Fisica Tecnica Ambientale per l Architettura

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1 Fisica Tecnica Ambientale per l Architettura Facoltà Architettura Roma Sapienza Laurea Magistrale a Ciclo Unico Anno accademico II Semestre Canale B Prof. Flavio Rosa

2 Informazioni sul corso Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

3 Scopo del corso di Fisica Tecnica Ambientale Il Corso fornisce le conoscenze dei processi fisici fondamentali che caratterizzano i vari aspetti dell azione reciproca tra uomo e ambiente, quali la gestione dell energia, il controllo dell inquinamento e del comfort termico, acustico e visivo coinvolgendo l intero sistema percettivo. Il corso ha prevalente carattere teorico. Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

4 Modalità svolgimento corso ed Esami Il corso è formato sostanzialmente da tre moduli: 1. Fisica dell edificio: trasmissione del calore attraverso i componenti edilizi, calcolo della trasmittanza termica; 2. Carichi termici estivi e invernali, certificazione energetica e Psicrometria; 3. Sostenibilità ambientale e impianti tecnologici da FER con il dimensionamento e calcolo di sistemi di sfruttamento delle energie rinnovabili applicabili all edilizia: Solare termico, fotovoltaico, Recupero Acque. Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

5 Programma del corso di FTA L elenco delle lezioni diviso per moduli è il seguente MODULO FISICA DELL EDIFICIO Intro fisica e termodinamica Unità MISURA Conduzione e trasmittanza Regime variabile Convezione naturale e forzata Irraggiamento Adduzione e numeri adimensionali Proprietà termofisiche materiali Ponti termici Temperatura fittizia del sole Vetri innovativi Serre solari Scambi termici complessi (collettori solari) 1 esonero: 1 domanda + esercizio MODULO PSICROMETRIA + CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI Equazioni di stato dei gas perfetti e diagrammi di fase Studio dell'aria umida Bilancio dei sistemi aperti e chiusi Psicrometria Trasformazioni psicrometriche Carichi termici estivi ed invernali Certificazione e diagnosi energetica/ambientale Esercitazioni in aula con il software DOCET 2 Esonero: 2 domande MODULO SOSTENIBILITA AMBIENTALE Impianti tecnologici da fonti di rinnovabili nell architettura Dimensionamento collettori solari Dimensionamento fotovoltaico Dimensionamento sistemi recupero acque 3 esonero 2 esercizi Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

6 Modalità svolgimento corso ed Esami 3 esoneri scritti: metà Aprile, metà Maggio, 19 giugno 2016 I punti per singola domanda d esame verranno dati in trentesimi. Il voto finale per esonero sarà calcolato per media pesata. Il voto finale d esame sarà a sua volta calcolato per media pesata fra i tre degli esoneri sostenuti. Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

7 Modalità svolgimento corso ed Esami L elenco delle lezioni diviso per moduli è il seguente MODULO SOSTENIBILITA AMBIENTALE 1. Sostenibilità ambientale in edilizia 2. Energie Rinnovabili 3. Certificazione energetica degli edifici 4. Analisi LCA dei componenti edilizi 5. Ciclo virtuoso delle acque e sistemi di recupero 6. Energia microeolica 7. Energia solare (collettori solari e PV) 8. Energia geotermica 9. Certificazione ambientale degli edifici 10. Impatto dell edilizia sulla biodiversità 11. Smart cities Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

8 Bibliografia e materiale didattico I testi di riferimento del corso sono i seguenti: o De Santoli, Fisica tecnica ambientale. Vol. 2: Trasmissione del calore, Casa editrice Ambrosiana (Modulo Fisica dell edificio) o o Caruso, Psicrometria, Aracne editore (Modulo Psicrometria) Cumo, Di Matteo, Sforzini, Sistemi tecnologici per edifici a energia quasi zero, Esculapio editore (Modulo Sotenibilità Ambientale) Le slides sono scaricabili dal sito (previa registrazione), nella sezione Download Didattica Fisica tecnica ambientale prof. Flavio ROSA ATTENZIONE!! Le slides costituiscono esclusivamente un ausilio alla spiegazione in aula, quindi: non trattano gli argomenti in modo esauriente, non sono necessariamente collegate logicamente una all altra, ma soprattutto... non è possibile superare l esame senza aver preso appunti a lezione e/o studiato sui libri di testo o su altre fonti ugualmente complete. 8

9 Per sapere cosa studiare riferirsi sempre e solo agli argomenti presenti nel programma del corso; Per uno studio da un punto di vista alternativo, può essere utile approfondire alcuni argomenti su un estratto dei testi del Prof. Cammarata, disponibili in unico file pdf su all interno del mio profilo. Gli argomenti estratti sono quelli del programma del corso Volumeprimo,pagine1-47, , , (indice); Volumesecondo,pagine1-28,64-79, , , (indice); Volumeterzo,pagine1-50, (indice); 9

10 Modalità svolgimento corso ed Esami E possibile recuperare una sola prova scritta di esonero delle tre sostenute (o assente in una di esse), solo al primo appello di maggio 2016 e per una sola volta solamente se il voto finale dei tre esoneri è < a 17/30). Se si rifiuta un voto >= 18/30 si dovranno rifare tutte e tre gli scritti agli appelli di esame previsti dal calendario. Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

11 Che cos è la Fisica Tecnica Ambientale Fisica Tecnica Ambientale Prof. Flavio Rosa 20/02/2016

12 L area disciplinare della Fisica Tecnica Ambientale Insegnamento fondante, sui principi della termodinamica e di trasmissione di calore Insegnamento formativo, sulle applicazioni rivolte al benessere delle persone Insegnamento orientativo, sulle caratteristiche e le tipologie di impianto

13 1. problemi della fisica applicata ai problemi dell ingegneria si ampliò seguendo lo sviluppo delle applicazioni della Fisica Nel corso degli anni 30 il corso si arricchì dei temi della Acustica Applicata

14 L area disciplinare della Fisica Tecnica Ambientale degli Impianti Insegnamento fondante, sui principi della termodinamica e di trasmissione di calore Insegnamento formativo, sulle applicazioni rivolte al benessere delle persone Insegnamento orientativo, sulle caratteristiche e le tipologie di impianto

15 La Fisica Tecnica Building Physics Trasporto di massa e calore Modalità di trasporto del calore Trasformazioni dell aria umida

16 Fondamenti di Architettura Bioclimatica Energia e Ambiente Bilanci e cicli di energia Fonti di energia rinnovabile L involucro edilizio Il sistema edificio-impianto Sistemi solari passivi Ventilazione naturale o ibrida

17 La Fisica Tecnica Ambientale Il benessere nell ambiente confinato e la salvaguardia dell ambiente esterno Qualità dell aria interna, principi e normative Acustica, principi Illuminotecnica, principi

18 Impianti Tecnici Calcolo dei fabbisogni estivi e invernali Calcolo delle potenzialità delle macchine e degli ingombri delle centrali Calcolo e ingombro delle distribuzioni dei fluidi termovettori (aria e acqua) Tipologie impiantistiche in funzione delle utenze

19 Tecniche di controllo ambientale per i Beni Culturali Condizioni ambientali per la conservazione Metodi di misura e di analisi dei parametri ambientali Tipologie di impianto in funzione dell edificio

20 Acustica e Illuminotecnica Acustica dei suoni desiderati e non desiderati, applicazioni. Progettazione acustica delle sale: ray-tracing e metodi di simulazione. Illuminazione naturale e artificiale, applicazioni. Progettazione impianto di illuminazione, metodi di simulazione.

21 ARCHITETTURA L aspetto più difficile e nello stesso tempo più elevato dell architettura è proprio in questa necessità di raggiungere la sintesi tra fattori discordi quali l armonia formale e le esigenze tecniche, il calore dell ispirazione e la freddezza del ragionamento scientifico, la ricchezza della fantasia e le ferree leggi dell economia P.L.Nervi

22 Progettazione = Integrazione e non sommatoria Somma = accostamento di entità Integrazione = costruzione di un sistema di rapporti Ludovico Quaroni Il progetto è la creazione di un sistema integrato di rapporti - tecnologia - estetica - funzione

23 Less is More = Efficienza Fare meglio con meno = Risparmio ENERGETICO efficienza energetica: utilizzo di meno energia mantenendo un livello equivalente di attività o servizi economici; risparmio energetico: concetto più ampio che comprende anche la riduzione del consumo mediante cambiamenti di comportamento o una diminuzione dell attività economica. I due termini sono spesso usati in modo interscambiabile con il risparmio assimilato all efficienza.

24 Approccio alla definizione di Edificio Sostenibile STEP 1 Riduzione della domanda di energia Isolamento termico, tenuta all aria, recupero di calore, sistemi di schermatura solare etc. STEP 2 Ricorso alle Energie Rinnovabili Energy demand STEP 3 Conversione efficiente della energia fossile Sole, pompe di calore, vento, biomasse Caldaie, Illuminazione ed elettrodomestici ad alta efficienza

25 Integrazione fra Edilizia ed Energia Prestazioni dell involucro Efficienza energetica degli impianti Architettura Sostenibile Fonti Energetiche Rinnovabili Sostenibilità Ambientale

26 Strategie Progettuali Soluzione architettonica Soluzione Impiantistica Tecnologie d involucro

27 Prestazioni involucro 1. Incidenza del fattore di forma s/v 2. Orientamento edificio 3. Schermature solari 4. Isolamento termico dell involucro 5. Prestazioni serramenti 6. Contenimento dispersioni 7. Materiali ecosostenibili (LCA, LCC) 8. Isolamento acustico 9. Tetti verdi 10.Illuminazione naturale 11.Ventilazione naturale 12.Certificazione energetica

28 Efficienza energetica degli impianti 1. Efficienza impianti produzione calore 2. Efficienza impianti centralizzati di produzione calore 3. Regolazione locale della temperatura dell aria 4. Contabilizzazione energetica 5. Sistemi a bassa temperatura 6. Efficienza degli impianti elettrici 7. Inquinamento luminoso

29 Efficienza energetica dell edificio Involucro - Impianti

30 Obiettivi Uno degli obiettivi principali assegnati alla progettazione architettonica è garantire condizioni di comfort a costi economici ed energetici accettabili Gli impianti suppliscono a necessità che non possono essere soddisfatte con mezzi naturali

31 Il controllo del microclima interno può essere ottenuto per mezzo dell interazione fra: misure passive (concernenti principalmente variabili architettoniche, morfologiche e tecnologiche) misure attive (correlate agli impianti tecnologici) I sistemi attivi e passivi dovrebbero essere bilanciati al fine di ottenere le condizioni di comfort ottimali utilizzando la giusta quantità di energia e risorse.

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33 Chi costruisce crea qualcosa che durerà per più generazioni scelte tecniche sbagliate lasciano segni duraturi Surriscaldamento del pianeta è in continuo aumento e una delle cause principali è l emissione di CO2 Combustione energie fossili risorse sempre più scarse Chi può scegliere, chi progetta, chi costruisce dovrebbe tenerlo presente Importanza del legame Edilizia - Risparmio Energetico - Clima - Ambiente Esistono le alternative rinnovabili ed accessibili

34 Vantaggi nel risanamento energetico degli edifici 1. Meno spese di riscaldamento 2. Comfort abitativo 3. Salubrità degli ambienti 4. Tutela del clima e dell ambiente 5. Aumento del valore commerciale 6. Economia regionale 7. Maggiore potere d acquisto

35 Grazie