Точка росы — формула, расчет и визуализация
Что такое точка росы
Точкой росы именуется температура, до которой должен остыть воздух, чтобы имеющийся в нём пар перегретый достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Говоря проще, это температура, при которой падает конденсат.
Температура точки росы определяется только 2-мя параметрами: температурой и относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры.
Таблица с точкой росы
Таблицу с температурой точки росы для самых разных значений температур (от -5°С до 35°С) и относительной влаги (от 40% до 95%) воздуха в помещении можно отыскать в справочном Приложении Р к СП 23-101-2004 «Проектирование теплозащиты строений». К несчастью, в эту таблицу закралось несколько опечаток. Я подготовил для вас файл с таблицей, там опечатки исправлены.
Формула расчета точки росы
Вы можете воспользоваться формулой для приблизительного расчёта точки росы Тр (°С) в зависимости от температуры окружающей среды Т (°С) и его относительной влаги Rh (%):
Формула обладает погрешностью ±0.4 °С в диапазоне температуры окружающей среды Т от 0°С до 60°С, температуры точки росы Тр от 0°С до 50°С, относительной влаги Rh от 1% до 100%.
Приборы с определением точки росы
Психрометр (гигрометр психрометрический) — прибор чтобы провести измерения воздушной влажности и его температуры. Психрометр состоит из 2-ух спиртовых термометров, один из них — простой сухой термометр, а второй имеет устройство увлажнения. Вследствии испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Чем ниже влажность, тем меньше его температура. При 100% влаги показания термометров такие же. Для определения относительной влаги применяют психрометрическую таблицу. Эти приборы сейчас применяются только в условиях лаборатории.
Самые удобные на практике исследования строений портативные электронные термогигрометры с индикацией температуры и относительной воздушной влажности на цифровом дисплее. Некоторые модели термогигрометров имеют также индикацию точки росы.
Расчет точки росы в тепловизоре
Многие модели тепловизоров имеют встроеную функцию расчета точки росы в настоящем времени и отображения на термограмме изотермы, воочию показывающей поверхности, где температура ниже точки росы во время тепловизионной съемки. Эта функция есть, например, линейке тепловизров строительного назначения (серия «B» от «Building») FLIR Systems.
Изотерму по точке росы добавить можно на термограмму позднее в программе обработки на компьютере. Для расчета потребуется задать температуру и влажность воздуха. Изотерма закрасит на термограмме все поверхности, температура которых ниже точки росы. Не забудьте, что данная функция демонстрирует опасные для конденсации участки исключительно при услових тепловизионного исследования. Если внешняя температура увеличится, а изнутри влажность упадет, опасные зоны пропадут с термограммы (конструкции будут теплее, а точка росы ниже). Ниже показаны скриншоты программ FLIR и TESTO.
Точка росы в строительстве
О значении конденсации и точки росы при работе конструкций строительства, положении точки росы или плоскости потенциальной конденсации в стенках, оценке дефектности конструкций по условию точки росы с применением тепловизионной съемки я напишу в одной из следующих статей.
Как высчитать точку росы
При проектировании теплоизоляции зданий жилого фонда профессионалами всегда выполняется расчет точки росы с целью определения ее положения в стене снаружи. Это дает возможность понять, где существует очень высокая вероятность выделения существенного количества конденсата, и подобным образом выяснить, насколько материал который выбран ограждения отвечает эксплуатационным требованиям.
Мы не станем вылаживать тут расчет точки росы по формулам, который принято делать в строительстве, так как он очень сложен и громоздок. К слову, этим пользуются многие плохие продавцы строительных материалов, говоря нам о выделении влаги изнутри тех или других теплоизоляторов. Цель этой статьи – помочь традиционному владельцу дома самому определить точку росы в стене и задействовать это в работе.
Что такое точка росы
Нужно понимать, что воздух всегда имеет в себе пар перегретый, кол-во которого зависит от многих условий. Изнутри помещений пар выделяется от человека и от различных ежедневных процессов его деятельности – стирки, уборки, приготовления пищи и так дальше.
С наружной стороны содержание влаги в воздухе зависит от погоды, это ясно. Причем изобилие воздушной смеси парами имеет собственный предел, при достижении которого начинается конденсация влаги и рождается туман.
В большинстве случаев считают, что в данный момент воздух вобрал в себя максимально возможное кол-во пара и его относительная влажность (отмечается буквой ?) составляет 100%. Последующее изобилие как раз и приводит к возникновению тумана – очень маленьких капель воды, присутствующих во взвешенном состоянии. Но все таки всем приходилось смотреть выпадение конденсата на самых разных поверхностях и без всякого тумана.
Так бывает, когда не полностью сочный парами воздух (влажность менее 100%) граничит с поверхностью, чья температура на пару градусов ниже его своей. Фокус в том, что воздушная смесь при разной температуре может поместить различное кол-во пара. Чем температура выше, тем больше влаги она может впитать. Благодаря этому, когда смесь с относительной влажностью 80% соприкасается с более холодным объектом, то она резко охлаждается, предел ее насыщения уменьшается, а относительная влажность может достигать 100%.
В данный момент и начинается выпадение конденсата на поверхности, появляется говоря иначе точка росы. Собственно это явление можно видеть летом на траве. По утру земля и травка еще холодные, а солнце быстро нагревает воздух, влажность его около земли быстро может достигать 100% и падает роса. Интересно, что процесс конденсации сопровождается выделением энергии тепла, что была затрачена раньше на образование пара. Оттого роса быстро сходит.
Выходит, что температура точки росы – величина переменная и зависит от относительной влаги и температуры окружающей среды в нужный момент. В работе эти величины определяются при помощи разных измерителей, — термометров и психрометров. Другими словами, проведя измерение температуры и воздушной влажности, можно предположить, при какой температуре поверхности появится точка росы по таблицам, о чем речь пойдёт дальше.
Для справки. Чтобы установить влажность воздуха снаружи, нынче совсем не обязательно проводить какие-нибудь измерения, нужно только посмотреть на метеопрогноз во всемирной сети. Там указывается и относительная влажность.
Обозначение точки росы
Сейчас нет смысла задумываться над тем, как высчитать точку росы, потому как это давно уже сделано профессионалами, а результаты сведены в таблицу. В ней указываются значения температур поверхностей, ниже которых из воздуха с разной влажностью начинает выделяться конденсат.
Как можно заметить, фиолетовым цветом тут выделена нормативная температура в помещении в зимнее время года – 20 °С, а зеленым отмечен раздел, что охватывает диапазон нормированной влаги – от 50 до 60%. При этом точка росы меняется от 9.3 до 12 °С. Другими словами, при воплощении всех норм конденсация влаги изнутри дома не представляется возможной, потому как в нем нет поверхностей с подобной температурой.
Иное дело – внешняя стена. Внутри ее омывает воздух, нагретый до +20 °С, а с наружной стороны – минус 20 °С, а иногда даже больше. Значит, в толще стены температура поэтапно растет от минус 20 °С до + 20 °С и в каком-нибудь месте она в первую очередь будет равна 12 °С, что при влаги 60% даст точку росы. Однако для этого еще необходимо, чтобы пар перегретый добрался до данного места сквозь материал ограждения. И здесь появляется еще 1 фактор, действующий на обозначение точки росы – проходимость пара материала, которая всегда принимается во внимание во время строительства.
Сейчас можно перечислить все факторы, которые влияют на образование влаги изнутри фасадных стен во время эксплуатации:
- температура окружающей среды;
- относительная влажность воздуха;
- температура в толще стены;
- проходимость пара материала ограждения.
Примечание. Чтобы провести измерения данных показателей в толще используемых стен не существует никаких датчиков или анализаторов, их можно получить только расчетным путем.
Проходимость пара – это характеристика, показывающая, какое кол-во пара перегретого может пропустить через себя тот или другой материал за конкретный временной промежуток. К проницаемым относятся все конструктивные материалы с открытыми порами – бетон, кирпич, дерево и так дальше. В народе бытует выражение, что дома, построенные из них, «дышат». Примерами пористого теплоизолятора служат минвата и керамзитобетон.
Из всего сказанного выше делаем вывод, что в традиционных и теплоизолированных стенах обязательно есть условия для появления точки росы. Вот здесь и рождается много небылиц и страшилок, которые связаны с большим количеством воды, прямо-таки вытекающим из стен при конденсации, и произрастающей на них массой плесени. В реальности все не очень страшно, ведь эта точка не занимает стационарную позицию в ограждении. Со временем условия с двух сторон конструкции регулярно меняются, отчего и точка росы в стене передвигается. В строительстве это называют зоной потенциальной конденсации.
Так как заграждение проницаемо, то оно может самостоятельно избавиться от выделяющейся влаги, при этом значимую роль играет система вентиляции с двух сторон. Недаром внешнее утепление стен ватой на минеральной основе выполняется вентилируемым, ведь точка росы в данном случае находится в теплоизоляторе. Если все сделано правильно, то выделяющаяся изнутри ваты влага через поры покидает ее и уносится потоком вентиляционного воздуха.
Вот почему очень важно устроить правильную систему вентиляции в помещениях для жилья, она убирает не только вещества которые вредны, но и дополнительную влажность. Стенка мокнет лишь в одном случае: когда конденсация происходит регулярно и на протяжении продолжительного времени, а влаге деться некуда. В нормальных условиях материал просто не успевает напитаться водой.
Современные полимерные теплоизоляторы почти не пропускают пар, благодаря этому при стеновом утеплении их лучше располагать с наружной стороны. Тогда которая нужна для конденсации температура будет изнутри пенополистирола или вспененного полистирола, но пары к этому месту не доберутся, а поэтому и увлажнения не появится. И наоборот, теплоизолировать полимерным материалом внутри не стоит, так как точка росы остается в стене, а влага станет выделяться на стыке 2-ух материалов.
Пример подобной конденсации – окно с одним стеклом в зимнее время, оно не пропускает пары, отчего на поверхности внутри образуется вода.
Утепление внутри выполнимо при подобных условиях:
- стенка достаточно сухая и относительно тёплая;
- теплоизолятор обязан быть паропроницаемым, дабы выделяющаяся влага могла покинуть конструкцию;
- в доме должна отлично действовать система вентиляции.
Заключение
Итак, точка росы изнутри конструкций строительства есть всегда, при этом высчитать кол-во появляющеся влаги по формулам очень тяжело, можно только определить территорию конденсации. А это позволяет принять меры по удалению влаги, а порой и совсем не допустить ее возникновение при помощи пароустойчивых теплоизоляторов.
Обозначение точки росы
Обозначение температуры точки росы по температуре воздуха и относительной влаги
Точка росы — температура, до которой должен остыть воздух, чтобы имеющийся в нем пар перегретый достиг границы насыщения. Говоря иначе, чтобы относительная влажность газа при этом составляла 100%. Последующий приток пара перегретого или воздушное охлаждение вызывает появление влаги. При позитивных температурах — росы, при негативных — инея, льда или снега.
Функциональный пример — в тёплое помещение заносится какая-либо вещь с мороза. Воздух над поверхностью подобной вещи охлаждается ниже точки росы (для текущей влаги и температуры) и на поверхности образуется конденсат. В последующем вещь нагревается до температуры помещения, и конденсат выветривается. Собственно, с данным и связана рекомендация не включать сразу приборы для домашнего применения, занесенные с мороза.
где a = 17.27, b = 237.7, ln — настоящий логарифм, RH — относительная влажность воздуха в долях единицы, Tp — точка росы
Согласно Википедии, в диапазоне от 0 до шестидесяти градусов Цельсия формула обладает погрешностью 0.4 градуса Цельсия.
