Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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Modulo: IMPIANTI TERMICI

Corso

Ingegneria Industriale

Curriculum

Curriculum unico

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2017/2018

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-IND/11

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Secondo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

ANTONINO FRANCESCO NUCARA

Obiettivi

Il corso si occupa dell’analisi dei carichi termici degli edifici e del dimensionamento degli impianti di riscaldamento e di condizionamento. Vengono inoltre trattati gli impianti solari termici.
Quale obiettivo ci si prefigge di consentire agli studenti l’acquisizione di conoscenze specifiche: sulle relazioni intercorrenti tra clima esterno, involucro edilizio e microclima indoor, sulle modalità di scambio termico riferite all’energetica edilizia, sulle principali tipologie di impianti di riscaldamento e di condizionamento, sugli impianti solari termici, sui criteri di dimensionamento degli impianti termici e degli impianti solari.

Programma

Sistemi e principi della termodinamica –Macchine termiche
Sistemi termodinamici - I principio della termodinamica per sistemi chiusi - II principio della termodinamica - Macchine termiche, macchine frigorifere, pompe di calore - Coefficienti economici e rendimenti – Ciclo di Carnot per gas perfetti – Sistemi aperti - Entalpia – Bilanci di massa e di energia meccanica - I principio della termodinamica per sistemi aperti - Apparecchiature atte a scambiare calore o lavoro con un fluido o a ridurne la pressione senza compiere lavoro - Proprietà termodinamiche di liquidi, vapori saturi e vapori surriscaldati – Diagrammi termodinamici pressione-volume (pv), entropico (ts), entalpico (hs).

Produzione di energia da fonti convenzionali. Cicli termodinamici fondamentali a vapore ed a gas
Cicli a vapore: Ciclo di Carnot - Ciclo Rankine - Ciclo Hirn - Ciclo frigorifero - Cicli a gas: Ciclo Otto - Ciclo Diesel - Ciclo Joule - Cicli frigoriferi ad aria (ciclo inverso di Joule).

Trasmissione del calore
Conduzione: Legge di Fourier - Equazione generale della conduzione - Conduzione in regime stazionario - Conduzione monodimensionale stazionaria senza sorgenti di calore: pareti piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante o variabile con la temperatura - Pareti composte piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante - Analogia elettrica - Coefficiente globale di scambio termico per geometrie piane e cilindriche - Spessore critico di un isolante.
Convezione: Convezione forzata, naturale e mista - Equazioni fondamentali del moto non isotermo - Analisi dimensionale - Numeri di Nusselt, Prandtl e Grashof.
Irraggiamento: Radiazioni termiche - Grandezze fondamentali: potere emissivo monocromatico, angolare ed integrale - Leggi dell’irraggiamento: di Planck, di Wien, di Stefan-Boltzmann - Coefficienti di riflessione, trasmissione ed assorbimento - Corpi neri, corpi grigi e corpi reali - Emissività - Legge di Kirchoff - Radiosità - Fattori di vista - Relazioni fra fattori di vista: di reciprocità, di additività e di chiusura - Scambio termico fra superfici nere e grigie.

Psicrometria. Diagramma psicrometrico. Operazioni fondamentali sull'aria umida. Dati climatici per la progettazione degli impianti. Temperatura dell’aria esterna. Posizione del sole nella volta celeste. Intensità della radiazione solare. Temperatura aria sole. Giorno medio mensile.

Bilancio energetico di un edificio. Dispersioni termiche dell’edificio. Effetti della massa. Caratteristiche termofisiche degli elementi opachi e trasparenti. Scambi termici per trasmissione attraverso le superfici opache, le superfici trasparenti e verso il terreno. Scambi termici per ventilazione. Carichi termici degli edifici in regime invernale ed in regime estivo.

Tipologie di impianti di riscaldamento e di condizionamento. Impianti ad acqua: monotubo, bitubo, a collettore complanare. Impianti ad aria: a canale singolo, con post riscaldamento di zona, a portata variabile, multizona, a doppio canale. Componenti degli impianti di riscaldamento: caldaie, terminali di erogazione, pompe di circolazione, valvole di regolazione e controllo dei circuiti, camini, vasi di espansione, contatori di calore. Componenti degli impianti di condizionamento: filtri, centrali di trattamento aria, refrigeratori, bocchette e diffusori, torri di raffreddamento.

Generatori di calore. Caldaie tradizionali e a condensazione. Pompe di calore acqua-acqua ed acqua-aria. Pompe di calore aria-aria. Pompe di calore a gas. Componenti di una pompa di calore. Indici di prestazione delle pompe di calore. Utilizzazione delle pompe di calore nel settore residenziale.

Reti di distribuzione. Caratteristiche fluidodinamiche. Regimi di moto. Perdite di carico distribuite e concentrate. Dimensionamento delle tubazioni delle reti di distribuzione ad acqua: metodo a velocità costante ed a perdita specifica di pressione costante. Dimensionamento dei canali di distribuzione dell'aria: metodo a velocità ed perdita specifica costante per i canali d'aria.

Impianti per la conversione dell’energia solare in energia termica. Collettori solari piani e sottovuoto. Sistemi ad acqua ed ad aria. Bilancio termico di un collettore solare. Calcolo della superficie ottimale del collettore. Metodo f-chart. Calcolo del volume dell’accumulo.

Testi docente

Dispense del corso
Y. A. Çengel - Termodinamica e trasmissione del calore - McGraw Hill.
A. Cocchi - Elementi di fisica tecnica ambientale - Edizioni Progetto Leonardo.
G. Rodonò, R. Volpes - Termodinamica e trasmissione del calore - Dario Flaccovio.
Gino Moncada Lo Giudice, Livio De Santoli, Progettazione di impianti tecnici, Masson Editore Milano.
Anna Magrini, Lorenza Magnani, La progettazione degli impianti di climatizzazione negli edifici. EPC libri.
Ernesto Bettanini, Pierfrancesco Brunello, Lezioni di impianti tecnici - Vol. I e II. Cleup Ed.
Renato Lazzarin, Pompe di calore. Parte teorica, parte applicativa, SGEditoriali, Padova.
Federico M. Butera, "Architettura e ambiente". ETAS Libri.
AA.VV., Il Nuovo Manuale Europeo di Bioarchitettura. Gruppo Mancosu Editore srl.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Sì

Valutazione tirocinio