Scheda programma d'esame
Building Physics
FABIO FANTOZZI
Academic year2020/21
CourseARCHITECTURE AND BUILDING ENGINEERING
Code808II
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISICA TECNICA AMBIENTALEING-IND/11LEZIONI72
FABIO FANTOZZI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo studente che completa con successo il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza di molti aspetti che sono alla base della progettazione dell'edificio - impianto, problemi soprattutto di natura energetica e legati alla corretta scelta della stratigrafia di una parete sotto diversi aspetti. Inoltre, lo studente sarà in grado di capire come ottimizzare il consumo di energia negli edifici. Solo in questo corso lo studente apprende i principi che sono l'essenza della progettazione degli edifici anche in molti altri aspetti: illuminazione diurna e artificiale, illuminazione urbana e inquinamento luminoso, acustica ambientale, isolamento acustico negli edifici, rumore ambientale.

Knowledge

The student who successfully completes the course will be able to demonstrate a solid knowledge of many aspects which are the basis for the building - plant system design, expecially energetic problems and how how to properly choose the stratigraphy of a wall. In addition, the student will be able to understand how to optimize energy consumption in buildings. Only in this course the student takes the principles that are the essence of building design also in many other aspects: daylighting and artificial lighting, urban lighting and light pollution, room acoustics, sound insulation in buildings, environmental noise

Modalità di verifica delle conoscenze

La verifica delle conoscenze acquisite avverrà soltanto in occasione della sessione d'esame

Assessment criteria of knowledge

The verification of the acquired knowledge will take place only during the exam session

Capacità

Al termine del corso:

gli studenti avranno ricevuto le conoscenze per utilizzare un qualsiasi software termotecnico per la verifica energetica di edifici.

Gli studenti saranno in grado di svolgere correttamente la scelta degli strati di una parete per l’ottimizzazione energetica e acustica.

Skills

By the end of the course:

Student will have received the knowledge to use any thermal engineering software for energy verification of buildings.

the student will be able to correctly perform the choice of the layers of a wall for energy and acoustic optimization.

Modalità di verifica delle capacità

Durante le esercitazioni saranno svolti esercizi tesi al comprendere l'utilizzo dei vari aspetti teorici insegnati

Lo studente sarà in grado di predisporre relazioni tecniche che riportino i risultati dell'attività di progetto

Assessment criteria of skills

During lab sessions, useful exercises will be performed to understand the design application of the various theoretical aspects done during the lessons

The student will be able to prepare technical reports that document the results of the project activity.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche ambientali

Lo studente potrà saper gestire responsabilità di conduzione di un team di progetto

Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nello svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali

Behaviors

Students will acquire and/or develop an awareness of environmental issues

Students will be able to manage the responsibility of managing a team project

Students will acquire accuracy and precision when collecting and analysing experimental data

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante il lavoro di gruppo sono verificate le modalità di definizione delle responsabilità, di gestione e organizzazione delle fasi progettuali

Nel caso di attività seminariali saranno richieste agli studenti delle brevi relazioni concernenti gli argomenti trattati

Assessment criteria of behaviors

During group work, the methods of assigning responsibility, management and organisation during the project phases will be evaluated

In the case of seminar activities, students will be requested to submit short reports concerning the topics discussed

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Sono auspicabili conoscenze di base per matematica e fisica

Prerequisites

Basic knowledge of mathematics and physics is desirable

Indicazioni metodologiche

Il corso sarà caratterizzato prevalentemente da lezioni frontali, talvolta con ausilio di lucidi/slide/filmati, ecc..

Teaching methods

The course will be characterized mainly by lectures, sometimes with the aid of transparencies/slides/films, etc.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Unità di misura dalla pressione alla potenza. Eq.ne di stato.

Sistemi termodinamici, Esterno, Scambi. Grandezze estensive ed intensive. Stati di equilibrio. Le proprietà delle sostanze pure. Regola delle fasi di Gibbs e diagramma p,T. Cenni su diagramma p,v.

Introduzione al 1° Principio della Termodinamica per sistemi chiusi. La funzione di stato Energia interna (U). 1° Principio della Termodinamica per sistemi aperti. Lavoro netto e lavoro di pulsione. La funzione di stato entalpia (I). Sistemi aperti in condizioni stazionarie. Concetto di rendimento e confronto con Carnot. Coeff. effetto utile per macchine inverse. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Valutazione dello scambio dinamico.

Secondo principio della Termodinamica per i sistemi chiusi. La funzione di stato entropia (S). Introduzione alla disuguaglianza di Clausius. Introduzione alle trasformazioni adiabatica e politropica.

Sistemi a due variabili. Espressioni fondamentali per il dU e dI. Calori specifici.

Gas perfetti e vapori saturi: proprietà e diagrammi.

Diagramma Pv per un fluido bifase. Calori latenti. Titolo. Calcolo delle funzioni I, S e U per i vapori.

Diagrammi TS e PI per fluidi bifase. Rappresentazione delle varie trasformazioni

Ciclo Rankine e ciclo Hirn. – Surriscaldamento e spillamento di vapore

Ciclo Brayton e sue varianti: rigenerazione ed espansione e compressione frazionate.

Generalità sulle macchine frigorifere. Fluidi utilizzati.

Macchina frigorifera a compressione di vapore. La pompa di calore.

I sistemi aperti. Moti nei condotti a velocità moderata. Tubo di Venturi.

Forza fluidomotrice: concetto, esempio caldaia radiatore, tiraggio camino.

Perdite di pressione (concentrate e distribuite). Fluidi newtoniani - Regimi di moto e numero di Reynolds. Il fattore di attrito nei tubi. Diagramma di Moody.

 

Introduz. alle tre metodologie di scambio termico: conduzione e postulato di Fourier, convezione e irraggiamento. Azione combinata di irraggiamento e convezione. Eq.ne di bilancio.

Conduzione: eq.ne di Fourier. Concetti di corpo omogeneo e isotropo. Casi particolari: eq.ni di Poisson e di Laplace.

Strutture composte. Caso di k=k(T). Parete piana con sorgente uniformemente distribuita. Parete piana omogenea: flusso termico, conduttanza, andamento della temperatura.

Pareti multistrato. Pareti con camera d’aria. Resistenza di contatto.

Parete piana con presenza di irraggiamento (casi di parete opaca e vetrata insolate) - temperatura sole-aria.

La parete cilindrica: andamento della temperatura. L’isolamento delle tubazioni: raggio critico di isolante.

Transitori termici: numero di Biot ed esempio di funzione periodica temperatura per pareti (analisi a parametri concentrati).

Problema sbarra: risoluzione di tre casi. Superfici alettate.

La convezione. I numeri di Prandtl, Grashof e Nusselt e loro significato fisico. Formule di uso pratico per la convezione.

La combustione: PCI e PCS

Scambiatori di calore: generalità. Calcolo degli scambiatori di calore a superficie con il metodo dell’efficienza.

Scambiatori in equicorrente. Evaporatori e condensatori.

Scambiatori in controcorrente. Confronto tra i vari tipi di scambiatori a superficie. I principali tipi di scambiatori di calore a superficie e loro realizzazione pratica.

Irraggiamento: Radianza. Leggi fondamentali dell’irraggiamento: leggi di Planck, Wien e Stefan – Boltzmann. Fattore di vista - proprietà. Analogia elettrica. Irraggiamento fra due e tre corpi. Corpo grigio. Concetto di radiosità. 

Aria Umida: introduzione. Definizioni di titolo, o umidità specifica, umidità relativa e grado di saturazione. Entalpia dell’aria umida. Diagramma di Mollier.

Trasformazioni elementari dell’aria umida: miscelamento di masse d’aria, riscaldamento o raffreddamento isotitolo, deumidificazione e umidificazione.

Processo di saturazione adiabatica. Psicrometro a due termometri.

Il condizionamento dell’aria: generalità. I carichi termoigrometrici. Regime del locale condizionato. Il fattore termico R. La retta di lavoro. Calcolo delle portate d’aria.

Condizionamento estivo e condizionamento invernale.

Diagramma Glaser. Concetto di permeabilità. Problemi di condensa: generalità. Dimensionamento igrometrico di una parete.

Bibliografia e materiale didattico

Libro "Termodinamica e trasmissione del calore" - Cengel - Mc Graw Hill

Indicazioni per non frequentanti

Oral exam - Online registration through the University of Pisa portal (http://esami.unipi.it/esami/)

Modalità d'esame

Prova orale - Iscrizione on-line tramite il portale di iscrizione agli esami dell’Università di Pisa (http://esami.unipi.it/esami/)

Assessment methods

Only oral sessions.

Updated: 22/09/2020 22:13