI EDIFICI | ING-IND/11 | LEZIONI | 60 |
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Gli studenti che avranno portano a termine il percorso proposto durante l'insegnamento avranno acquisito conoscenze in merito agli strumenti e alle metodologie per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici, dei bilanci energetici in regime invernale ed estivo con particolare riferimento ai servizi di climatizzazione, ventilazione, produzione acqua calda sanitaria e illuminazione. Conosceranno inoltre i principi operativi e le normative tecniche essenziali alla conduzione di attività di analisi e diagnosi energetiche degli edifici, per le destinazioni d'uso più diffuse.
The students who completes the path proposed during the course will have acquired knowledge of the tools and methodologies for evaluating the energy performance of buildings, energy balances in winter and summer with particular reference to air conditioning, ventilation, domestic hot water production and lighting. They will also know the procedural principles and technical standards essential for conducting energy analysis and energy audits of buildings, for the most common intended uses.
L'acquisizione delle conoscenze e delle capacità da parte degli studenti verrà verificata attraverso le revisioni dell'esercitazione progettuale, che il docente assegna per gruppi di studenti, e attraverso l'esame finale del corso.
The acquisition of knowledge and skills by the students will be verified through the reviews of the design exercise, which the professor assigns for groups of students, and through the final exam of the course.
Alla fine del percorso proposto nel corso, gli studenti avranno sviluppato capacità critiche, finalizzate alla selezione delle soluzioni di involucro ed impiantistiche più adeguate in base al tipo di edificio analizzato, nell'ottica di realizzare edifici nei quali siano garantiti elevati livelli di comfort con il minor consumo di risorse possibile. Inoltre avranno acquisito capacità nell'utilizzo e nella gestione di software specificatamente dedicati alle analisi energetiche, basati su metodi di calcolo stazionari o dinamici.
At the end of the path proposed in the course, the students will have developed critical skills, for selecting the most suitable envelope and energy services solutions based on the type of analyzed building, with the aim to create buildings with high comfort levels and with low resources consumptions. They will also have acquired skills in the use and management of software, specifically dedicated to energy analysis, based on stationary or dynamic calculation methods.
L'acquisizione delle conoscenze e delle capacità da parte degli studenti verrà verificata attraverso le revisioni dell'esercitazione progettuale, che il docente assegna per gruppi di studenti, e attraverso l'esame finale del corso.
The acquisition of knowledge and skills by the students will be verified through the reviews of the design exercise, which the professor assigns for groups of students, and through the final exam of the course.
Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di gestire le fasi preliminari del progetto energetico di un edificio, sia esso di nuova realizzazione o in via di riqualificazione. Tali fasi risultano cruciali in quanto sono quelle nelle quali si compiono scelte condizionanti la prestazione energetica ed i successivi dimensionamenti di dettaglio delle dotazioni impiantistiche. Inoltre avranno elementi per sostenere le loro scelte nelle fasi di dialogo e concertazione con le altre figure professionali coinvolte nella progettazione degli edifici.
At the end of the course, the students will be able to manage the early design stages of the energy project of a building, whether it is newly built or in renovation. These stages are crucial as they are those in which some important choices are made, able to significantly affect the energy performance and the subsequent detailed sizing of the energy services. The students will also have elements to support their choices in the dialogue and consultation phases with the other professionals involved in the design of buildings.
Dal dialogo frequente studente-docente, che avviene durante le lezioni e soprattutto nelle revisioni delle esercitazioni progettuali (che sono fatte a piccoli gruppi di studenti), potrà essere verificato il percorso di maturazione dei comportamenti dello studente, rispetto alle tematiche affrontate ed agli strumenti proposti.
From the frequent dialogue student-professor, which takes place during the lessons and especially in the revisions of the design exercises (which are done in small groups of students), it will be possible to verify the path of maturation of the student's behavior, with respect to the issues addressed and the tools proposed.
Conoscenze di termodinamica, trasmissione del calore e igrometria, apprese in insegnamenti precedenti, in particolare in quello di "Fisica Tecnica Ambientale".
Knowledge of thermodynamics, heat transfer and hygrometry, learned in previous courses, in particular in the course of "Building Physics".
Il corso affronta gli argomenti sommariamente indicati di seguito.
- Servizi energetici tipicamente presenti negli edifici. Fabbisogni energetici e consumi energetici per il soddisfacimento delle esigenze di comfort. Quadro legislativo e tecnico-normativo nazionale ed internazionale in materia di efficienza energetica in edilizia. Concetti di energia utile, energia finale ed energia primaria. Indicatori di prestazione energetica e di impatto ambientale per gli efifici. Tipologie di valutazioni energetiche e loro obiettivi: design, asset e tailored rating.
- Comfort termico: definizione e concetti fondamentali. Introduzione ai modelli razionali ed adattivi per la valutazione del comfort termico. Bilancio energetico dell’edificio in condizioni di climatizzazione invernale ed estiva. Bilancio energetico dell’edificio in condizioni di scambio termico stazionario, quasi stazionario e dinamico.
- Strategie di miglioramento delle prestazioni energetiche dell'involucro opaco. Ottimizzazione delle stratigrafie delle pareti multristato, effetto della distribuzione del materiale isolante, effetto della distribuzione del materiale capacitivo. Cenni al dimensionamento delle pareti ventilate. Esempi di soluzioni tecnologicamente avanzate per l'involucro opaco.
Strategie di miglioramento delle prestazioni energetiche dell'involucro trasparente. Radiazione solare diretta e impatto sul comportamento energetico dell’involucro edilizio. Esempi di soluzioni tecnologicamente avanzate per l'involucro trasparente.
- Strategie per l’incremento delle prestazioni energetiche degli impianti di climatizzazione. Sottosistemi degli impianti di climatizzazione. Soluzioni tecnologicamente avanzate per i sistemi di climatizzazione. La generazione del calore attraverso generatori a combustione ed a pompa di calore. Tecniche di selezione della taglia di generatori a pompa di calore per la minimizzazione del fabbisogno stagionale di energia primaria. Esempi di soluzioni tecnologicamente avanzate per gli impianti di climatizzazione.
- Analisi dei fabbisogni energetici per servizi energetici diversi dalla climatizzazione. Sistemi di ventilazione meccanica controllata: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche. Sistemi di produzione di acqua calda sanitaria: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche. Sistemi di illuminazione artificiale: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche.
- Analisi delle prestazioni energetiche di sistemi per lo sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili in edilizia. Sistemi solari termici: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche. Sistemi solari fotovoltaici: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche. Sistemi di mini e micro cogenerazione: tipologie, principali caratteristiche e analisi energetiche.
- Analisi energetiche in campo. Cenni alla strumentazione di misura utilizzata per i rilievi sul campo: campi di impiego e principi di funzionamento.
- Valutazioni tecnico-economiche. Indicatori per le analisi tecnico-economiche degli investimenti legati agli interventi di efficientamento energetico.
Durante il corso viene affrontata la risoluzione di una serie di esempi pratici, volti ad applicare a situazioni concrete i concetti presentati a lezione.
Il corso si completa con una serie di seminari di approfondimento su specifici temi trattati nel corso, organizzati dal docente e tenuti da esperti del settore provenienti dal mondo delle aziende che operano nel settore edile.
The course deals with the topics summarized below.
Energy services typically found in buildings. Energy needs and energy consumptions to satisfy comfort conditions. National/international legislative and regulatory framework on energy efficiency in buildings. Concepts of useful energy, final energy and primary energy. Energy performance and environmental impact indicators for buildings. Types of energy assessments and their objectives: design, asset and tailored rating.
Thermal comfort: definition and fundamental concepts. Introduction to rational and adaptive models for the evaluation of thermal comfort. Energy balance of the building in winter and summer seasons. Energy balance of the building in steady-state, quasi steady-state and dynamic conditions.
Strategies for energy performance improvement of the opaque envelope. Optimization of the stratigraphy of the multilayer walls, effect of the distribution of the insulating material, effect of the distribution of the capacitive material. Outline of the sizing of ventilated walls. Examples of advanced solutions for the opaque envelope.
Strategies for improving the energy performance of the transparent envelope. Direct solar radiation and impact on the energy behavior of the building envelope. Examples of advanced solutions for the transparent envelope.
Strategies for increasing the energy performance of air conditioning systems. Subsystems of air conditioning systems. Heat generation by boilers and heat pumps. Techniques for selecting the size of heat pumps to minimize seasonal primary energy requirements. Examples of advanced solutions for the air conditioning system.
Analysis of energy needs for energy services other than air conditioning. Controlled mechanical ventilation systems: types, main characteristics and energy analyzes. Domestic hot water production systems: types, main characteristics and energy analyzes. Artificial lighting systems: types, main characteristics and energy analyzes.
Analysis of the energy performance of systems for renewable energy sources exploitation in residential buildings. Solar thermal systems: types, main characteristics and energy analysis. Solar Photovoltaic systems: types, main characteristics and energy analysis. Mini and micro cogeneration systems: types, main characteristics and energy analysis.
On-site energy analysis. Outline of the measurement instruments used for on-site surveys: fields of use and operating principles.
Technical-economic evaluations. Indicators for the technical-economic analyzes of investments linked to energy efficiency interventions.
During the course the resolution of a series of practical examples is addressed, aimed at applying the concepts presented in class to concrete situations.
The course is completed with a series of in-depth seminars on specific topics covered in the course, organized by the teacher and held by experts from companies of the construction sector.
Oltre agli appunti delle lezioni frontali tenute dal docente e dal materiale didattico fornito direttamente dal docente sotto forma di file, i seguenti testi sono consigliati per completare/approfondire la preparazione dello studente:
- Energetica generale di Gianni Comini, Giulio Croce, Stefano Savino, ISBN:8889884207;
- Green energy audit. Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici di Giuliano Dall'Ò, ISBN:8866270091;
- Qualità globale dell'ambiente interno di L.A. Piterà, Francesca Romana D'Ambrosio Alfano, ISBN:8897323286;
- Pinpoint: Key Facts + Figures for Sustainable Building di Bruno Keller e Stephan Rutz, ISBN:3034601204;
In addition to the notes of the lectures held by the teacher and the teaching material provided directly by the teacher in the form of files, the following texts are recommended to complete / deepen the student's preparation:
- Energetica generale by Gianni Comini, Giulio Croce, Stefano Savino, ISBN:8889884207 (in Italian)
- Green energy audit. Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici by Giuliano Dall'Ò, ISBN:8866270091 (in Italian, an English similar version is also available ISBN:1447150635);
- Qualità globale dell'ambiente interno by L.A. Piterà, Francesca Romana D'Ambrosio Alfano, ISBN:8897323286 (in Italian);
- Pinpoint: Key Facts + Figures for Sustainable Building by Bruno Keller and Stephan Rutz, ISBN:3034601204 (in English).
L'esame finale dell'insegnamento è svolto in forma orale. Lo studente dovrà rispondere alle domande poste dal docente e dovrà discutere i temi richiesti dimostrando padronanza e apporccio critico. Le domande riguarderanno temi strettamente inerenti agli argomenti trattati durante le lezioni. La parte iniziale dell'esame verterà su alcuni commenti, richiesti dal docente, in merito all'esercitazione progettuale svolta dallo studente.
La valutazione dello studente terrà in considerazione i seguenti aspetti relativi ai temi trattati: livello di conoscenza, padronanza e capacità di approfondimento, abilità nella risoluzione di problemi pratici, padronanza di linguaggio.
The final exam of the course is held in oral form. The student will have to answer the questions posed by the teacher and will have to discuss the required topics demonstrating mastery and critical approach. The questions will concern topics strictly related to the those covered during the lessons. The initial part of the exam will focus on some comments, requested by the teacher, regarding the design exercise carried out by the student.
The student's assessment will take into consideration the following aspects relating to the topics covered: level of knowledge, mastery and ability to deepen, ability to solve practical problems, command of language.
