Те, кто сколько-нибудь долго жил в деревнях, знают, что даже летним утром трава почти всегда мокрая от росы. Но наверняка мало кто думал, почему так происходит. Откуда же берется эта вода, и какова вообще природа этого явления?
Что такое точка росы?
В прогнозах погоды обычно речь идет лишь о температуре воздуха, осадках, ветре и атмосферном давлении. Между тем, существует еще много важных характеристик, дающих представление об условиях окружающей среды. Среди них воздуха. Этот термин знаком многим людям, но далеко не все знают, что это такое, и на что влияет этот показатель. Так что такое точка росы?
Под этим словосочетанием подразумевают такой показатель температуры воздуха, при котором достигается предел его насыщения влагой, в результате чего вода начинает конденсироваться либо в виде капель воды на поверхности, либо в виде тумана. Иногда это не имеет особого значения, а кое-где эту информацию обязательно нужно учитывать.
Содержится в воздухе всегда в той или иной мере. И точка росы - это сочетание определенных факторов, при которых происходит переход из газообразного агрегатного состояния в жидкое. При этом конденсат образуется на предметах с наименьшей температурой, так же как на крышке кастрюли с кипящей водой. Иногда это доставляет проблемы, например, жильцы плохо утепленных домов или обладатели неправильно установленных стеклопакетов могут столкнуться с постоянной сыростью и запотеванием стекол.
Механизм образования
Итак, что же происходит, когда ночью или ранним утром температура воздуха падает? То есть что такое точка росы по мнению физики, и какие процессы происходят при ее достижении? Крайне интересные.
Вблизи поверхности наиболее холодных предметов образуется тонкий слой газа той же температуры. Его толщина может быть мизерной, однако именно в нем образуется конденсат, выпадающий на поверхность предмета. На улице это в первую очередь могут быть камни, металлические конструкции, трава. Так происходит, если температура воздуха выше точки росы. Зимой же все происходит немного по-другому. Это явление можно наблюдать при дыхании на морозе, когда изо рта выходит пар. Мгновенно охлаждаясь, вода в газообразном состоянии превращается в мельчайшие капельки. Нечто подобное происходит и высоко в атмосфере при образовании облаков.
Факторы влияния
Но почему же так происходит? В первую очередь на образование конденсата оказывает влияние температура окружающей среды и предметов. Кроме того, важное значение имеет относительная и воздуха. Чем выше эти показатели, тем выше температура точки росы. При стопроцентной влажности этот показатель будет совпадать с фактическими погодными условиями.
Также значение имеет давление, в первую очередь если необходимо произвести расчет температуры точки росы в условиях Физики продолжают проводить эксперименты в самых разных условиях. И в таком случае различают разновидности атмосферного показателя и его же под давлением. При прочих равных условиях второй показатель будет намного ниже.
Расчет значения
Итак, теперь стало ясно, что такое точка росы, и что на нее влияет. Но как же рассчитать, при каком значении температуры и влажности воздуха водяной пар начнет конденсироваться? Существуют специальные таблицы и формулы, с помощью которых можно рассчитать этот показатель с небольшой погрешностью. Расчет температуры точки росы этими способами учитывает только и его температуру, так что для газов под давлением ни один из этих методов не подойдет.
Разумеется, еще есть специальные приборы, позволяющие фиксировать этот показатель - психрометры. Их основное назначение - определять влажность воздуха, но и для определения точки росы они также прекрасно подходят.
Значение в строительстве
В первую очередь определение температуры точки росы имеет значение при проектировании зданий. Вода имеет губительное влияние на металлы, из-за нее начинается коррозия, так что образование лишней влаги может стать причиной преждевременного износа конструкции. Если при этом температура будет достаточно высокой, то процесс будет проходить с высокой скоростью.
Также это имеет значение для людей, для которых крайне актуальны проблемы утепления жилища зимой. Зимой внешняя сторона здания гораздо более холодная, чем внутренняя. Таким образом, перепад температур неизбежен. И здесь важно, чтобы точка росы в стене находилась как можно дальше от внутренней поверхности. В ином случае жильцы рискуют столкнуться с вечной влажностью, сыростью, плесенью и прочими последствиями. Так что при строительстве жилых, как многоквартирных, так и частных, домов необходимо учитывать этот фактор. Точка росы в стене будет достигнута в любом случае при снижении температуры воздуха, но задача строителей состоит в том, чтобы она была как можно ближе к внешнему слою.
А все металлические конструкции необходимо покрывать специальными антикоррозийными составами, а также организовывать эффективное отведение от них лишней влаги. В стенах домов для этого используются не только гигроскопичные материалы, но и специальные гидроизолирующие. В комплексе же это позволяет жильцам не страдать из-за вечно мокрых и холодных углов или подоконников.
Значение в авиации
Самолеты летают высоко в воздухе, где температура ниже, чем у земли. И образование конденсата может повлиять на аэродинамику. Особенно это важно при взлете и посадке, поэтому среди других показателей окружающей среды авиационные метеорологи обязательно рассчитывают и точку росы. Это помогает учитывать возможное образование облаков и тумана, если фактическая температура находится близко к ней. Зимой эта информация также имеет важное значение, поскольку в холодную погоду необходимо думать о возможном и предотвращать его с помощью специальных реагентов, которые наносятся на корпус летательного аппарата.
Значение в других областях и меры противодействия
Кроме того, этот показатель также учитывают производители лаков, красок, защитных составов. Естественно, производители и пользователи высокоточной оптики также должны помнить об этом факторе, чтобы не нанести вред технике, особенно если приходится вносить приборы в теплое помещение с улицы.
Для того чтобы избежать появления конденсата внутри зданий, необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и правильное отведение влаги. Например, некоторые люди, желающие сэкономить, могут столкнуться с проблемой постоянного запотевания или подтекания окон. Некачественные или неправильно установленные стеклопакеты могут стать источником постоянных проблем. Так что подобную работу лучше доверить хорошим профессионалам.
Микроклимат и комфорт
А что такое точка росы для людей? Как они чувствуют себя при условиях, когда образуется конденсат? Здесь в первую очередь значение имеет относительная влажность. При достаточно высокой температуре и показателе насыщенности воздуха водяным паром людям кажется, что на улице или в помещении душно. Особенно хорошо это ощущают жители умеренного климатического пояса, приезжая летом в тропики или субтропики. При почти стопроцентной влажности точка росы практически совпадает с фактической температурой воздуха, и людям буквально становится нечем дышать, особенно если очень жарко. В таких условиях некоторые могут испытывать проблемы с сердечно-сосудистой системой, также можно получить тепловой удар, поэтому при резком ухудшении самочувствия необходимо обратиться к медикам.
В этой статье я расскажу, что такое точка росы, как она определяется и насколько важно понимать влияние данного фактора при строительстве и утеплении ограждающей конструкции.
Смысл точки росы
Что это такое?
Точка росы – это соотношение температуры и влажности воздуха, при которых водяной пар, находящийся в воздухе, начинает конденсироваться в жидкую воду. Это может выглядеть как туман, капли воды на различных поверхностях, запотевание стекол и т.д.
«Плачущее стекло» — это признак того, что его температура достигла или стала ниже, чем точка росы.
Если быть точным с точки зрения физики, то придется учесть еще ряд факторов, таких как давление, скорость ветра и т.п. Но мы будем считать, что изменение температуры и влажности происходит изобарически, то есть с постоянным давлением.
Влажность в помещении также примерно одинакова. В ГОСТе 30494-96 она прописана как 30 – 60 %, но по данным врачей она должна быть выше. Тот же Комаровский О. Е. советует не менее 60%, а для больных ОРВИ – не менее 70%. Максимум – 80%, поэтому мы возьмем средний вариант влажности воздуха – 70%.
В нашем случае точка росы (ТР) – это температура, при которой водяной пар, находящийся в увлажненном до 70% воздухе, начинает конденсироваться и выпадать в виде росы (тумана, капель и пр.).
Влияние точки росы на строительные конструкции
Напомню, мы приняли влажность постоянной и равной 70%. Влиянием разности давлений и прочих факторов мы пренебрегаем. Основной параметр, который оказывает влияние – это температура.
Приведу простой пример: в комнате температура равна +20 °С, относительная влажность – 70%. Я не буду приводить формулу расчета температуры точки росы, проще воспользоваться таблицей, где расчеты уже выполнены:
В таблице находим, что температура точки росы равна 14.4 °С. Теперь берем бутылку воды и охлаждаем её в холодильнике до температуры ниже 14.4 °С. Причем, чем более холодной будет вода, тем быстрее и заметнее будет эффект.
Заносим охлажденную бутылку с водой в комнату и через некоторое время видим, что её стенки «запотевают», то есть покрываются мельчайшими каплями воды. Это и есть явление водяных паров на поверхности, температура которой равна точке росы или ниже ее.
То есть мы наглядно увидели, что при достижении определенной температуры и дальнейшем охлаждении, водяной пар, находящийся в воздухе, переходит в жидкое состояние:
- если температуры ТР достигает воздух, тогда выпадает туман или изо рта идет пар;
- если же это предметы, тогда вода оседает на их поверхности.
Теперь представим себе ситуацию, когда стена впитала некоторое количество пара (т.н. дыхание стен), и в этот момент температура воздуха на улице резко упала. Чем ближе к внешней поверхности стены, тем ниже температура материала. В определенном месте эта температура достигает 14.4 °С и дальше, по мере приближения к улице, становится ниже.
Пар, который впитала стена вместе с воздухом, будет превращаться в воду, так как ТР пройдена с момента 14.4 °С. В результате стена намокнет. Если температура на улице будет опускаться дальше, в какой-то момент вода заледенеет.
Как известно, срок службы ограждающих конструкций измеряют количеством циклов замерзания/оттаивания. Поэтому каждый раз, когда внутри стены образуется жидкость, а потом замерзает, конструкция теряет свою долговечность.
Чтобы вода заледенела, необходима либо крайне низкая температура на улице, либо отсутствие . Это весьма редкие условия, кроме того, сегодня существует масса утеплителей для стен. Но и здесь не все просто.
Рассмотрим процесс пошагово:
- Температура в помещении +20 °С, на улице +10 °С, стены сухие и проблем нет.
- Через некоторое время на улице холодает до – 20 °С, но в квартире работает отопление, более того, стены утеплены пенополистиролом, например.
- Выходит такая ситуация: температура на внутренней поверхности стены около +20 °С, а на внешней поверхности утеплителя – около -20°С.
- Как мы помним, ТР соответствует температуре 14.4 °С, а это значение находится между +20 и – 20 градусами. То есть внутри стены.
- Если эта точка находится недалеко от внутренней поверхности или на ней, стена будет намокать изнутри, отделка испортится, а под обоями заведется грибок. Но если стена утеплена пенопластом, такое положение точки росы едва ли возможно.
- Если точка росы расположена недалеко от внешней поверхности стены или прямо на ней, это не будет явно сказываться на внутренней поверхности конструкции, и с виду все будет в порядке.
- Однако нельзя забывать, что пенопласт относится к паронепрозрачным веществам, и влага, образовавшаяся в стене, не сможет выйти на улицу. Она будет накапливаться до тех пор, пока не пропитает всю стену.
- Если же окажется, что точка росы в пенопласте, тогда проблем не будет, так как там просто нет пара, а если и есть, то его количеством можно пренебречь.
- Если стена не утеплена, то положение ТР у её внешней поверхности не опасно, так как вода будет испаряться на улицу. Однако в случае замерзания жидкости в стене материал все равно будет портиться.
Сдвинуть точку росы можно с помощью изменения толщины утеплителя. Чем он толще, тем ближе к внешней поверхности стены находится ТР. Целью расчета параметров утеплителя является добиться сдвига точки росы за пределы внешней поверхности стены, чтобы она всегда оставалась сухой.
Но как подобрать такую толщину теплоизоляционного слоя, чтобы сдвинуть точку росы за пределы стены? Для этого необходим расчет теплосопротивления стены для данного региона.
Если этот показатель окажется недостаточным, тогда нам придется увеличить его за счет утеплителя, толщину которого и придется рассчитать.
По традиции, значение сопротивления теплопередаче берем из таблицы:
Допустим, что мы купили квартиру в Санкт-Петербурге с толщиной железобетонных стен равной 500 мм. Для СПб минимальное сопротивление теплопередаче внешней стены должно составлять R = 4.6 м²*°С/Вт.
Чтобы определить реальную величину R для нашей стены, необходимо показатель сопротивления разделить на теплопроводность железобетона. Её определить также несложно:
Итак, нам известна толщина стены В = 0.5 м, теплопроводность железобетона t = 2.04 Вт/м*°С и значение необходимого сопротивления теплопередаче стены для нашего региона (СПб) R = 4.6 м²*°С/Вт.
Чтобы узнать величину R для конкретной стены, необходимо её толщину разделить на коэффициент теплопроводности:
R1 = 0.5/2.04 = 0.25 м²*°С/Вт.
Как видим, наша стена значительно уступает требуемой величине сопротивления теплопередачи. Значит, её необходимо утеплять. Определим, каким сопротивлением должен обладать утеплитель (назовем его R2):
R2 = R (СПб) – R1 = 4.6 – 0.25 = 4.35 м²*°С/Вт.
Предположим, что для утепления стены мы будем использовать пенополистирол, теплопроводность которого равна 0.05 Вт/м*°С. Зная все эти параметры, мы можем высчитать толщину слоя пенопласта P:
P = t*R2 = 0.05*4.35 = 0.22 м.
С учетом слоя клея и штукатурки можно округлить этот показатель до 0.2 м или 20 см. Это типичная толщина пенопласта ПСБ-С-25 для утепления стен в регионах с подобным климатом.
После проведения подобного расчета точка росы сместится в толщу пенопласта, и ваши стены всегда будут сухими. Это значит, они будут не только теплыми, но и прослужат намного дольше.
Вы сэкономите на отоплении за счет теплоизоляции и продлите срок службы своего жилья — вот насколько важна точка росы в строительстве.
Внутри или снаружи
Казалось бы, а почему бы не утеплить квартиру внутри помещения? Особенно, если вы живете на 10-м этаже? Идея заманчивая, но абсолютно абсурдная.
Конечно, работать дома своими руками безо всякого альпинизма или лестниц намного приятнее и удобней, но есть целый ряд существенных препятствий:
- Слой утеплителя отсечет стены от системы отопления , и зимой они будут промерзать. Это приведет к быстрому их износу.
- Положение точки росы будет в лучшем случае внутри стены , но скорее всего она будет находиться сразу под слоем утеплителя.
- Объем жилого помещения ощутимо уменьшится за счет толщины слоя теплоизоляции.
- Стены перестанут впитывать влагу , влажность в помещении вырастет, что будет ощущаться некомфортно. В ряде случаев сильное возрастание влажности приводит к астме.
- Взмокшие стены станут прекрасной средой обитания для плесени и бактерий .
Если мои предупреждения вас не убедили, тогда ознакомьтесь с положениями, которые диктует инструкция СНиП и ГОСТ.
Внутреннее утепление может быть оправдано только в тех случаях, когда наружное расположение теплоизоляции по каким-то причинам невозможно. Малейшая ошибка в расчетах или выполнении работ может привести к плачевным последствиям.
Вывод
Я рассказал обо всех нюансах такого понятия, как точка выпадения росы. Теперь вы знаете, насколько важно понимать влияние этого явления на строительные конструкции и не допускать, чтобы точка росы в стене испортила ваш интерьер и даже внешние стены.
Обязательно посмотрите видео в этой статье, а вопросы задавайте в комментариях.
Почему потеют окна, двери, стены? Почему покрываются конденсатом вещи, занесенные с холода в теплое помещение? Почему мокреют трубы холодной воды? - ответ один, температура поверхности предмета ниже температуры точки росы .
Точка росы (Температура точки росы ТР ) – это температура, при которой начинает образовываться роса, т.е. температура до которой необходимо охладить воздух, что бы относительная влажность достигла 100%
Со школьного курса физики мы знаем, что влажность воздуха (содержание воды в воздухе) определяется двумя параметрами:
Абсолютная влажность;
Относительная влажность.
С абсолютной влажностью (f ) все понятно – это количество воды, в граммах, содержащейся в одном кубическом метре воздуха, единица измерения – грамм в метре кубическом, г/м3 .
f = m / V
V - объём влажного воздуха;
m - масса водяного пара, содержащегося в этом объёме.
Относительная влажность (RH ) – это количество воды содержащейся в воздухе относительно максимально возможного количества воды при данной температуре и давлении, единица измерения проценты, % .
Причем с увеличением температуры , максимально возможное количество воды содержащейся в воздухе – увеличивается .
Соответственно при уменьшении температуры – уменьшается .
При дальнейшем понижении температуры «лишняя » вода начнет конденсироваться в виде капель росы – это и есть точка росы .
Несколько фактов о точке росы.
- Температура точки росы не может быть выше текущей температуры.
- Чем выше температура точки росы, тем больше влаги находится в воздухе
- Высокие температуры точки росы бывают в тропиках, низкие в пустынях, полярных областях.
- Относительная влажность (RH) около 100 % приводит к выпадению росы, инея(замороженная роса), тумана.
- Относительная влажность (RH) достигает 100 % в период дождей.
- Высокие точки росы обычно происходят перед холодными температурными фронтами.
Как определить, рассчитать точку росы?
Ответ очевиден –
1. Для определения точки росы существуют специальные таблицы,
где в столбцах указана Относительная влажность в % , в строках – температура окружающего воздуха в °С , в клетках на пересечении - температура точки росы, для выбранной влажности и температуры.
Для примера выбрана относительная влажность 60 %, комнатная температура 21 °С на пересечении видим значение точки росы 12,9 °С.
Соответственно при данных условиях, конденсация влаги произойдет на холодных поверхностях (например, оконных стеклах) с температурой поверхности ниже, чем 12,9 °С .
На специализированных сайтах существуют более подробные таблицы определения точки росы, но для «домашнего пользования» вполне достаточно, ниже приведенной таблицы, ее можно сохранить, распечатать и использовать при необходимости.
2. При расчете температуры точки росы, используем формулы 1.1 и 1.2 .
Формула для приблизительного расчёта точки росы в градусах Цельсия (только для положительных температур):
Tp = (b f (T, RH)) / (a - f (T, RH)) , (1.1 )
f (T, RH) = a T / (b + T) + ln (RH / 100) , (1.2 )
Тр – температура точки росы, °С ;
a = 17.27;
b = 237,7;
Т – комнатная температура, °С ;
RH – относительная влажность, %;
Ln – натуральный логарифм .
Рассчитаем точку росы для тех же значений температуры и влажности.
Т = 21 °С;
RH = 60 %.
Вначале вычислим функцию f (T, RH)
f (T, RH) = a T / (b + T) + ln (RH / 100),
f (T, RH) = 17,27 * 21 / (237,7+21) + ln (60 / 100) =
= 1,401894 + (-0,51083) = 0,891068
Затем температуру точки росы
Tp = (b f (T, RH)) / (a - f (T, RH)),
Tp = (237,7 * 0,891068) / (17,27 - 0,891068) =
= 211,807 / 16,37893 = 12,93167 °С
Итак, наш результат вычислений Тр = 12,93167 °С .
3. Значительно проще рассчитать точку росы используя «Калькулятор расчета точки росы » на нашем сайте.
Заполняем значения:
Температура воздуха внутри помещения, °С . - 21 ;
Относительная влажность, % . – 60 .
Как видим, значение точки росы для всех трех способов совпадает :
Тр = 12,9 °С;
Тр = 12,93167 °С;
Тр = 12,93 °С.
Разница лишь в количестве знаков после запятой.
Возникают справедливые вопросы – зачем нам нужна эта точка росы , зачем мы уделяем так много времени для определения или расчета, какое практическое применение имеет точка росы?
В местах, где постоянно скапливается влага, создаются, благоприятные условия для развития плесени, грибковых спор, что очень отрицательно влияет на здоровье находящихся вблизи людей .
Зная точку росы, мы можем не допустить образования конденсата на поверхностях нашего помещения.
Температура среды, при которой происходит конденсация имеющейся в воздухе влаги, называется точкой росы. Это не постоянная величина и зависит она от влажности воздуха и фактической температуры окружающей среды. Для каждого значения имеется количества влаги, которое может удержаться в виде пара. При этом чем выше температура воздуха, тем больше воды может содержаться в виде пара. Все, что свыше данного количества, конденсируется. При снижении температуры и неизменном количестве влаги в какой-то момент в воздухе уже не может удерживаться эта влага, конденсируется. Такая температура и называется точкой росы.
Когда в среду с одной температурой, влажностью и значением точки росы попадает материал с температурой ниже точки росы, на поверхности его материала выпадает конденсат, потому как в граничной зоне остывает .
Точка росы в строительстве
В зимний период на улице температура значительно ниже, чем в помещении. Внешняя поверхность стен охлаждается, а внутренняя нагревается. Внутри стены температура материала принимает переходные значения между внешней и внутренней. Важно, чтобы точка, в которой формируется температура, равная значению точки росы для воздуха внутри помещения была как можно дальше от внутренней поверхности и в толще однородного слоя материала стены. Если она близко расположена к внутренней поверхности или внутренняя поверхность холоднее значения точки росы, то на ней будет конденсироваться влага, что сулит немало проблем.
Избыток влаги в слое штукатурки и на ее поверхности может привести к порче внутренней отделки и образованию грибка и плесени. Именно из-за расположения точки росы не следует утеплять стены изнутри помещения. Точка росы сместится ближе к внутренней поверхности, как следствие, образуется конденсат и сырость внутри помещения.
Точка росы и микроклимат
Важными составляющими комфортного микроклимата является температура воздуха 18-24оС и относительная влажность 40-60%. При относительной влажности 100% фактическая температура как раз равна значению точки росы. Для того чтобы поднять влажность, используются различные испарители, увлажнители воздуха. Для понижения влажности можно использовать , у которого теплообменник имеет температуру ниже, чем значение точки росы. Вследствие этого влага конденсируется на радиаторе и отводится из помещения.
Точка росы и антикоррозийные покрытия
При нанесении антикоррозийного покрытия важно, чтобы окрашиваемая поверхность была нагрета до температуры выше точки росы. Иначе образовавшийся конденсат будет препятствовать плотному прилеганию антикоррозийного покрытия.
Определить точку росы в стене очень просто. Ниже будет приведен пример, как сделать расчет. Это может сделать каждый, кто заинтересован в вопросе правильного утепления.
Точка росы — это температура, при которой водяной пар начинает конденсироваться.
Что такое точка росы
Точка росы в стене может перемещаться по ее толщине при изменении температур внутри помещения и снаружи. Например, если внутри помещения стабильная температура, а на улице похолодало, то точка росы передвинется по толщине стены ближе к помещению.
Температура предмета, на котором начнет конденсироваться пар, т.е. точка росы, зависит в основном от двух параметров:
- температуры воздуха;
- влажности воздуха.
Например, при температуре внутри помещения +20 град и влажности 50%, температура точки росы будет (примерно) +12,9 градусов. Если в помещении появится предмет с такой температурой или ниже, то на нем образуется конденсат.
Например, когда открывается холодильник, то внутри него выпадает роса из поступающего теплого воздуха. Она выглядит как «туман идущий из холодильника».
Если на улице холодно, то где-то в стене будет температура, при которой начнется конденсация пара, и в этой точке будет увлажнение. Если стена тонкая, «холодная», и ее внутренняя поверхность охладится до 12,9 градусов или меньше (при указанных значениях температуры и влажности воздуха), то на ней выпадет роса, она станет мокрой, и очень быстро обзаведется плесенью.
При утеплении стен, конструкций дома, полезно сделать расчет точки росы для наибольших и наименьших значений влажности и температуры, чтобы знать в каких границах пространства будет перемещаться точка росы при изменении этих параметров.
Как выполняется расчет
В расчетах точки росы и толщины утепления не учитываются некоторые параметры, — давление, скорость движения воздуха, плотность материала… Поэтому говорить можно только о приближенных значениях. Но, это не критично, когда речь идет об определении толщины утеплителя.
Для определения точки росы в стене проще всего воспользоваться таблицами готовых примерных значений, и не пытаться самостоятельно заниматься расчетами. Тем более не стоит доверять самодельным программам из интернета, они часто не учитывают параметры и выдают ложные значения, а иногда — и по принципу случайных чисел.
Ниже приведена таблица расчетных значений точки росы в зависимости от температуры воздуха и его влажности. Это примерные значения, так как не учитывается влияние других факторов.
Например, можно определить, что для помещения с температурой внутри +22 градуса, и влажностью 60%, температура при которой будет конденсироваться водяной пар (точка росы) составит 13,9 градусов.
Стена с утеплителем — как определить место конденсации
Решить задачу нахождения точки росы в стене очень просто.
Нужно знать:
- коэффициент теплового сопротивления стены, ?1, Вт/(м К);
- коэффициент теплового сопротивления утеплителя, ?2, Вт/(м К);
- толщину стены, h1, м;
- толщину утеплителя, h2, м;
- температуру внутри помещения, t1,град. С;
- влажность воздуха, который будет доходить до точки росы, %;
- точку росы для данных температуры и влажности, град. С;
- температуру снаружи, t2, град. С.
В грубом приближении принимается, что температура по толщине каждого слоя будет изменяться линейно.
Искомая величина — температура на границе слоев стены и утеплителя. Когда она будет найдена, можно построить график изменения температур в слое «стена-утеплитель» и по нему отыскать положение точки росы.
Для этого находится отношение теплового сопротивления стены к тепловому сопротивлению утеплителя, исходя из которого, определяется изменение температуры в одном из слоев, что даст возможность узнать температуру на границе.
Рассмотрим на примере.
Пример расчета
Пример условий следующий.
Железобетонная стена h1=36 см, утеплена пенопластом h2=10 см. Коэффициент теплового сопротивления железобетона?1=1,7 Вт/смК, пенопласта — ?2= 0,04 Вт/смК. Температура внутри t1=+20 град, снаружи t2=-10 градусов. Влажность внутри помещения и снаружи принимается одинаковой — 50%. Согласно таблицы, точка росы составит 9,3 градусов.
Тепловые сопротивления стены и утеплителя определяются как h/ ?, вт/м2К.
В данном примере тепловое сопротивление стены составит 0,36/1,7=0,21 вт/м2К., утеплителя 0,1/0,04= 2,5 вт/м2К.
Отношение тепловых сопротивлений первого слоя ко второму (стены к пенопласту) составит: n=0,21/2,5=0,084.
Тогда перепад температур в первом слое (стена) составит, Т= t1- t2хn = 20-(-10)х0,084=2,52 град.
Соответственно температура на границе слоя будет равна t1-Т=20-2,52=17,48 град.
Теперь мы можем в масштабе построить примерный график перепадов температуры в слое стена — утеплитель и отметим на нем точку росы.
Из примерных расчетов и примерного графика можно узнать главное – точка росы находится в утеплителе, далеко от стены, т.е. даже ухудшение условий, с учетом погрешности расчетов, не повлечет пагубного увлажнения стены.
Пример определения места нахождения температуры конденсации внутри стены
Температура внутри +22 град, снаружи — 15 град (регион севернее), влажность — 50%, точка росы — 11,1 градусов. Стена толщиной 38 см из кирпича (1,5 кирпича +шов+штукатурка принимается все как «кирпичная кладка»).
Коэффициент теплового сопротивления для кирпичной кладки — 0,7 Вт/смК, для минеральной ваты — 0,05 Вт/смК (с учетом ее увлажнения в реальных условиях эксплуатации).
Тепловое сопротивление стены: 0,38/0,7=0,54 вт/м2К., утеплителя 0,1/0,05= 2,0 вт/м2К.
Отношение тепловых сопротивлений первого слоя ко второму составит: n=0,54/2,0=0,27 , а перепад температур в пределах первого слоя будет Т= 22 — (-15)х0,27=9,99 град. Температура на границе слоев: 22- 9,99=12 град.
Как видим, ситуация «впритык». С повышением влажности, что обычное явление, с падением температуры внутри помещения, или в холодную зиму, точка росы будет «гулять» внутри стены.
Такое утепление для относительно «теплой» кирпичной стены, уже будет считаться недостаточным, и по положению точки росы и по нормативным значениям теплопотерь, через ограждающие конструкции.
Точку росы можно сдвинуть и нагревом помещения с помощью внутреннего отопления и его осушением. Естественно, что это крайняя мера, которую применяют лишь когда пришла пора «сушить стены».
Точка росы в стене — расчет и нахождение
Какие значения нужно принимать для расчета
Обычно температура внутри помещения принимается 22 градуса, чаще у пола она ниже, а под потолком достигает 27 градусов. Для центральных регионов считается минимальной температура снаружи помещений -15 градусов, (допускается кратковременные понижения температуры до -20 — -25 градусов).
Для южных регионов — -7 градусов, с кратковременным понижением -15 — -20 градусов.
(Минимальную температуру можно выбрать самостоятельно, — какая температура держится зимой постоянно? До каких значений она опускается кратковременно?)
Влажность воздуха в помещении обычно принимается средняя (но не маленькая) — 50%,. Здесь обычно имеется некоторый запас, так как часто зимой воздух в помещении суше, из-за активно работающего отопления, — 30 – 40%. Но во многих домах борются с сухостью воздуха, устанавливая увлажнители и разводя растения. Оптимальная же влажность – 50%, она же и расчетная.
Осенью и весной для пропускных утеплителей пар будет идти в обратном направлении — с улицы. Для расчета на «демисезон» по паропроницаемым утеплителям, влажность нужно принимать порядка 90%.
Где должна находиться точка росы
Утепление ограждения считается «нормальным» только когда точка росы в холодное время в основном (!) находится в утеплителе и не смещается в стену.
Что значит «в основном»?
При максимальных отрицательных температурах, которые длятся обычно несколько дней, неделю, и наступают периодически, точка росы может смещаться и в стену.
Для стены из плотных тяжелых материалов, в этом нет ничего опасного. Но для стены из пористых материалов, которые как обычно очень хорошо пропускают пар и впитывают влагу, появление точки росы должны быть коротким, особенно когда они сочетаются с утеплителями-пароизоляторами.
Такие стены требуют наибольшего утепления, особенно с учетом того, что они сами по себе теплые. Что бы сместить точку росы потребуется в 2 раза больше утеплителя. С паропрозрачными утеплителями, они сочетаются намного лучше, так как здесь можно осуществить вывод влаги, но только при условии отличной вентиляции утеплителя.
Приведены наглядные графики температур для различных схем утепления. Точка росы примерно указана как 16 градусов, достигается, когда внутри дома особо комфортная обстановка +25 градусов, 55 – 60 % влажности. 
- 1 — стена без утеплителя;
- 2 — недостаточный слой утепления — точка росы находится внутри стены. Ее постоянное нахождение вызовет намокание неплотной стены, нездоровую атмосферу, опасность разрушения материала, если стена слой утепления имеет большее сопротивление движению пара, чем сама стена (неправильное утепление);
- 3 — достаточное утепление, точка росы в утеплителе (основное время), нормальное сохранение материалов стены и тепло в доме, если тепловое сопротивление конструкции не меньше нормативного, ведь для очень холодных стен сместить точку росы из них можно и маленьким слоем утепления ;
- 4 — внутреннее утепление – худшее решение. Точка росы на поверхности стены или близка к этому, влечет намокание стены, и ущерб здоровью жильцов, мокрое замораживание и разрушение конструкций. Применяется в безвыходных ситуациях при условии сплошного закрытия стены утеплителем-пароизолятором, который и предотвращает проникновение пара к точке росы. Т.е. образование конденсата невозможно из-за влажности близкой к 0.
В нормативах указаны тепловые сопротивления ограждающих поверхностей для конкретных климатических зон. Этот значением уменьшать запрещает нам государство.
Чаще норматив требует меньшую толщину утеплителя, чем та, что нужна для смещения точки росы в утеплитель. Поэтому подбирать утеплитель под все поверхности в принципе желательно и по условию смещения точки росы в утеплитель.
Эти значения сравниваются с нормативным требованием, а принимается, как правило, еще большее значение, кратное толщине утеплителей, который находится в продаже.
