В тепломассообмене конденсация воздуха является одной из основ теории. Учет влажности важен во многих сферах строительства и проектирования.
Перед тем как рассчитать точку росы при утеплении стен, надо разобраться, что это за показатель и какие исходные данные нужны для его нахождения.
Чтобы в доме было сухо и тепло, нужно правильно рассчитать точку росы при утеплении стен
Сферы применения
Существует немало сфер, которые учитывают эту температуру. Одна из областей − авиация. При эксплуатации самолета на некоторых его деталях может выпадать конденсат, который замораживается. Это приводит к заледенению двигателя, металлических конструкций летающего аппарата и его поломке.
В лесном хозяйстве работники по охране природы от возгорания пользуются точкой росы, чтобы вычислить класс пожарной опасности.
Специалисты высчитывают степень вероятности воспламенения лесов и разрабатывают защитные меры.
Чаще всего определение точки необходимо в строительстве и сельском хозяйстве.
Видео: Точка росы — утепляем дом с умом
Строительство
В строительстве эта величина определяется при утеплении фасадов зданий и частных построек. Если не учитывать показатель или рассчитать его неправильно, из-за оседающей влаги будет портиться материал отделки стен либо появится патогенная флора и плесень.
Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве специалисты определяют вероятность повреждения посадок из-за погодных условий, зная точку и атмосферную влажность.
При культивировании новых растений селекционеры стараются создавать сорта, которые конденсируют влагу на вегетативных частях. Такие посадки смогут существовать при малом выпадении осадков.
Комфортные значения для человека
Для большинства людей условия при значении точки в диапазоне +10…+15℃ оптимальные. Если показатель увеличивается, то человек чувствует дискомфорт. При значении точки меньше +10℃ среда становится сухой, а от +15℃ начинает ощущаться влажность. Если показатель выше +20℃, то становится душно. Больше остальных к параметрам среды восприимчивы люди с проблемами сердца и органов дыхания.
Значение температуры точки росы определяет уровень комфорта проживания в доме
Как рассчитать точку росы при утеплении стен
Точный расчет способен провести только специалист. Но при самостоятельном выборе утеплителя можно узнать примерные значения точки несколькими способами.
Формула расчета температуры точки росы
Расчет по формуле считается довольно точным, но дает отклонение в 0,5℃.
Формула для расчета: Tp=(b*f(T,Rh))/(a-f(T,Rh)), где:
- f(T,Rh)=(a*T)/(b+T)+ln(Rh/100);
- a = 17,27 и b = 237,7 — константы;
- Т — температура воздуха;
- Rh — относительная влажность.
С помощью онлайн-калькулятора
Не каждый человек способен рассчитать величину по формуле. Для таких случаев придумали расчетный калькулятор онлайн. Все, что нужно, − это ввести температуру и относительную влажность. Результат высветится на мониторе.
Применение приборов
Чтобы посчитать значение, сначала нужно определить параметры, по которым будет проводиться расчет. Делают это с помощью метеорологических приборов. Чтобы не пользоваться отдельно термометром и гигрометром (устройство для измерения влажности), изобрели термогигрометр. Он одновременно замеряет нужные параметры и выводит значения на экран.
С помощью термогигрометра можно произвести расчет температуры точки росы
Кроме того, существует прибор, который сам способен рассчитать точку. Инструмент подносится к нужной поверхности, фиксирует значения и сохраняет их в памяти. Результаты можно переносить на другие носители для последующего применения.
Использование данных таблицы
С помощью таблицы можно быстро определить точку, зная необходимые параметры. Искомое значение находится на пересечении столбца и строки двух показателей. Однако табличные данные дают только примерный результат.
Водяной пар в стене — откуда он?
Для того чтобы понять, к каким последствиям приведёт отсутствие вентилируемого зазора в стенах, выполненных из двух и более слоев разных материалов, и всегда ли нужны зазоры в стенах, необходимо напомнить о физических процессах, происходящих в наружной стене в случае разности температур на её внутренней и наружной поверхностях.
Как известно в воздухе всегда содержатся водяные пары.
Парциальное давление пара зависит от температуры воздуха. С повышением температуры парциальное давление водяных паров увеличивается.
В холодное время года парциальное давление паров внутри помещения значительно выше, чем снаружи. Под действием разницы давлений водяные пары стремятся попасть изнутри дома в область меньшего давления, т.е. на сторону слоя материала с меньшей температурой — на наружную поверхность стены.
Также известно, что при охлаждении воздуха водяной пар, содержащийся в нём, достигает предельного насыщения, после чего конденсируется в росу.
Точка росы
– это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.
На приведённой диаграмме, Рис.1., представлено максимально возможное содержание водяного пара в воздухе в зависимости от температуры.
| Рис.1. График температуры точки росы. Максимально возможное содержание пара в воздухе в зависимости от температуры. |
Отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной доле при данной температуре называется относительной влажностью,
измеряемой в процентах.
Например, если температура воздуха составляет 20 °С, а влажность – 50%, это означает, что в воздухе содержится 50% того максимального количества воды, которое может там находится.
Как известно строительные материалы обладают разной способностью пропускать содержащиеся в воздухе водяные пары, под действием разности их парциальных давлений. Это свойство материалов называется сопротивление паропроницанию,
измеряется в
м2*час*Па/мг
.
Кратко резюмируя вышесказанное, в зимний период воздушные массы, в состав которых входят водяные пары, будут проходить сквозь паропроницаемую конструкцию внешней стены изнутри наружу.
Температура воздушной массы будет уменьшаться по мере приближения к внешней поверхности стены.
Таблица определения точки росы
По данным таблицы при влажности 60% и температуре +20℃ значение составляет +12℃.
| Относительная влажность, % | Температура термометра, ℃ | ||||||||||
| 0 | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | |
| 20 | −20 | −18 | −16 | −14 | −12 | −9,8 | −7,7 | −5,6 | −3,6 | −1,5 | −0,5 |
| 25 | −18 | −15 | −13 | −11 | −9,1 | −6,9 | −4,8 | −2,7 | −0,6 | 1,5 | 3,6 |
| 30 | −15 | −13 | −11 | −8,9 | −6,7 | −4,5 | −2,4 | −0,2 | 1,9 | 4,1 | 6,2 |
| 35 | −14 | −11 | −9,1 | −6,9 | −4,7 | −2,5 | −0,3 | 1,9 | 4,1 | 6,3 | 8,5 |
| 40 | −12 | −9,7 | −7,4 | −5,2 | −2,9 | −0,7 | 1,5 | 3,8 | 6,0 | 8,2 | 10,5 |
| 45 | −10 | −8,2 | −5,9 | −3,6 | −1,3 | 0,9 | 3,2 | 5,5 | 7,7 | 10,0 | 12,3 |
| 50 | −9,1 | −6,8 | −4,5 | −2,2 | 0,1 | 2,4 | 4,7 | 7,0 | 9,3 | 11,6 | 13,9 |
| 55 | −7,8 | −5,6 | −3,3 | −0,9 | 1,4 | 3,7 | 6,1 | 8,4 | 10,7 | 13,0 | 15,3 |
| 60 | −6,8 | −4,4 | −2,1 | 0,3 | 2,6 | 5,0 | 7,3 | 9,7 | 12,0 | 14,4 | 16,7 |
Расчет по формуле с теми же исходными данными:
Тр=(237,7*((17,27*20)/(237,7+20))+ln(60/100))/((17,27-((17,27*20)/(237,7+20))+ln(60/100))=12℃
Из результата видно, что табличные данные и математический расчет совпадают.
Расчеты
В соответствии с местом локализации точки росы – дальше или ближе – стена останется сухой или начнет постоянно мокнуть. Температура конденсата соответствует следующим факторам:
- влажность в здании;
- температура в здании.
Когда температура + 20 градусов, влажность примерно 60%, конденсат выпадает на любые поверхности с температурой менее + 12. При относительной влажности 100%, точка равняется фактической температуре воздуха. Получается, конденсат выпадает везде.
Определение положения точки росы
Перед определением положения точки в стене узнается несколько показателей:
- температура окружающей среды и в помещении;
- влажность снаружи и внутри здания;
- толщина стен.
Видео: Теплотехнический расчет. Точка Росы
В неутепленных стенах
Неизолированные стены теряют много тепла, точка находится непосредственно в ней. Материал становится влажным и покрывается плесенью. Из-за перепадов температур снаружи и внутри стена подвергается разрушению.
В утепленных снаружи стенах
В таком случае точка находится в изоляции, а стена защищается от погодных явлений. Перекрытие всегда сухое, а тепло в помещении сохраняется.
В утепленных изнутри стенах
Стена снаружи начинает замерзать и разрушаться. Между внешней частью и изоляцией накапливается конденсат, потому что точка находится посередине слоев. Это приводит к размножению патогенной флоры.
Важность расчетов
Воздух, попадающий в холодный сезон на улицу, резко переохлаждается, проявляется оседающей влагой. Поверхностью становятся любые материалы, температура у которых меньше точки росы. По итогу при уменьшении температуры на улице стены постоянно влажные. Это благоприятная среда для плесени, патогенов, которые потом попадают во вдыхаемый человеком воздух и провоцируют опасные заболевания дыхательной системы, к примеру, астму.
Постройка с сыреющими стенами не прослужит долгое время – в ней начинается непрекращающееся разрушение, которое постоянно усиливается. Таким образом, важно сделать правильные расчеты точки еще на этапе составления проекта. Затем важно правильно подобрать материалы:
- для возведения стен, их толщину;
- для утепления, их толщину.
Также определяются с методом утепления – внутри или снаружи. Обязательно подбирают способ организации вентиляции, системы отопления, чтобы поддерживать оптимальный микроклимат – это 18-23 градуса тепла и 40-50% влажности.
Точку формирования конденсата легко рассчитать самостоятельно. Для этого достаточно учесть климат региона. Кроме того, для получения более точных результатов, можно нанять специалистов строительной компании. Там всегда есть люди, занимающиеся профессионально данными расчетами.
Теплоизоляционный материал
Для защиты зданий от тепловых потерь, высокой влажности и сдвига точки его утепляют теплоизоляционными материалами. Зимой утеплитель позволяет снизить затраты на отопление, а летом сохраняет прохладу внутри помещения. Каждое изделие имеет свои области применения и свойства. В строительстве используются экологичные и удобные для монтажа материалы. Под определенные условия подбирается изоляция нужного вида.
При правильном утеплении снаружи точка росы будет располагаться внутри утеплителя
По форме материалы разделяются на:
- рулонные;
- листовые;
- сыпучие;
- единичные.
По структуре:
- волокно;
- ячейки;
- зернистые.
Сырье бывает органическим, неорганическим и смешанным.
Основные характеристики изоляционных материалов:
- теплопроводность;
- влагопоглощение;
- пористость;
- влажность;
- плотность;
- паропроницаемость;
- удельная теплоемкость;
- прочность и др.
Пеноплекс
Пеноплекс еще называют пенополистиролом. В отличие от пенного полистирола материал имеет большую плотность, меньше подвергается механическим повреждениям. Он почти не проводит пар из-за низкого коэффициента паропроницаемости. Однако относится к IV группе горючести (быстро воспламеняется).
Пеноплекс рекомендуется для наружного утепления стен
Для утепления стен, террас, лоджий, балконов выпускают пеноплекс категории «комфорт». Коэффициент теплопроводности у него в 9 раз меньше, чем у минеральной ваты. Материал требует мало времени на нагрев помещения после охлаждения благодаря низкой теплоемкости. Температурный диапазон эксплуатации составляет -70…+70℃. Пеноплекс этого вида обладает не лучшей звукоизоляцией, имеет самую маленькую плотность и меньший предел прочности по сравнению с другими материалами.
Пеноплекс для стен подойдет только в случае установки в помещении эффективной системы вентиляции для поддержания комфортной влажности.
Пласт пенополистирола шириной 2 см сохраняет тепло почти так же, как 40 см минеральной ваты или 37 см кладки кирпича.
Пенопласт
Пенопласт − это материал, отличающийся легкостью и плавучестью. Он устойчив к возгоранию, но под воздействием огня начинает плавиться. Материал прост в обработке, не подвергается заражению грибками и плесенью.
Пенопласт получается из вспененного полимерного сырья: полистирола, полиэтилена, поливинилхлорида или полиуретана. Он состоит из маленьких одинаковых шариков, которые скрепляются между собой. Для изоляции используют жесткий пенопласт, имеющий высокую плотность. Панели легко соединить с помощью каучукового или эпоксидного клея.
Для пенопласта не важен температурный диапазон, но материал подвержен механическим повреждениям.
В качестве теплоизоляции используют плиты толщиной 5 и 10 см. Но, несмотря на структуру, материал звукопроницаемый.
Пенопласт — это один из самых распространённых материалов для теплоизоляции дома
Минеральная вата
Теплоизоляционный материал состоит из спрессованных волокон. В качестве сырья применяют стекло, базальт и шлак. Исходный материал плавят и вытягивают в волокна. Их длина составляет 2-60 мм. Воздушные поры матов заполняют примерно 95% всего объема. Изделие легко производится и имеет небольшую стоимость.
Минеральная вата имеет много качеств, подходящих для утепления дома.
Благодаря своей пористости вата пропускает воздух и пар, сохраняя воздушный обмен. При этом она не горит и устойчива к влаге, обладает хорошей звукоизоляцией. Но материал имеет 2 недостатка:
- в составе содержит фенол;
- отлетающие кусочки ваты, попадая на кожу человека, вызывают зуд.
Возможные последствия
Неправильная укладка теплоизоляции может привести к неприятным последствиям. Материал наносят только на фасад, поскольку дополнительное утепление изнутри считается нецелесообразным по следующим причинам:
- Уменьшается жилплощадь.
- Замерзает стена, так как тепло от помещения не доходит до перекрытия. В результате этого конденсат проникает внутрь теплоизоляции. Стена находится во влажном состоянии и подвергается коррозии.
Некачественная укладка приводит к разрушению стены. Если поверхность под изоляцию будет неровной и старой, ее придется наносить заново, предварительно сделав ремонт. Если утеплитель снаружи дополнительно не покрыть, то за один сезон он размокнет, придет в негодность и начнет отходить от стен. Тепловой слой обязательно нужно защищать от внешней среды.
Видео: Убираем точку росы из стены
Мнение специалистов
Специалисты считают, что лучший вариант теплоизоляции − это минеральная вата. При грамотном монтаже материал не нанесет вреда и долго прослужит. Главное не допустить высокой влажности. Для этого вату дополнительно покрывают пленкой, которая ограничивает доступ влаги.
Еще один вариант − установка с двух сторон изоляции дышащих материалов, которые будут выпускать жидкость наружу. Пенопласт или пенополистирол советуют укладывать в сочетании с материалами, не пропускающими водяного пара и предотвращающими конденсацию влаги.
Как избежать увлажнения утеплителя из минеральной ваты?
Итак, точка росы сама по себе не опасна. Проблемы возникают тогда, когда она появляется в стене, где зимой накапливается влага. Поэтому надо заранее сделать расчёт влагонакопления многослойной ограждающей конструкции в отопительный период, используя, например, один из онлайн-калькуляторов. Как правило, влагонакопление оказывается в допустимых пределах, при условии, что в утеплённой стене нет препятствий для выхода пара на улицу.
Несколько рекомендаций, как не допустить намокание волокнистого утеплителя. Они во многом совпадают с рекомендациями по устройству неутеплённых газобетонных стен:
- Нельзя монтировать вплотную к таким утеплителям отделочные материалы с низкой паропроницаемостью, например, декоративные бетонные камни, клинкерную плитку, облицовочный керамический кирпич и пр. Они «запирают» влагу в стене. Используйте фасадные системы, где предусмотрен вентзазор.
- В конструкциях с вентиляционным зазором закрывайте утеплитель только паропроницаемыми ветрозащитными мембранами (ни в коем случае не обычными плёнками, у них низкая паропроницаемость).
- Применяйте только те системы штукатурных фасадов «мокрого» типа, которые рекомендованы для газобетона (то есть обладают высокой паропроницаемостью всех слоёв). В частности, нельзя отделывать фасад высокоплотными цементными штукатурками (более 1600 кг/м3).
- Монтируйте теплоизоляцию и отделку после того, как из газобетонной стены вышла избыточная начальная влага.
