Точка росы

  • автор:

Точка росы — это температура водяного пара, ниже которой содержащаяся в нем влага охлаждается изобарически.

Сделать дом сухим и теплым хочет каждый. Поэтому многие используют самые различные утеплители. Но работа по теплоизоляции стен не так проста, как кажется. Довольно часто случается так, что утепленная, она вдруг начинает намокать, на ней заметны следы конденсата. Появляются они не сразу, обычно только через год-три после того, как были выполнены все работы по утеплению.

Поэтому не все догадываются, что возникновение конденсата на поверхности связано с неправильно выполненной теплоизоляцией. Что является причиной такого неприятного явления? Все очень просто: это точка росы.

Влажность в дымоходе

Часто образуется конденсат и в дымоходе. Водяные пары при этом соединяются ещё и с другими продуктами горения различных видов топлива. Получается весьма опасный водяной раствор щелочей и кислот, который на дымоходы действует разрушительно.

Пример образования влажности в дымоходе

Поэтому одна из задач при сооружении или ремонте дымохода – препятствие образованию точки росы.

Сначала нужно определиться с причиной ее возникновения. Вариантов несколько:

  • большое значение имеет влажность топлива, — абсолютно сухого его нет, водяные пары образуются даже в природном газе;
  • если температура паров в дымоходе меньше 100 градусов, конденсат образует сам воздух;
  • частая причина – слабая тяга, при которой пар успевает беспрепятственно перейти в водное состояние;

Причиной образования точки росы в дымоходе может стать ещё и резкое похолодание на улице, но это явление не носит постоянный характер и поэтому большой опасности не представляют.

Решать проблему можно несколькими способами:

  • использовать подсушенное топливо, правда, с газом этот вариант не пройдёт;
  • максимально утеплить дымоход;
  • постоянно его чистить, устраняя нагар;
  • установить дефлектор – приспособление, значительно увеличивающее тягу.

Кроме этого, можно установить специальный стакан, собирающий конденсат уже при входе в дымоход. Ещё рекомендуется при сооружении дымоходов использовать материалы, устойчивые к химическим воздействиям. Неплохо подходят для этого асбестоцемент и нержавейка.

Знание механизма и места образования точки росы помогает во многом. Некоторым всё это может показаться сложным, и зря. С этим явлением мы сталкиваемся уже в детстве, бегая босиком по влажной утренней траве. Правда, тогда о механизме образования чистейшей росы вряд ли кто-то из нас задумывался.

Что такое точка росы?

Схема образования точки росы в стене.

Когда утепляешь поверхность изнутри помещения, то отгораживаешь ее от тепла комнаты. Таким образом, положение точки росы сдвигается внутрь, ближе к комнате, температура самой стены понижается. А какой вывод из этого можно сделать? Возникновение конденсата.

Согласно определению, точка росы — это уровень температуры, при котором начинает выпадать конденсат, то есть влага, находящаяся в воздухе, превращается в воду и оседает на поверхности. Эта точка может находиться в разных местах (снаружи, внутри, посередине, ближе к какой-либо его поверхности).

В зависимости от этого показателя, стена остается сухой круглый год либо намокает при понижении температуры на улице.

Расположение точки росы зависит от того, какой уровень влажности внутри дома, температура.

Например, если температура в комнате составляет +20°C, а уровень влажности равен 60%, то конденсат выпадает на любой поверхности уже при понижении температуры до +12°C. Если уровень влажности выше и составляет 80%, то росу можно уже увидеть при +16,5°C. При влажности 100% поверхность намокает при температуре в 20°C.

Рассмотрим ситуации, возникающие при утеплении пенопластом снаружи либо изнутри:

  1. Положение точки для неутепленной поверхности. Она может находиться в толще стены ближе к улице, примерно между внешней поверхностью и серединой. Стенка при любом понижении температуры не намокает, остается сухой. Часто случается и так, что точка находится ближе к внутренней поверхности, тогда стена в большинстве случаев сухая, но намокает при резких понижениях температуры. При нахождении показателя на внутренней поверхности стена остается мокрой всю зиму.
  2. При утеплении пенопластом снаружи дома возможно возникновение нескольких ситуаций. Если выбор утеплителя, точнее его толщины, был осуществлен правильно, то точка росы будет находиться в утеплителе. Это самое правильное расположение, в таком случае стена будет при любых обстоятельствах оставаться сухой. Если же слой теплоизолятора был взят меньше, то возможно три варианта расположения точки росы:
  • посередине между центральной частью стены и внешней — стена остается сухой практически все время;
  • ближе к внутренней поверхности — при похолодании происходит выпадение росы;
  • на внутренней поверхности — зимой стена мокрая постоянно.

Для определения показателя выпадения конденсата можно использовать такую формулу:

Тр=(b*y(T,RH))/(a-y(N,RH))

Тр — это точка росы,

постоянные величины: а=17,27 и b=237,7 градусов (по Цельсию).

y(T,RH) = (aT/(b+T))+ln(RH)

Т — температура,

RH — уровень относительно влажности (больше нуля, но меньше, чем единица),

Ln — логарифм.

При использовании формулы необходимо учесть, из какого материала произведены стены, какова их толщина и многое другое. Лучше подобные вычисления выполнять, используя специальные компьютерные программы.

Способы устранения конденсата на входных дверях

Способ избавиться от конденсата заключается в обеспечении притока сухого свежего воздуха извне и оттока паров из закрытого помещения. Возможна установка «теплой завесы», которая станет обогревать дверь прогретым воздухом. Повысится температура поверхности дверного полотна, и сместится точка росы.
Утепление полотна двери не искоренит проблемы конденсата. Конденсирующая влага оседает по причине большой температурной разницы извне и в помещении. Рекомендовано в таком варианте обустраивать на входе не отапливаемый тамбур.
Не лишним над входом станет оборудование козырька, защищающего дверь от прямых воздействий лучей солнца и атмосферных осадков. Полотно металла входной двери рекомендовано вскрывать специальными порошковыми полимерами. Все полые элементы в металлической двери лучше заполнить пеной, дабы исключить проявления мостиков холода.

Конденсат на окнах

Очень часто производителям современных окон приходится принимать претензии, что у их клиентов запотевают окна. Образование конденсата на окнах, это не только эстетически не красиво, но и грозит переувлажнением деревянных конструкций и как следствие образование плесневелого грибка. Давайте разберемся в возможных причинах появления конденсата на окнах.

Конденсат — жидкость которая преодолела точку росы и выпала в виде капелек на окне.

Ну а если это случилось на окнах значит виноваты в этом только окна и их производители. Логически это правильно, но если в самом окне нет воды и выделять ее оно не может, откуда берется конденсат?

Определение

В атмосфере планеты, постоянно в определённых количествах содержится водяной пар. Он определяет понятие влажности воздуха. Слишком сухой, как и слишком влажный воздух оказывает негативное влияние не только на людей, животных, растения, но и, например, на строительные материалы. Поэтому природа этого процесса учёными внимательно изучается, как и возникающие в связи с этим физические явления.

Точкой росы называется определённая температура охлаждения воздушного пространства, при котором водяные паровые образования, которые неизбежно присутствуют в воздухе, меняют своё состояние, образуя конденсат в виде влажных капель. На это влияют два обязательных показателя:

  • температурный режим;
  • влажность воздушной массы, только не абсолютная, а относительная.

С повышением влажности растёт показатель точки росы, приближаясь к температурному показателю. Если относительная влажность оказывается стопроцентной, эти значения абсолютно уравниваются. Но это возможно только теоретически или в лабораторных условиях. Уже когда значение точки росы в окружающем пространстве приближается к 20 градусам, люди чувствуют дискомфорт: становится душно, дыхание затрудняется. При 25 градусах обостряются заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистые патологии. Такой показатель точки росы встречается очень редко, в основном, в тропических широтах.

Расчёт показателя росы

Правильный расчёт точки росы на конкретной местности важен не только для определения состояния здоровья человека. Он необходим при проведении строительно-монтажных работ, так как от условий образования конденсата зависит прочность материалов, конструкций, их способность противостоять коррозийным разрушительным процессам.

Большое значение расчёт точки росы имеет при выборе отделочных материалов помещений. Материал может успешно противостоять внешней влаге в виде осадков или просто воздействия воды, но образование конденсата внутри него способно оказать быстрое разрушительное действие.

Правильное определение точки росы важно в авиации. Образующийся на определённой высоте полёта конденсат может привести к обледенению корпуса самолёта с множественными негативными последствиями. Особенно обледенение способно препятствовать успешному полёту во время взлёта и посадки, поэтому обработка корпуса средствами против обледенения – важная часть подготовки к полёту

В лесном хозяйстве точку росы вычисляют при проведении противопожарных мероприятий. На сельскохозяйственных работах определение сезонной точки росы особенно необходимо во время посевной. Селекционными методами выводятся сорта культур, способные образовывать конденсат даже при длительном отсутствии осадков.

Устройство приборов точки росы

Рассматриваемые измерители состоят из ёмкостного и температурного сенсоров с электронной платой, заключённых в корпус с защитным фильтром.

Приборы точки росы помещаются в корпуса различной формы и материала. Защитный фильтр позволяет воздуху или газу извне попадать в аппарат для анализа. Надёжность фильтра имеет большое значение для промышленных измерителей. Попадание влаги, грязи или масла во внутреннее устройство датчика может нарушить точность замеров.

Ёмкостный сенсор влажности и температурный сенсор производят замеры. Электронная плата обрабатывает информацию. Полученные данные передаются для дальнейшего использования при помощи аналоговых или цифровых выходных сигналов.

В зависимости от модели приборы точки росы могут быть укомплектованы (стандартно или опционально) кабели, разъемами, сменными уплотнителями, креплениями на стену или DIN-рейку.

Наша компания предлагает приобретать популярный датчик THS-88 вместе со съемным дисплеем SD05 и специальным пробоотборником. О возможностях комплектации приборов точки росы Вам расскажут наши компетентные консультанты.

Когда внутреннее утепление возможно?

Таблица определения точки росы в зависимости от температуры воздуха и влажности.

Не всегда можно провести утепление изнутри, так как при неправильно выполненных действиях роса будет постоянно выпадать изнутри, приводя все строительные материалы в полную негодность, создавая некомфортный микроклимат внутри. Рассмотрим, когда делать утепление изнутри не рекомендуется, от чего это зависит.

Можно или нельзя утеплять изнутри? Решение этого вопроса во многом зависит от того, что будет происходить с конструкцией после выполнения работ. Если стена весь год остается в сухом состоянии, то работы по ее теплоизоляции изнутри помещения проводить можно, а во многих случаях даже нужно. Но если она постоянно намокает каждую зиму, то проводить теплоизоляцию нельзя категорически. Допускается утепление только в том случае, если конструкция сухая, а ее намокание происходит крайне редко, например, один раз за десять лет. Но и в таком случае работы надо проводить очень осторожно, так как в противном случае такое явление, как точка росы, будет наблюдаться постоянно.

Рассмотрим, от чего зависит возникновение точки росы, как узнать, можно или нет утеплять стены дома изнутри.

Как уже говорили, точка росы возникает из-за таких факторов, как:

  • влажность;
  • температура внутри помещения.

Влажность в помещении зависит от наличия вентиляции (вытяжки, приточной вентиляции, кондиционеров и пр.) и от режима проживания, временного либо постоянного. На температуру внутри влияет то, насколько качественно был уложен утеплитель, каков уровень теплоизоляции всех остальных конструкций дома, в том числе окон, дверей, крыши.

Отсюда можно сделать вывод, что последствия для внутреннего утепления зависят от:

  • температуры выпадения конденсатной влаги, то есть от точки росы;
  • от положения этой точки до теплоизоляции и после нее.

Как определить, где находится точка росы? Такое значение зависит от многих параметров, среди которых необходимо выделить:

  • толщину, материал изготовления стены;
  • среднюю температуру внутри помещения;
  • среднюю температуру снаружи (влияние оказывает климатическая зона, средние погодные условия в течение года);
  • влажность внутри помещения;
  • уровень влажности на улице, который зависит не только от климата, но и от условий эксплуатации дома.

Соберем все факторы в единое целое

График теплового сопротивления и смещение точки росы при применении утеплителя.

Теперь можем собрать все факторы, которые оказывают влияние на то, где будет располагаться точка росы:

  • режим проживания и эксплуатации дома;
  • наличие вентиляции и ее тип;
  • качество отопительной системы;
  • качество работы при утеплении пенопластом или другим материалом всех конструкций дома, включая крышу, двери, окна;
  • толщина отдельных слоев стены;
  • температура внутри помещения, снаружи;
  • влажность внутри помещения, снаружи;
  • климатическая зона;
  • режим эксплуатации, т.е. что находится снаружи: улица, сад, другое помещение, пристроенный гараж, теплица.

Утепление изнутри возможно, исходя из всех приведенных факторов, в таких случаях:

  • при постоянном проживании в доме;
  • при установке вентиляции согласно всем нормам для конкретного помещения;
  • при нормальной работе отопительной системы;
  • при утеплителе, который уложен для всех конструкций дома, нуждающихся в теплоизоляции;
  • если стенка сухая, имеет необходимую толщину. Согласно нормам, при утеплении пенопластом, минеральной ватой и прочим материалом толщина такого слоя не должна быть больше, чем 50 мм.

В остальных случаях выполнять утепление изнутри нельзя. Как показывает практика, в 90% случаев стенки дома можно теплоизолировать только снаружи, так как обеспечить все условия довольно сложно, а часто не совсем осуществимо.

Последствия неправильной теплоизоляции

Случаи неправильного утепления дома бывают редко. Чаще всего это происходит, когда укладывать теплоизоляцию изнутри нельзя, но вы это сделали. В таком случае даже при самом лучшем утеплителе быстро начнут возникать различные проблемы, но вначале это мокрые стенки. Как следствие, декоративная отделка теряет свой привлекательный внешний вид. После этого постепенно намокает утеплитель.

Тут все зависит от того, каким именно материалом пользовались при работах: пенопласт не намокает, тогда как многие другие материалы просто не будут успевать высохнуть, после чего на поверхности начинают появляться следы плесени, грибка, от которых избавиться уже невозможно. Поэтому намного проще сразу предусмотреть, как и при каких условиях можно производить работы по утеплению дома пенопластом или другим материалом, чем тратить средства и время на устранение последствий неправильного выполнения работ.

Точка росы — это уровень температуры, при которой появляется конденсат. Появление влаги при утеплении пенопластом зависит от многих факторов, в том числе от внутренней температуры в помещении, от значений уровня влажности. Довольно часто постоянная высокая влажность, а значит, и следы плесени на поверхности, возникает из-за неправильно проведенных работ по утеплению дома, поэтому следует не только понять, что такое точка росы, но и при каких обстоятельствах она возникает, как избежать этого негативного явления.

Вспомним основное, что мы знаем о влажности воздуха.

Так как на нашей планете очень много открытых водных поверхностей – моря, океаны, реки и озера, то безусловно, вода испаряется с этих огромных площадей и пар присутствует в воздухе абсолютно везде, даже в жаркой пустыне. Сколько этой самой воды в виде пара присутствует в одном кубическом метре воздуха – показывает абсолютная влажность, выражается она в г/м куб. Вы наверное заметили, что единицы измерения абсолютной влажности – такие же, как и у плотностей веществ. Действительно, абсолютная влажность – это и есть плотность водяного пара.

Абсолютная влажность – это количество граммов водяного пара, содержащееся в кубическом метре воздуха при данных условиях

Испарение – это вылет молекул вещества с поверхности жидкости, и, как белые шахматы не могут без черных, так испарение не обходится без обратного процесса – конденсации. Часть молекул неизбежно возвращается обратно в жидкость. Если количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно количеству молекул, возвращающихся обратно – то пар называется насыщенным, то есть в пространстве над жидкостью не может уже находиться большее количество молекул. Понятно, что если температура высокая – то плотность такого насыщенного пара одна, а если низкая – то другая. Существует таблица, в которой указано, как изменяется давление и плотность насыщенного водяного пара в зависимости от температуры.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре.

Относительную влажность выражают в процентах: . Плотность водяного пара по-другому – это количество молекул в данном объеме, то есть она непосредственно связана с концентрацией молекул. А от концентрации зависит давление пара . Поскольку мы рассматриваем все при одной и той же температуре, и нас не интересуют молекулы других газов, которые тоже присутствуют в воздухе, а только молекулы воды, можем записать относительную влажность как процентное отношение парциального давления пара пара в воздухе к давлению насыщенного пара :

Парциальным называют давление водяного пара, которое он производил бы в отсутствие других газов в воздухе.

Что будет происходить с паром, если его охлаждать, как это происходит при наступлении летней ночи? Будем считать, что атмосферное давление этой ночью не меняется. Согласно уравнению , при снижении температуры и постоянном давлении концентрация молекул n должна расти, то есть плотность пара будет увеличиваться, пока он не станет насыщенным.

Точкой росы называется такая температура, при которой насыщенный пар начинает конденсироваться (выпадает роса).

Точка росы зависит от относительной влажности воздуха: если воздух сухой, и пара в нем мало, то температура должна сильно понизиться, чтобы пар стал насыщенным, и затем начал конденсироваться. А если влажность высокая – то воздуху достаточно немного охладиться, чтобы пар достиг состояния насыщения и выпала бы роса. Если относительная влажность равна 100% – то мы находимся в точке росы, то есть текущая температура – это и есть точка росы.

Теперь подумаем, что будет, если изменять объем сосуда, в котором находится насыщенный пар – а именно, уменьшать. Будет ли расти плотность пара или нет? Как мы уже заметили, плотность водяного пара можно записать как число молекул в объеме сосуда. А если пар насыщенный, то в данном объеме не может содержаться большее число молекул. Поэтому, если объем сосуда уменьшить, «лишние” молекулы конденсируются, и плотность пара останется той же, что и была.

Ну а теперь применим эти знания, и попробуем решать задачи.

1. Давление водяного пара при температуре было равно 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным?

По таблице, которую можно найти на странице Справочник, определяем, что давление насыщенного пара при температуре должно быть равно 1, 6 кПа. Давление нашего пара меньше, значит, он не насыщенный.

2. В закрытом сосуде емкостью 5 л находится ненасыщенный водяной пар массой 50 мг. При какой температуре пар будет насыщенным?

Найдем плотность водяного пара: . Нам нужно найти плотность в , значит, перевести милиграммы в граммы, а литры – в . Тогда плотность . В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры – .

3. Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при больше, чем при ?

По уравнению состояния идеального газа . Выражаем концентрацию: . Находим отношение концентраций: . Давление насыщенного пара опять найдем по таблице: при это 12,33 кПа, а при – 0,87 кПа. Не забудем также перевести температуру в в температуру по абсолютной шкале: , . Теперь считаем: . Между прочим, плотность, как уже было сказано ранее, это количество молекул в единице объема, поэтому задачу можно было решить проще: найти отношение плотностей насыщенного пара при этих температурах: .

4. Парциальное давление водяного пара в воздухе при было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.

Для того, чтобы воспользоваться формулой , нам нужно знать давление насыщенного пара, а его можно определить по таблице, оно равно 2,2 кПа. Определяем влажность:

Ответ: 50 %

5. Относительная влажность воздуха вечером при равна 50%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до ?

Нужно узнать, является ли температура точкой росы, то есть будет ли пар насыщенным при такой температуре. Определить, будет ли пар насыщенным, можно по его плотности, а плотность найдем по формуле относительной влажности: , откуда . По уже знакомой нам таблице определяем, что при плотность насыщенного пара равна 8,3 , что больше, чем найденная нами. Поэтому пар не будет насыщенным и роса не выпадет. А вот если бы температура опустилась бы до и ниже, то роса выпала бы, так как при такой влажности – точка росы.

6. В цилиндре под поршнем находится водяной пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным?

Найдем плотность пара в сосуде:

. Теперь перейдем от абсолютной температуры к температуре в : . В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры насыщенного пара – . То есть первый путь сделать наш пар насыщенным – это понизить его температуру на 6 градусов. Однако есть еще один путь: можно уменьшить объем. Действительно, плотность насыщенного пара при температуре составляет 14,4 . Зная массу пара, найдем по плотности объем: – то есть, если объем сосуда станет равным 27,7 л, то пар в нем будет насыщенным. Таким образом, второе решение – уменьшить объем сосуда на 12,3 л.

7. Сухой термометр психрометра показывает , а влажный . Относительная влажность, измеренная по волосному гигрометру, равна 30%. Правильны ли показания гигрометра?

Воспользуемся психрометрической таблицей , чтобы по показаниям сухого и влажного термометров определить относительную влажность. Сначала найдем разность показаний термометров: . Теперь по этой разности находим в таблице нужный столбец, и двигаемся по нему вниз до строки – показаний сухого термометра. В ячейке на пересечении столбца и строки находим значение относительной влажности – 30%. Значит, волосяной гигрометр показывает верную влажность.

8. Дав­ле­ние пара в по­ме­ще­нии при тем­пе­ра­ту­ре равно 756 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при этой же тем­пе­ра­ту­ре равно 880 Па. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна (ответ округ­лить до целых)

1) 1%
2) 60%
3) 86%
4) 100% Воспользуемся формулой : Ответ: 3.

9. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна 42%, пар­ци­аль­ное дав­ле­ние пара при тем­пе­ра­ту­ре рано 980 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при за­дан­ной тем­пе­ра­ту­ре равно (ответ округ­лить до целых)

1) 980 Па
2) 2333 Па
3) 1022 Па
4) 412 Па

Воспользуемся формулой , из которой выразим давление насыщенного пара: Па Ответ: 2.

10. В со­су­де с по­движ­ным порш­нем на­хо­дят­ся вода и её на­сы­щен­ный пар. Объём пара изо­тер­ми­че­ски умень­ши­ли в 2 раза. Кон­цен­тра­ция мо­ле­кул пара при этом

1) умень­ши­лась в 2 раза
2) не из­ме­ни­лась
3) уве­ли­чи­лась в 2 раза
4) уве­ли­чи­лась в 4 раза

Так как температура не менялась, то плотность пара при данной температуре неизменна, а значит, количество молекул в объеме одно и то же. То есть концентрация остается точно такой же, просто часть пара перейдет в жидкое состояние (конденсируется).

Ответ: 2.

11. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха в ци­лин­дре под порш­нем равна 60%. Воз­дух изо­тер­ми­че­ски сжали, умень­шив его объём в два раза. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха стала

1) 120 %
2) 100 %
3) 60 %
4) 30 %

Так как температура не менялась, то давление и плотность насыщенного пара до сжатия и после одинаковы. При сжатии вдвое уменьшился объем, а масса водяного пара осталась прежней, значит, плотность пара вдвое увеличилась. С помощью формулы найдем отношение влажности до сжатия и после: , и . Однако же, плотность водяного пара не может превышать значения 100%: когда будет достигнуто это значение, начнется конденсация, и плотность все равно будет равна 100%. Ответ: 2.

12. Ка­ко­ва от­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха при тем­пе­ра­ту­ре , если точка росы ? Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го во­дя­но­го пара при равно 2,33 кПа, а при – 1,4 кПа. Ответ вы­ра­зи­те в про­цен­тах и округ­ли­те до целых.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *