Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W000813] - GESTIONE E CONTROLLO DEI SISTEMI EDILIZIGESTIONE E CONTROLLO DEI SISTEMI EDILIZI
Massimo VACCARINI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM03] INGEGNERIA EDILE (Curriculum: IMPIANTI E SISTEMI DI CONTROLLO) Master Degree (2 years) - [IM03] BUILDING ENGINEERING (Curriculum: IMPIANTI E SISTEMI DI CONTROLLO)
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ICAR/11 - PRODUZIONE EDILIZIA

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

ITALIANO

ITALIAN


PREREQUISITI PREREQUISITES

Elettrotecnica, sistemi lineari e stazionari, fondamenti di automazione e controllo automatico, progettazione energetica degli edifici.

Electrotechnics, linear and stationary systems, fundamentals of automation and automatic control, buildings energy design.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di Teoria, 40 ore
Esercizi, 10 ore
Laboratorio, 22 ore

Theory, 40 hours
Exercises, 10 hours
Laboratory, 22 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti nozioni sui metodi e gli strumenti per la gestione ed il controllo integrato di sistemi edilizi. Tali conoscenze mirano a dare allo studente gli strumenti necessari per saper valutare e progettare un sistema di gestione e controllo dei sotto-sistemi edili, nonché di affrontare tematiche legate agli sviluppi e alle esigenze più recenti del mercato e della ricerca nel settore della gestione automatica delle costruzioni per differenti ambiti prestazionali, tra cui il comfort e il risparmio energetico.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dovrà sapere progettare un sistema di gestione integrata delle prestazioni del sistema edile, tale da rendere efficiente, scalabile e modulare la soluzione. Esso dovrà essere in grado di integrare i sistemi di controllo in edifici esistenti al fine di ottimizzare le prestazioni. Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite, proponendone una interpretazione critica e una modellazione teorica, anche in relazione alle altre discipline del settore dell'edilizia. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1.conoscenza di requisiti, vincoli e obiettivi della gestione; 2.conoscenza dell’architettura generale di un sistema di gestione e controllo e dei suoi componenti tecnologici principali; 3.capacità di costruire modelli a parametri concentrati di sistemi edilizi; 4.capacità di progettare un sistema di controllo e gestione integrata degli impianti;5.capacità di utilizzare strumenti di simulazione numerica.


Competenze trasversali.

L’esecuzione di una serie di esercitazioni progettuali, che verranno svolte a lezione durante il corso contribuirà a migliorare la capacità progettuale, e l’utilizzo di strumenti informatici per la simulazione dei sistemi edilizi da parte dello studente. L’insegnamento fornirà un contributo alla conoscenza e alla capacità di comprensione dei sistemi edilizi nel loro complesso. Questo influenzerà inevitabilmente le scelte progettuali dei componenti edilizi, favorendo così anche l’abilità di progettazione integrata.


Knowledge and Understanding.

The course aims to provide students with concepts on tools and methods for the integrated management and control of building systems. This knowledge aims to give the student the necessary tools to be able to evaluate and design a system for the management and control of building sub-systems, as well as to address issues related to the latest developments and needs of the market and research in the field of automatic management of buildings for different performance fields, including comfort and energy saving.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student must know how to design an integrated performance building management, while guaranteeing the solution to be efficient, scalable and modular. In particular, it must be able to integrate the control systems in existing buildings in order to optimize their performance. The student must be able to apply the acquired knowledge, proposing a critical interpretation and a theoretical modelling, also in relation to other disciplines of the building sector. This ability will be expressed through a series of professional skills, such as: 1. knowledge of the requirements, constraints and objectives of management; 2. knowledge of the general architecture of a management and control system and of its main technological components; 3. ability to build lumped parameters models of building systems; 4. ability to design an integrated control and management system; 5. ability to use numerical simulation tools.


Transversal Skills.

The execution of a series of design exercises, which will be carried out during course lessons, will contribute to improve the students’ design skills, and their ability to use IT tools for simulating building systems. The course will contribute to the knowledge and understanding of building systems as a whole. This will unavoidably affect the design choices of the building components, thus also favouring the students’ ability in integrated design.



PROGRAMMA PROGRAM

Lezioni di teoria:
1. Introduzione al problema di gestione e controllo dei sistemi edilizi
2. Elementi di controlli automatici
• Richiami sui sistemi dinamici in spazio di stato LTI
• Schemi di controllo
• Stabilità dei sistemi a controreazione (cenni)
• Sistemi di controllo a segnali campionati
• Controllo ON/OFF
• Controllo PID
3. Architettura di un sistema di gestione integrata del sistema edilizio – Sottosistemi edilizi
• Sottosistemi edilizi
• Sistemi di gestione e controllo
4. Obiettivi prestazionali, vincoli e requisiti normativi per la gestione integrata del sistema edile - BACS/TBM
• Indici di prestazione degli edifici e grandezze rilevanti
• Vincoli normative (ISO 50001, UNI 15232, DM 26/06/2015 e seguenti)
• Regolamentazione interna
• Vincoli fisici e operativi
• Disturbi interni ed esterni
5. Tecnologie per l’automazione degli edifici - Domotica e Building Automation
• Sensori - Acquisizione e trattamento dei dati ai fini del controllo
• Attuatori
• PLC
• Reti
• Sistemi di gestione dell’edificio (BMS)
6. Edifici intelligenti
• Valutazione della predisposizione degli edifici all'intelligenza (Direttiva UE 844/2018)
• Il controllo Fuzzy
• Cenni di controllo Adattativo
Laboratorio:
7. Strumenti di simulazione e analisi a parametri concentrati per la gestione ed il controllo di sistemi edilizi - Modelica
• Basi su linguaggio di modellazione Modelica
• Utilizzo di strumenti di modellazione e simulazioni Modelica
Esercitazioni:
• Esercitazioni di simulazione e progettuali svolte a lezione durante il corso

Theory:
1. Introduction to the problem of management and control of building systems
2. Elements of automatic control
• Recalls on LTI state space dynamic systems
• Control schemes
• Stability of feedback systems (basics)
• Direct digital control
• ON/OFF control
• PID control
3. Architecture of an integrated management system for the building system - Building subsystems
• Building subsystems
• Control and management systems
4. Performance objectives, constraints and regulatory requirements for the integrated management of the building system - BACS / TBM
• Building performance indexes and relevant quantities
• Regulatory constraints (ISO 50001, UNI 15232, Italian Ministerial Decree 26/06/2015 and followings)
• Internal regulation
• Operative and physical constraints
• Internal and external disturbances
5. Technologies for building automation - home automation and building automation
• Sensors - Data acquisition and processing for control purposes
• Actuators
• PLC
• Networks
• Building Management Systems (BMS)
6. Intelligent Buildings
• Rating the smart readiness of buildings (EU Directive 844/2018)
• Fuzzy control
• Adaptive control
Laboratory:
7. Simulation and analysis with lumped parameters tools for the control and management of building systems - Modelica
• Basics on Modelica modelling language
• Usage of Modelica-based modelling and simulation tools
Exercises:
• Simulation and design exercises carried out during the course


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Durante il corso delle lezioni sono previste attività di laboratorio di simulazione che permetteranno di mettere alla prova le competenze acquisite sulla gestione e il controllo dei sistemi edilizi e la capacità di utilizzare strumenti di simulazione numerica.
Il livello di apprendimento degli studenti viene valutato attraverso una prova orale, consistente nell'esposizione di argomenti riguardanti i requisiti, vincoli e obiettivi della gestione, le tecniche di controllo, l’architettura di un sistema di gestione e controllo con i relativi componenti tecnologici fondamentali ed i relativi criteri di progettazione.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo l’esame, lo studente deve dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver ben compreso i concetti fondamentali dell’insegnamento ed in particolare di aver acquisito le competenze di base sulle tecniche e tecnologie per il controllo degli impianti, sui requisiti e vincoli della gestione integrata delle prestazioni di un sistema edile e conoscere le relative tecniche fondamentali di progettazione e simulazione.
L’attribuzione del voto finale tiene conto delle conoscenze acquisite su tutti gli argomenti dell’insegnamento, comprese le attività di laboratorio.
La valutazione massima è attribuita agli studenti che dimostrano ottima capacità di analisi e sintesi, ottima abilità e autonomia nell'utilizzo dei sistemi di simulazione e che nella prova orale dimostrano una conoscenza approfondita dei contenuti dell’insegnamento, rigore metodologico ed appropriatezza di vocabolario tecnico.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno 18 punti (su 30) nella valutazione complessiva.


Learning Evaluation Methods.

During the course, laboratory activities are planned that will try the acquired skills on management and control of building systems, and the ability to use numerical simulation tools.
Students' level of learning is assessed through an oral exam, consisting of the discussion on topics regarding the requirements, constraints and objectives of management, the control techniques, the architecture of a management and control system with the relative fundamental technological components and the relative design criteria.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the tests described above, to have well understood the fundamental topics of the course. In particular, it has to demonstrate to have learned the basic skills on techniques and technologies for the systems control, on the requirements and constraints of the integrated management of building system performance and to know the corresponding fundamental design and simulation techniques.
The assignment of the final grade considers the knowledge acquired on all teaching topics, including laboratory activities.
The maximum rating is given to students who demonstrate excellent analytical and synthesis skills, excellent ability and autonomy in the use of simulation systems and that in the oral test demonstrate a thorough knowledge of the teaching topics, methodological rigor and appropriateness of technical vocabulary.


Learning Measurement Criteria.

A vote is awarded out of thirty, with possible honours.


Final Mark Allocation Criteria.

In order to attain a positive evaluation, the student must achieve at least 18 points (out of 30) in the overall assessment test.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

- Aström, K. J., & Murray, R. M. (2010). Feedback systems: an introduction for scientists and engineers. Princeton university press
- Bolzern, P., Scattolini, R., & Schiavoni, N., Fondamenti di controlli automatici-2° edizione. McGraw-Hill, 2004.
- Shengwei Wang, Intelligent Buildings and Building Automation, Spon Press, 2009
- Albert Ting-pat So, Wai Lok Chan, Intelligent Building Systems, Springer US, 1999.
- Slide delle lezioni: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7810

- Aström, K. J., & Murray, R. M. (2010). Feedback systems: an introduction for scientists and engineers. Princeton university press
- Bolzern, P., Scattolini, R., & Schiavoni, N., Fondamenti di controlli automatici-2° edizione. McGraw-Hill, 2004.
- Shengwei Wang, Intelligent Buildings and Building Automation, Spon Press, 2009
- Albert Ting-pat So, Wai Lok Chan, Intelligent Building Systems, Springer US, 1999.
- Lecture Slides: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7810


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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