Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
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)
Dipartimento: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'ArchitetturaDepartment: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'Architettura
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ICAR/11 - PRODUZIONE EDILIZIA
ITALIANO
ITALIAN
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.
Lezioni di Teoria, 40 ore
Esercitazioni, 10 ore
Laboratorio, 22 ore
Theory, 40 hours
Exercises, 10 hours
Laboratory, 22 hours
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 will give to the students the knowledge on methods and tools for the management and integrated control of building systems. This knowledge aims to provide students with the expertise needed to evaluate and design a management and control system for the construction sub-systems, as well as for addressing the issues related to the development and the latest market and research needs in the field of automatic management of constructions for different performance areas, including comfort and energy saving.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student will learn to design a system for integrated performance management of the building system, such as to make the solution 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 will be able to apply the acquired knowledge by giving a critical interpretation and proposing a theoretical modelling, also in relation to other disciplines of the construction sector. This ability will be allowed through a number of professional skills, such as: 1. understanding of the requirements, constraints and objectives of management; 2. general knowledge of the architecture of a management and control system and of its key technology components; 3. ability to build lumped parameter models of building systems; 4. ability to design a control and integrated plant management system; 5. ability to use numerical simulation tools.
Transversal Skills.
The student will perform a series of design exercises, conducted in class during the course, which will help him to improve the design capacity, and the use of computer tools for simulation of building systems. The course will contribute to the knowledge and understanding of building systems as a whole. This will inevitably influence the design choices of building components, thus fostering also the integrated design skill.
Lezioni di teoria:
1. Introduzione al corso
• Il problema di gestione e controllo dei sistemi edilizi
• Indici di prestazione degli edifici
2. Richiami di teoria dei sistemi e del controllo
• Problemi e Sistemi di Controllo
• Sistemi dinamici LTI a tempo continuo e discreto
• Linearizzazione di sistemi non lineari
• Retroazione dallo stato e dall'uscita
3. Edifici cyber-fisici
• Controllo in retroazione di sistemi LTI, Controllo ON-OFF, Controllo PID
• Modelli termici di edifici, interazione con il mondo fisico (sensori e attuatori)
• Direct Digital Control, Protocolli e reti, Home and Building Automation
4. Controllo delle prestazioni dei sottosistemi edilizi
• Condizionamento dell’aria
• Generazione
• Sistemi VRV/VRF
• Illuminazione e ombreggiamento
• Controllo Integrato Ambiente
• Energia
5. Vincoli e requisiti normativi per la gestione integrata del sistema edile - BACS/TBM
• Applicazione della normativa UNI EN ISO 52120
• Progettazione, implementazione e simulazione delle funzioni BAC/TBM
6. Edifici intelligenti
• Edifici Intelligenti e direttiva UE 844/2018 (EPBD III)
• Flessibilità energetica e integrazione
• Controllo intelligente e gestione ottima degli edifici
Laboratorio:
7. Modellazione di sistemi edilizi in ambiente Modelica
• Linguaggio Modelica e ambienti di modellazione
• Librerie Modelica
Esercitazioni:
• Esercitazioni di simulazione e progettuali svolte a lezione durante il corso
Theory:
1. Introduction
• The problem of management and control of building systems
• Building performance indices
2. Basics of systems and control theory
• Control systems and control problems
• Continuous and discrete time LTI dynamic systems
• Linearization of nonlinear systems
• State and output feedback
3. Cyber physical buildings
• Feedback control of LTI systems, ON-OFF control, PID control
• Thermal models of buildings, real world interaction (sensors and actuators)
• Direct Digital Control, Protocols and networks, Home and Building Automation
4. Control of performances of building subsystems
• Air Conditioning
• Heat/Chill Generation
• VRV/VRF systems
• Lighting and Shading
• Integrated Environmental Control
• Energy
5. Constraints and regulations for integrated management of building systems - BACS/TBM
• Application of the UNI EN ISO 52120 standard
• Design, implementation, and simulation of BAC/TBM functions
6. Smart buildings
• Smart Buildings and EU directive 844/2018 (EPBD III)
• Energy flexibility and integration
• Intelligent control and optimal building management
Laboratory:
7. Modeling of building systems in Modelica environment
• Modelica language and modeling environments
• Modelica Libraries
Exercises:
• Simulation and design exercises carried out during the course
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 nella discussione dell'esercitazione progettuale e nell'esposizione degli argomenti trattati a lezione durante il corso.
Per gli di studenti con disabilità/invalidità o disturbo specifico di apprendimento (DSA), che abbiano fatto debita richiesta di supporto per affrontare lo specifico esame di profitto all’Info Point Disabilità/DSA dell’Ateneo, le modalità di esame saranno adattate alla luce di quanto previsto dalle linee guida di Ateneo (https://www.univpm.it/Entra/Accoglienza_diversamente_abili).
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 test, consisting of discussion of the design exercise and exposition of the topics covered in class during the course.
For those students with a disability or specific learning disorder (SDA), who have made an appropriate request for support to take the specific profit exam at the University’s Disability Info Point/DSA, the examination procedures will be adapted in the light of the provisions of the University guidelines (https://www.univpm.it/Entra/Accoglienza_diversamente_abili).
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.
- 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.
Link per la piattaforma Moodle: https://learn.univpm.it/
- 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.
Link for the Moodle platform: https://learn.univpm.it/
Il Corso di insegnamento non è erogato in modalità e-learning
The course is not offered in e-learning mode
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427