Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Impianti di climatizzazione e di condizionamento
Docente
Prof. Di Matteo Umberto
Settore Scientifico Disciplinare
ING-IND/11
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento

Il corso fornisce le conoscenze sia teoriche che applicative, per la comprensione dei fenomeni di scambio termico che regolano il sistema edificio-impianto, e il dimensionamento degli impianti di climatizzazione e di condizionamento. In particolare, il corso si prefigge l’obiettivo di fornire un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione relativamente alla produzione di energia termica e frigorifera.
 
L’insegnamento sarà proposto in modo da portare gli allievi ingegneri ad acquisire conoscenze approfondite dei processi di trasmissione del calore e della termodinamica, in modo da poter comprendere i principi di funzionamento delle varie apparecchiature che compongono gli impianti di climatizzazione e di condizionamento e dei fenomeni fisici che si instaurano negli ambienti confinati. Ove possibile saranno proposti e discussi casi studio di reali problemi ingegneristici che saranno utilizzati come supporto e motivazione all’acquisizione dei concetti di teoria.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)

Conoscenza e comprensione
Al termine del corso lo studente acquisisce conoscenze avanzate su: componenti e tipologie degli impianti di riscaldamento invernale, condizionamento estivo, e sulle tecniche di dimensionamento dei componenti degli impianti idronici. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite dalla precedente preparazione ingegneristica costituiranno degli approfondimenti che dovranno arricchire la conoscenza nel campo dei sistemi di climatizzazione per l’instaurazione ed il mantenimento delle condizioni di comfort ambientale, esaminando gli aspetti della normativa tecnica, acquisendo nozioni ed esperienza nelle modalità di calcolo, per valutare il comportamento energetico degli involucri edilizi e procedere al dimensionamento e alla rappresentazione grafica dei componenti e dei sistemi impiantistici.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione
Al termine del corso lo studente avrà acquisito padronanza nella comprensione delle dinamiche dei processi di uso e trasformazione dell’energia e dovrà saper progettare con criteri di ottimizzazione i sistemi di climatizzazione degli edifici. Sarà in grado di affrontare e sviluppare con competenza le tematiche progettuali avanzate, e procedere al dimensionamento di componenti degli impiantistici idronici. Questa capacità si esprimerà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: la capacità di eseguire analisi numeriche di comportamento energetico dell’involucro edilizio nelle varie fasi stagionali, e la capacità di eseguire il dimensionamento dei componenti delle centrali tecnologiche, di distribuzione dei fluidi, dei sistemi di scambio termico in ambiente e di quelli di diffusione dell’aria.

Competenze trasversali
- Autonomia di giudizio: a conclusione del processo di apprendimento, lo studente sarà in grado di analizzare il comportamento energetico dell’involucro edilizio nelle varie fasi stagionali, inoltre, sarà in grado di eseguire il dimensionamento dei componenti di un impianto di climatizzazione e condizionamento, riuscendo a formulare e risolvere problematiche impiantistiche proposte, dimostrando così un adeguato grado di autonomia rispetto alle competenze specifiche del proprio futuro ambito professionale

 - Abilità comunicative: lo studente acquisirà la capacità di comunicare ed esprimere problematiche inerenti all’oggetto del corso, individuando correttamente le grandezze fisiche rilevanti, e adoperando una terminologia adeguata. Sarà così in grado di sostenere conversazioni su tematiche relative alla progettazione di impianti di climatizzazione, ed in particolare di evidenziare le relazioni tra i principi basilari e gli aspetti applicativi.

 - Capacità di apprendimento: lo studente acquisirà la piena comprensione delle basi della trasmissione del calore, della distribuzione dei fluidi e del trattamento dell’aria umida, conseguendo così la capacità di affrontare e risolvere problemi numerici su alcuni argomenti specifici, nonché quella di applicare gli strumenti cognitivi di base per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze.

Prerequisiti

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario aver sostenuto con successo gli esami di:
-       Fisica generale o Applicata
-       Fisica tecnica ambientale

Gli argomenti trattati nell'esame di Impianti di climatizzazione e di condizionamento richiedono di avere la capacità di:
-       applicare le relazioni per il calcolo del calore scambiato attraverso le pareti degli edifici;
-       calcolare il rendimento termodinamico delle macchine;
-       rappresentare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico;
-       di effettuare l'analisi dimensionale.

 Tali conoscenze rappresentano un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia superare il corso con profitto.

Contenuti dell'insegnamento
COMFORT TERMICO
Il Comfort termico. Sistema di termoregolazione ed equilibrio termico. Metabolismo, lavoro esterno, perdita di calore per evaporazione, e respirazione. Conduzione termica attraverso i vestiti, scambio termico per radiazione. Condizioni di comfort termico. Equazioni del comfort termico. Gli indici PMV e PPD.

ANALISI CARICHI TERMICI INVERNALI
Analisi dei carichi termici invernale secondo la UNI EN 12831 Dispersione per trasmissione verso esterno. Dispersione per trasmissione verso spazio non riscaldato. Dispersione per trasmissione verso terreno. Dispersione per trasmissione verso spazio riscaldato a temp diversa. Dispersione per ventilazione. Carico termico di progetto.
 
I CORPI SCALDANTI
I corpi scaldanti, tipologie e posizionamento di un radiatore. Calcolo della potenza effettiva degli elementi radianti. Gli aerotermi: classificazione. Come scegliere un aerotermo, disposizione degli aerotermi, Temp aria ingresso/uscita. Dimensionamento di un aerotermo. Termoconvettori: classificazione, installazione e dimensionamento. Termostrisce: installazione e dimensionamento. Tubi alettati: installazione e dimensionamento. Pavimenti radianti: particolari costruttivi e parametri di calcolo di un impianto a pannelli radianti.

LE RETI DI DISTRIBUZIONE
Definizione e tipologie. Reti di distribuzione e circuiti. I collettori e loro dimensionamento. Le dilatazioni termiche. Compensatori. Le perdite di carico continue e localizzate sia nel moto laminare che turbolento. Le perdite di carico totali. Portata di bilanciamento. Impianti a collettori. Calcolo di un impianto con il metodo con bilanciamento al circuito più sfavorito o con prevalenza prestabilita al collettore. Valvole di taratura. Elettropompe e circolatori. Curve caratteristiche. Calcolo della potenza di una pompa.

ANALISI CARICHI TERMICI ESTIVI
Carichi sensibili e carichi latenti. Carichi esterni e carichi interni. Bilancio termico estivo di un edificio. Analisi dei carichi esterni. Irraggiamento sulle superfici vetrate con/senza accumulo. Fattore correttivi e ombre portate. Trasmissione su superfici opache/tetto. Aria Esterna e Infiltrazioni. Carichi interni. Rientrate di calore totale. Il progetto termotecnico estivo.
 
IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE
Impianti a tutt’aria. Impianti misti aria-acqua. Ventilconvettori e Mobiletti ad Induzione. Impianti a 2, 3 e 4 tubi.

TRATTAMENTO ARIA UMIDA
Principali trattamenti aria umida, miscelazione, riscaldamento, umidificazione e umidificazione adiabatica, raffreddamento, deumidificazione, raffreddamento con deumidificazione. Preriscaldamento umidificazione e Postriscaldamento. Miscelazione – Riscaldamento e Umidificazione. Raffreddamento con deumidificazione – Postriscaldamento.
Attività didattiche
Didattica erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf.

Didattica interattiva
L'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione.
Modalità di verifica dell'apprendimento
Sono proposti in piattaforma dei test di verifica e autovalutazione erogati in modalità distance learning, che corredano le videolezioni, tramite i quali ogni studente può valutare sia la comprensione, sia il grado di conoscenza acquisita dei vari contenuti e prendere coscienza di quali siano, eventualmente, i propri punti deboli e le lacune sui vari argomenti del programma.
I test di verifica e autoverifica intermedie non sono obbligatori ai fini del sostenimento della prova d’esame, però sono consigliate per un’autovalutazione della propria preparazione.
L’esame si svolge in forma scritta e/o orale. La prova ha una durata massima di 120 minuti.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è obbligatorio lo studio dei seguenti testi:

  • M. Doninelli, Gli impianti a collettori, Quaderni Caleffi
  • M. Doninelli, I circuiti e i terminali degli impianti di climatizzazione, Quaderni Caleffi
  • M. Doninelli, Gli impianti a pannelli radianti, Quaderni Caleffi
  • M. Doninelli, Le reti di distribuzione, Quaderni Caleffi
  • ““G. Moncada Lo Giudice e L. De Santoli, Progettazione di impianti tecnici, CEA, Milano, 2000
Ricevimento studenti

Previo appuntamento (u.dimatteo@unimarconi.it).