Docente/i: Paola Ricciardi  

Denominazione del corso: Fisica tecnica
Codice del corso: 500155
Corso di laurea: Ingegneria Edile-Architettura
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/11
L'insegnamento costituisce attività di base per: Ingegneria Edile-Architettura
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il Corso intende fornire le basi culturali necessarie alla comprensione dei principi fondamentali della termodinamica e dell'analisi energetica dei sistemi e le nozioni di base dello scambio termico per conduzione, convezione ed irraggiamento per applicarle, nel corso dello svolgimento delle esercitazioni, a componenti di impianti e sistemi energetici. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di impostare l'analisi di impianti termici e avrà acquisito un insieme di nozioni che gli consentiranno di impostare l'analisi energetica di un edificio, nonché di affrontare problematiche relative al rumore, alla qualità del suono, all'isolamento acustico degli edifici, all’illuminazione naturale e artificiale degli ambienti.

Programma del corso

La prima parte del corso riguarda le nozioni di base della Fisica Tecnica relative alla Termodinamica ed alla Trasmissione del Calore. Vengono trattati contestualmente esempi applicativi specifici per il corso di laurea a cui è dedicato il corso. La seconda parte del corso riguarda argomenti di carattere più applicativo, nel settore del benessere ambientale, con particolare riguardo agli impianti di climatizzazione, alle problematiche acustiche ed illuminotecniche.

Fondamenti di termodinamica
Principi di termodinamica: generalità, definizioni. Reversibilità e irreversibilità. Lavoro e calore. I Principio per sistemi chiusi e aperti, energia interna ed entalpia. II Principio: enunciati vari, entropia. Rendimento delle macchine termiche. Ciclo di Carnot. COP macchine inverse. Proprietà dei diagrammi termodinamici. Gas ideali e loro trasformazioni principali. Cicli diretti e inversi (fluidi con passaggio di fase liquido-vapore), pompa di calore.

Trasmissione del calore
Meccanismi di trasferimento del calore. Conduzione del calore nei solidi: legge fondamentale della conduzione e sua applicazione a superfici piane e cilindriche in condizioni stazionarie, isolamento termico e spessore critico dell'isolamento, analogia elettrica. Conduzione termica non stazionaria: cenni sulle problematiche relative al regime variabile. Scambio termico in convezione naturale e forzata, coefficiente globale di scambio termico. Scambio termico per irraggiamento: definizioni, leggi fondamentali, corpo nero, fattori di forma, corpi grigi, analogia elettrica. Incremento dello scambio di calore: superfici alettate, scambiatori di calore.

Fondamenti di tecnica del controllo ambientale
Fondamenti sulla climatizzazione degli ambienti. Termodinamica dell'aria umida: umidità relativa e assoluta, entalpia, diagramma di Mollier, cenni di psicrometria. Benessere termoigrometrico. Bilancio termico del corpo umano e parametri che lo determinano. Relazione di Fanger. Problema della qualità dell'aria negli ambienti. Cenni sugli impianti di riscaldamento, bilanci energetici, principali tipologie impiantistiche. Condizionamento dell'aria: trasformazioni termodinamiche fondamentali, bilanci di energia e di massa, carichi termici sensibili e latenti, principali tipologie impiantistiche. Cenni sugli strumenti di misura.

Cenni sul comportamento delle strutture nei confronti dell'umidità
Problemi igrometrici degli edifici. Bilancio igrometrico di ambienti abitati. Fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale in strutture edilizie. Metodo di Glaser. Esempi di applicazione.

Cenni di Acustica
Cenni sulla fisica del suono. Suoni puri e complessi, spettri acustici. Pressione efficace, intensità, potenza e densità sonora. Sensazione auditiva e isofoniche. Valutazione dei rumori. Acustica atmosferica: propagazione del suono all'aperto. Assorbimento del suono: caratteristiche dei materiali. Acustica degli ambienti confinati: riverberazione del suono, tempo convenzionale di riverberazione. Isolamento acustico; potere fonoisolante.

Cenni di Illuminotecnica
Cenni sulla struttura dell'occhio umano. Sensazione visiva. Grandezze fotometriche fondamentali. Sorgenti luminose. Generalità sul calcolo dell'illuminamento. Acuità visuale, fattore di contrasto, abbagliamento. Illuminazione artificiale e naturale. Illuminazione di esterni e di ambienti. Comfort visivo. Fattore di luce diurna.

Prerequisiti

Conoscenze di base di strumenti matematici elementari, derivate e integrali.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 80
Esercitazioni (ore/anno in aula): 40
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Y.A. Cengel. Termodinamica e Trasmissione del calore. McGraw-Hill Ed. 2009.

P. Ricciardi . Elementi di Acustica ed Illuminotecnica. McGraw-Hill, 2009.

A. Cavallini, L. Mattarolo. Termodinamica Applicata . CLEUP Ed.Padova, rist.1992.

C. Bonacina, A.Cavallini, L.Mattarolo. Trasmissione del calore. CLEUP Ed.Padova, rist.1985.

A.Magrini . La progettazione degli impianti di climatizzazione negli edifici. EPC Libri, 2002.

G. Moncada Lo Giudice, A. De Lieto Vollaro. Illuminotecnica . Masson, ed. 1998.

I.Sharland. Manuale di acustica applicata. Woods Italia,1980 .

Egan. Concepts in Architectural Lightning. McGraw Hill.

G. Alfano, M. Filippi, E. Sacchi.. Impianti di climatizzazione per l'edilizia. Masson, 1997. .

A.Magrini, L.Magnani. Fisica Tecnica, Volume I - Esempi di calcolo di termodinamica e trasmissione del calore. Città Studi Edizioni, 2009.

A.Magrini, L.Magnani. Fisica Tecnica, Volume II - Esempi di calcolo di psicrometria, acustica e illuminotecnica. Città Studi Edizioni, 2009.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Per accedere all'esame è necessario svolgere un'esercitazione sulle prestazioni energetiche degli edifici che comprende l'analisi dei consumi di un'abitazione/edificio, la valutazione mediante software dei consumi annuali previsti e la preparazione dell'attestato di certificazione energetica come richiesto dalle recenti leggi in materia di risparmio energetico in edilizia. Le modalità di svolgimento e di consegna dell'esercitazione sono definite nella pagina web del docente. Verrà svolta una prova scritta ed un colloquio orale nelle date previste negli appelli.