Appunti degli studenti per corsi ed esami del Prof. Morini Gian Luca

Appunti presi a lezione dal corso di Energetica degli edifici e impianti Termotecnici M, tenuto dal prof Gian Luca Morini per l'anno accademico 2016/2017 per il corso di laurea magistrale in Ingegneria Energetica di Bologna, UNIBO. Appunti, riassunti, domande d'esame, simulazioni d'esame, esercizi risolti, etc...

Appunti presi a lezione dal corso di Sistemi Solari M, tenuto dal prof Gian Luca Morini per l'anno accademico 2016/2017 per il corso di laurea magistrale in Ingegneria Energetica di Bologna, UNIBO. Appunti, riassunti, domande d'esame, esercitazioni, simulazione esami, etc...

Appunti di Impianti tecnici su uno schema breve relativo al carico termico di progetto e diffusione attraverso la muratura basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Morini dell’università degli Studi di Bologna - Unibo. Scarica il file in formato PDF!

Riassunto per l'esame di Sistemi Solari e Geotermici M Modulo 1 del prof. Morini, basato su appunti personali e studio delle dispense, lucidi del docente a disposizione degli studenti e libri consigliati Duffie, Beckman, L’energia solare nelle applicazioni termiche, Liguori Editore (1974) Lazzarin R., Sistemi solari attivi: manuale di calcolo, F. Muzzio Editore (1981) Comini G. Savino S., La captazione dell’energia solare, Monografie CISM (2013). Gli argomenti trattati possono essere divisi in 6 macro argomenti: 1) Radiazione solare e atmosfera. Energia solare: analisi delle principali reazioni nucleari di fusione. Disponibilità dell'energia solare. Calcolo dello spettro di emissione del sole e della costante solare. Irradianza solare all'estradosso dell'atmosfera terrestre. Proprietà notevoli dell'atmosfera terrestre e interazione con la radiazione solare. Proprietà notevoli della troposfera. Massa d'aria teorica e massa d'aria corretta. Bilancio energetico globale del sistema terra-atmosfera-sole. Calcolo della temperatura media al suolo e della temperatura media del sistema terra-atmosfera. Scambio termico nei satelliti. 2) Geometria solare e calcolo dell'irraggiamento. Coordinate spaziali e temporali per l'analisi del movimento apparente del sole. Angoli per la caratterizzazione delle superfici captanti. Calcolo dell'angolo di incidenza della radiazione solare su una superficie comunque orientata ed inclinata. Calcolo dell'irraggiamento solare giornaliero su una superficie posta all'estradosso dell'atmosfera terrestre. Rapporto di irraggiamento diretto. Esempio numerico sul calcolo dell'irraggiamento extra-atmosferico. Irraggiamento solare giornaliero su una superficie al suolo: calcolo della componente diretta, diffusa e riflessa. Esempio numerico sul calcolo dell'irraggiamento solare captato da una superficie al suolo. Calcolo dell'angolo di inclinazione ottimale di una superficie fissa per massimizzare l'irraggiamento solare raccolto. Calcolo dell'irraggiamento globale istantaneo su una superficie in funzione del tipo di cielo. Sistemi ad inseguimento ad 1 o 2 assi di rotazione: calcolo della componente diretta, diffusa e riflessa. Esempio numerico sul calcolo dell'irraggiamento solare captato da una superficie che ruota attorno ad 1 asse o a 2 assi. Differenze tra i due sistemi ad inseguimento. Ombreggiamento: diagramma solare. Esempi numerici sull'uso del diagramma solare. Calcolo della distanza minima tra file di superfici captanti al fine di evitare l'ombreggiamento reciproco. 3) Applicazioni solari per la produzione di energia termica a bassa temperatura. Pannelli solari termici. Rendimento istantaneo di un collettore solare. Curva caratteristica di un collettore. Determinazione sperimentale delle caratteristiche dei pannelli. Fattore angolare (IAM). Temperatura di stagnazione dei pannelli. Pannelli a circolazione naturale. Pannelli a circolazione forzata. Pannelli a svuotamento. Logiche di regolazione per evitare la stagnazione. Metodo F-Chart per il calcolo del fattore di copertura solare mensile. Definizione di X e Y secondo norma UNI TS 11300/4. Calcolo della temperatura media diurna dell'aria esterna. Descrizione della procedura di calcolo per la determinazione del fattore di copertura solare. Esercizio sul dimensionamento di un impianto termico a collettori solari e caldaia di integrazione per la produzione combinata di acqua calda sanitaria e riscaldamento secondo norma UNI TS 11300/4. Studio del ruolo dell'accumulo termico nei sistemi termici solari per la produzione di acqua calda sanitaria. Ricostruzione dei profili orari di carico e scarico del serbatoio di accumulo. Impianti solari per il riscaldamento di piscine scoperte: calcolo dei termini di perdita e di guadagno termico. Simulazione dinamica e impianti solari. 4) Sistemi a concentrazione. Equazione di bilancio termico di un sistema concentratore-ricevitore. Proprietà dei sistemi di concentrazione dell'energia solare. Sistemi a torre. Lenti di Fresnel. Concentratori parabolico-cilindrici. Dish Stirling. Calcolo del fattore di concentrazione geometrico: specchio cilindrico e sferico. Paraboloidi di rotazione e paraboloidi cilindrici. Caratteristiche dei ricevitori. Rendimento del sistema di concentrazione. Rendimento del ricevitore. Rendimento istantaneo utile. Temperatura massima raggiungibile da un ricevitore. Forni solari. Centrali elio-termoelettriche (solare termodinamico). Calcolo della temperatura ottimale del ricevitore di una centrale elio-termoelettrica e relazione con il fattore di concentrazione del sistema. 5) Solar cooling. Macchine ad assorbimento e STR. Valutazioni energetiche sull'uso accoppiato di macchine ad assorbimento e collettori solari termici. Dimensionamento della superficie captante dei pannelli solari da utilizzare per l'alimentazione di macchine frigorifere. Macchine combinate ciclo Rankine-ciclo frigorifero a compressione e macchine ad assorbimento. Curve di rendimento e influenza della temperatura di condensazione, della temperatura di evaporazione. Macchine ad assorbimento bi-stadio. 6) Sistemi fotovoltaici. Caratteristiche dei semi-conduttori; giunzioni p-n. Efficienza quantica e risposta spettrale. Efficienza energetica ideale. Efficienza energetica reale. Celle multi giunzione III-V. Modello elettrico equivalente di una cella fotovoltaica. Curva caratteristica. Potenza elettrica massima. Esempio numerico sul calcolo dell'efficienza di cella. Effetto della temperatura sulla curva caratteristica di una cella fotovoltaica. Mismatching di campi fotovoltaici. Calcolo dell'energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico con il metodo della norma UNI TS 11300-4. Moduli solari ibridi PV/T. Sistemi fotovoltaici a concentrazione CPV.

Riassunto esame orale del corso di Impianti Tecnici T tenuto dal professore Gian Luca Morini, Ingegneria Energetica Bologna basato su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Morini dell’università degli Studi di Bologna - Unibo. Scarica il file in formato PDF!

Riassunto per l'esame di Impianti Tecnici del prof. Morini, basato su appunti personali e studio dei testi consigliati dal docente: Progettazione di Impianti Tecnici, Moncada Lo Giudice, de Santoli e Lezioni di impianti tecnici vol. I, Brunello, Bettanini. Gli argomenti trattati possono essere suddivisi in 6 macro argomenti e risultano i seguenti: 1)Benessere termo-igrometrico, in particolare si studia il bilancio termico del corpo umano, il fattore di accumulo interno, il flusso metabolico e termico verso l'esterno, distinguendo la componente sensibile da quella latente. La temperatura media radiante, la effettiva e quella effettiva modificata, la temperatura operante con la resistenza termica dei vestiti. Si tratta la valutazione dei flussi termici per una persona in quiete, l' equazione dell'equilibrio termico e i meccanismi di termoregolazione del corpo umano. I diagrammi del benessere: Ashrae e Fanger. Si studia un esempio di progettazione integrata di involucri edilizi, con qualità dell'aria negli ambienti confinati (IAQ), in base all'affollamento di persone. La concentrazione limite di CO2 con il calcolo della portata minima di ricambio per persona. Il rateo di incremento orario di grado igrometrico in un locale chiuso. La classificazione delle sostanze inquinanti. Le portate di ricambio e affollamenti consigliati secondo UNI 10339 e Ashrae 62/89 e principali norme europee. Inoltre prescrizioni normative vigenti in Italia per la ventilazione. 2)Caratterizzazione termofisica degli edifici: a partire dalla Valutazione della potenza termica dispersa per trasmissione attraverso l'involucro edilizio, la Temperatura esterna di progetto, la Temperatura interna e tipologia di edificio. Si affronta Valutazione dei carichi termici invernali, con l'Espressione del coefficiente di accoppiamento termico attraverso l'involucro e la Valutazione della trasmittanza di pareti opache. Si studia il Calcolo della trasmittanza di pareti opache omogenee ed eterogenee. Intercapedini d'aria. Resistenza termica specifica dovuta all'adduzione interna ed esterna. Esercizio numerico sul dimensionamento dell'isolamento termico di una parete esterna. Influenza della posizione dell'isolante sul profilo di temperatura. Ponti termici: metodi di calcolo. Atlante dei ponti termici lineari. Esempio di calcolo dei ponti termici di una palazzina. Riduzione dei ponti termici. Calcolo della trasmittanza di superfici vetrate. Caratteristiche radiative dei vetri. Comportamento radiativo ottimale per l'isolamento termico e per il controllo solare. Ponti termici tra telaio e vetro. Calcolo della trasmittanza di solai su terreno o intercapedini ventilate. Esempi numerici. Calcolo delle dispersioni verso locali non riscaldati. Sottotetti. Piccoli locali non riscaldati. Calcolo delle dispersioni per ventilazione. Calcolo della potenza termica dispersa totale in una abitazione mono-familiare. Valutazione numerica dell'incidenza dei ponti termici sulle dispersioni totali. Verifiche termo-igrometriche sull'involucro. Limiti di trasmittanza delle pareti opache e trasparenti secondo DL 311/06. Verifica della condensazione superficiale. Verifica della condensazione interstiziale. Legge di Fick della diffusione di massa. Definizione di diffusività di massa e di permeabilità. Diagramma di Glaser. Verifica estiva ed invernale della condensa interstiziale. Esempi numerici. Esercitazioni pratiche sull'uso di software per il calcolo delle dispersioni termiche di una abitazione mono-familiare. 3)Impianti di Riscaldamento. Generatori di calore. Definizione di rendimento di produzione. Perdite al camino. Dispersioni termiche. Rendimento di produzione e fattore di carico: definizione di rendimento di produzione medio stagionale. Caldaie a temperatura costante con regolazione on-off. Caldaie a con portata variabile di combustibile. Caldaie a temperatura scorrevole. Caldaie a bassa temperatura. Architettura a due e tre giri di fumo. Pericolo di condensazione. Calcolo della temperatura di rugiada dei fumi. By-pass anticondensa. Isolamento dei tubi e aumento della superficie di scambio. Caldaie a condensazione. Valore massimo teorico del rendimento di produzione di generatori a condensazione. Acqua di condensa. Indice di condensazione. Bruciatori atmosferici e bruciatori ad aria soffiata. NOx e temperatura di fiamma. Condotti di evacuazione dei fumi. Espressione del tiraggio di un camino. Formula di Montgolfier per il dimensionamento dei camini. Canne fumarie. Distanze minime per l'alloggio dei terminali di scarico su tetto e su pareti verticali. Dimensionamento delle aperture di areazione e ventilazione per apparecchi a gas. Classificazione degli apparecchi a gas in funzione della tipologia dei condotti di areazione e ventilazione. Reti di distribuzione gas. Esempio numerico sul dimensionamento di una rete di distribuzione interna. Centrali termiche: prescrizioni per locali caldaia. Dimensionamento dei vasi di espansione aperti e chiusi. Vasi di espansione chiusi a membrana e autopressurizzati. Impianti a vaso aperto: tubazione di sicurezza e valvole di scarico termico. Impianti a vaso chiuso: valvola di sicurezza. Elementi terminali. Radiatori, ventilconvettori, aerotermi, termoconvettori, pannelli radianti, strisce radianti. Caratteristica di emissione dei radiatori e dei ventilconvettori. Esempi numerici di dimensionamento e verifica degli elementi terminali. Rendimento di emissione. Regolazione degli impianti di riscaldamento. Regolazione ambiente con cronotermostato. Regolazione di zona. Regolazione climatica centralizzata. Valvole a tre vie in miscelazione e in derivazione. Rendimento di regolazione. Pompe; caratteristica prevalenza portata. Rendimento di una pompa. Punto di lavoro di un circuito. Pompe in serie o in parallelo. Circuito di distribuzione: perdite di carico distribuite e concentrate. Diagrammi per il calcolo delle perdite di carico distribuite. Tabelle e nomogrammi per il calcolo delle perdite di carico concentrate. Esempio numerico di dimensionamento di un impianto di riscaldamento con circuito di distribuzione a due tubi e con circuito di distribuzione a collettore complanare. Rendimento di distribuzione. Verifica del rendimento globale di impianto medio stagionale. 4)Energia solare per usi termici. Irradianza spettrale all'estradosso dell'atmosfera terrestre. Costante solare. Latitudine, longitudine, angolo orario, tempo solare, declinazione, inclinazione e orientamento di una superficie. Calcolo dell'angolo di incidenza. Angolo orario del tramonto astronomico. Angoli orari dell'apparire e scomparire del sole. Calcolo dell'irraggiamento extra-atmosferico su superficie orizzontale e inclinata. Rapporto di radiazione diretta. Angolo di inclinazione ottimale per la raccolta di energia solare annuale, invernale ed estiva. Irraggiamento al suolo terrestre. Calcolo della componente diretta. Calcolo della componente diffusa. Calcolo della componente riflessa della radiazione solare. Esempio numerico sul calcolo dell'irraggiamento medio giornaliero su una superficie al suolo comunque orientata ed inclinata. Collettori solari piani: architettura e tipologie. Bilancio termico di un pannello solare. Calcolo dell'efficienza istantanea di un pannello solare. Impianti a collettori solari: tipologie e componenti. 5)Fabbisogno energetico di un edificio. Norme UNI 832 e UNI 13790. Bilancio energetico di un edificio. Calcolo energia dispersa attraverso l'involucro e per ventilazione. Calcolo degli apporti energetici gratuiti: apporti interni e apporti solari. Rendimento di utilizzazione e capacità termica effettiva interna delle pareti. Calcolo del fabbisogno di energia primaria. Classificazione energetica: CasaKlima e BestCLASS. Valori limite del fabbisogno di energia primaria per tipologia di edificio secondo DL n°311/06. Esempi di calcolo. DL n°311/05 e verifiche di legge previste durante la fase transitoria per nuove costruzioni, ristrutturazioni e interventi sull'impianto. Esercitazione svolta in laboratorio con l'ausilio di un software commerciale per il dimensionamento della rete di distribuzione di un impianto di riscaldamento e per il calcolo del fabbisogno di energia primaria per il condizionamento estivo. 6)Normativa. Evoluzione della normativa europea ed italiana sugli impianti ed il risparmio energetico. Legge n°373/76, Legge n°10/91, DPR413/93, Direttiva Europea 2002/91 sulla certificazione energetica, Decreti sull'efficienza energetica 20/7/04, Il meccanismo dei Titoli di Efficienza Energetica. ESCO: attività e forme contrattuali tipiche. Decreto n°192/05; Decreto n°311/06 e Certificazione energetica degli edifici. Leggi nazionali (DL59/09) e regionali (Emilia Romagna: DAL156/08) sulla Certificazione energetica degli edifici.