Точка росы в строительстве. расчет точки росы и ее вред для стены дома

Таблица для расчета температуры точки росы

Окрасчик! Помни, что для исключения конденсации влаги, при проведении окрасочных работ, температура окрашиваемой поверхности должна быть на 3°C выше температуры точки росы!

При проведении окрасочных работ недопустимо присутствие льда и инея на окрашиваемой поверхности. Недопустимо проведение работ во время осадков и по влажной поверхности

Что будет, если разница температуры поверхности и температурой точки росы менее 3°С?

Все просто, повышается вероятность конденсации влаги на окрашиваемой поверхности. В дальнейшем, это может отрицательно сказаться на качестве и эксплуатационных свойствах лакокрасочного покрытия.

Что важно знать при определении точки росы?

Температура, при которой воздух становится насыщенным и водяной пар, присутствующий в воздухе, начинает конденсироваться в жидкое состояние, называется точкой росы. Вода, которая конденсируется из воздуха может оседать на поверхности, в том числе окрашенные или подготовленные к окрашиванию.

Когда происходит конденсация воды на поверхности?

Конденсация воды на поверхности обычно происходит при снижении температуры воздуха. Чем больше исходная относительная влажность воздуха, тем меньший перепад температур требуется для конденсации воды на поверхности. На открытом воздухе конденсация наиболее вероятна в спокойные ясные вечера, когда происходит снижение температуры. Большая вероятность конденсации при изменчивой погоде.

Часто конденсация влаги имеет место на холодных поверхностях, окруженных теплым влажным воздухом, например, на наружных поверхностях емкостей или труб, если они заполнены холодной жидкостью.

К каким последствиям приводит конденсация влаги на окрашиваемой поверхности?

• возникновение подпленочных коррозионных процессов;
• нарушение смачиваемости поверхности лакокрасочным материалом;
• уменьшение сцепления лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью;
• образование дефектов в лакокрасочной пленке (поры, кратеры, сморщивания и т.п.).

Определение точки росы

Как видите, фиолетовым цветом здесь выделена нормативная температура в помещении в зимнее время года – 20 °С, а зеленым обозначен сектор, что охватывает диапазон нормированной влажности – от 50 до 60%. При этом точка росы колеблется от 9.3 до 12 °С. То есть, при соблюдении всех норм конденсация влаги внутри дома невозможна, поскольку в нем нет поверхностей с такой температурой.

Другое дело – наружная стена. Изнутри ее омывает воздух, нагретый до 20 °С, а снаружи – минус 20 °С, а то и больше. Значит, в толще стены температура постепенно растет от минус 20 °С до 20 °С и в каком-то месте она обязательно будет равна 12 °С, что при влажности 60% даст точку росы. Но для этого еще нужно, чтобы водяной пар добрался до этого места сквозь материал ограждения. И тут возникает еще один фактор, влияющий на определение точки росы – паропроницаемость материала, которая всегда учитывается при строительстве.

Теперь можно перечислить все факторы, влияющие на образование влаги внутри наружных стен в процессе эксплуатации:

• температура воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• температура в толще стены;
• паропроницаемость материала ограждения.

Паропроницаемость – это характеристика, показывающая, какое количество водяного пара может пропустить через себя тот или иной материал за определенный промежуток времени. К проницаемым относятся все конструктивные материалы с открытыми порами – бетон, кирпич, дерево и так далее. В народе бытует выражение, что дома, возведенные из них, «дышат». Примерами пористого утеплителя служат минеральная вата и керамзит.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в обычных и утепленных стенах всегда есть условия для возникновения точки росы. Вот в этом месте и появляется много небылиц и страшилок, связанных с огромным количеством воды, прямо-таки вытекающим из стен при конденсации, и растущей на них массой плесени.

Так как ограждение проницаемо, то оно способно самостоятельно избавляться от выделяющейся влаги, при этом важную роль играет вентиляция с обеих сторон. Неспроста наружное утепление стен минеральной ватой делается вентилируемым, ведь точка росы в этом случае находится в утеплителе. Если все сделано правильно, то выделяющаяся внутри ваты влага через поры покидает ее и уносится потоком вентиляционного воздуха.

Внутреннее утепление осуществимо при таких условиях:

• стена достаточно сухая и относительно теплая;
• утеплитель должен быть паропроницаемым, дабы выделяющаяся влага могла покинуть конструкцию;
• в доме должна хорошо действовать вентиляция.

Причины запотевания окон и как их устранить

Первая причина образования конденсата на входной двери основывается на повышенной влажности воздуха, когда показатель превышает 55%. Тогда сбор конденсата происходит на поверхности, где температура несколько ниже «точки росы». В зимний период такой поверхностью является именно входная дверь.

Важно придерживаться в помещении для здоровья жильцов влажности воздуха около 45%. На влажность внутреннего климата влияет как вентиляционные приспособления, так и температура прогретого воздуха в помещении.Вторая причина конденсата скрывается в низкой теплоизоляции – к большому количеству конденсата больше склонна металлическая дверь по причине плохого уплотнения между полотном металла и рамой

В типичном варианте бывает недостаточно оттока воздуха для тех целей, дабы выходили пары, но вполне хватает для осаждения их на поверхности.

Пример двери с терморазрывом

Своеобразные «мостики холода» с повышенным показателем теплопроводности на входной двери сосредоточены в основном на дверной ручке, глазке, притворной части. Уязвимые точки промерзания особо касаются дверей из металла, у которых теплоотдача повышена.

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.

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.

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?

Однокамерный стеклопакет — не стоит экономить на стеклопакетах, как говорится скупой платит дважды. Обычный стеклопакет с одной камерой (не энергосберегающий) наверняка позволит познакомится с конденсатом на окнах. Что бы устранить причину запотевания надо заменить стеклопакет, не все окно, а только стеклопакет.

Неправильно

Правильно

Радиаторы отопления обдувают окно теплым воздухом и если они перекрываются подоконником, то циркуляции теплого воздуха не будет — окно всегда будет холодным, в результате на нем появится конденсат.

Избавиться от появления конденсата можно уменьшив размер подоконника или вынеся батарею за пределы подоконной доски. Если нет возможности для таких вариантов придется искать дополнительный источник для обогрева стекол.

Плохая вентиляция

Вентиляционные решетки имеют свойство часто забиваться всякой дрянью — пылью, паутиной, после чего перестают втягивать влажный воздух, влага оседает на стекле и окна начинают плакать. А в домах старой постройки вентиляционные каналы почти всегда забиты и ни когда не чистились.

Пример организации притока воздуха: вентиляция и ионизация воздуха

Понятие о точке росы

Точка росы – это температура, при которой происходит выпадение или конденсация влаги из воздуха, до этого находящейся в нем в парообразном состоянии. Другими словами, точка росы в строительстве – это граница перехода от пониженной температуры воздуха снаружи ограждающих конструкций к теплой температуре внутренних обогреваемых помещений, где возможно появление влаги, расположение ее зависит от используемых материалов, их толщины и  характеристик, места размещения утепляющего слоя и его свойств.

Точка росы в стене без утепления

В нормативном документе СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и СНиП 23-02 «Тепловая защита зданий» регламентируются условия, касающиеся учета и величины точки росы:

«6.2 В СНиП 23-02 установлены три обязательных взаимно связанных нормируемых показателя по тепловой защите здания, основанные на:

«а» – нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания;

«б» – нормируемых величинах температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;

«в» – нормируемом удельном показателе расхода тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом выбора систем поддержания нормируемых параметров микроклимата.

Требования СНиП 23-02 будут выполнены, если при проектировании жилых и общественных зданий будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» либо «б» и «в».

Конденсация водяных паров легче всего происходит на какой-то поверхности, однако влага может появляться и внутри толщи конструкций. Применительно к конструкции стен: в том случае, когда точка росы расположена близко или непосредственно на внутренней поверхности, при определенных температурных условиях в холодное время года на поверхностях будет неизбежно выпадать конденсат. Если ограждающие конструкции недостаточно утеплены или сооружены вообще без устройства дополнительного утепляющего слоя, то точка росы всегда будет расположена ближе к внутренним поверхностям помещений.

Появление влаги на поверхностях конструкций чревато неприятными последствиями – это создает благоприятную среду для размножения микроорганизмов, таких как грибок и плесень, споры которых всегда присутствуют в воздухе. Для того чтобы избежать этих негативных явлений, необходимо правильно рассчитать толщину всех элементов, входящих в состав ограждающих конструкций, в том числе рассчитать точку росы.

Согласно указаниям нормативного документа СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

«5.2.3 Температура внутренних поверхностей наружных ограждений здания, где имеются теплопроводные включения (диафрагмы, сквозные включения цементно-песчаного раствора или бетона, межпанельные стыки, жесткие соединения и гибкие связи в многослойных панелях, оконные обрамления и т. д.), в углах и на оконных откосах не должна быть ниже, чем температура точки росы воздуха внутри здания…».

Если температура поверхности стены внутри помещений или оконных блоков будет ниже, чем расчетная величина точки росы, то конденсат с большой вероятностью будет появляться в холодное время года, когда температура наружного воздуха понизится до отрицательных значений.

Решение задачи – как найти точку росы, ее физической величины, является одним из критериев обеспечения требуемой защиты зданий от потерь тепла и поддержания нормальных параметров микроклимата в помещениях, согласно с условиями СНиП и санитарно-гигиенических нормативов.

Факторы воздействия на точку росы

На её расположение воздействуют следующие факторы:

• Климатические условия региона.
• Временный или постоянный режим эксплуатации помещений.
• Материалы для возведения и утепления стен.
• Толщина перекрытий, теплоизоляционный слой.
• Температура воздуха и уровень влажности в помещениях и за их пределами.
• Что расположено за утепляемым перекрытием (помещение, улица).
• Функциональность системы вентиляции.
• Эффективность работы системы отопления.
• Теплоизоляция других конструктивных элементов здания.

Важная роль отведена вентиляционной и отопительной системам, которые предназначены для поддержания оптимального микроклимата в помещениях. Таким образом, повышение уровня влажности воздуха неизбежно приводит к увеличению значения точки росы.

Физика конденсации пара

Вода присутствует в окружающей обстановке нашего жилища в двух агрегатных состояниях:

• жидком – это вода для приготовления пищи и санитарно-бытовых нужд;
• газообразном – пар над кипящей водой или в качестве одной из фракций выдыхаемого воздуха.

Кроме таких очевидных мест следы влаги обязательно имеются в материалах элементов строительной конструкции здания: бетонных или кирпичных стенах, перекрытиях, основании пола. Идеально сухих стройматериалов в природе не существует. При устойчивой теплой погоде пар, присутствующий в воздухе, и влага в стенах жилища находятся в тепловом равновесии.

При этом парциальное давление пара в воздухе со стороны улицы (внешняя сторона стенки) и внутри дома (внутренняя сторона стенки) одинаковое. Значит, никакого движения водяного пара через стенку не происходит. В морозную погоду влажность холодного воздуха низкая, парциальное давление пара в таком воздухе пониженное. В соответствии с законами теплофизики пар повышенного давления (жилое помещение) начинает диффундировать сквозь стеновой материал на холодную улицу, где давление ниже.

При прохождении через точку росы в стене пар переходит в жидкое агрегатное состояние, образуя конденсатную влагу.

Появление влаги в структуре стены сопровождается рядом негативных факторов:

• Теплопроводность отсыревшей стены возрастает в несколько раз. Это будет означать, что теплообмен между обогреваемой комнатой и улицей интенсифицируется, в доме всегда будет холодно.
• В холодное время года происходит периодическое замерзание конденсатной влаги в стене с последующим оттаиванием. Цикличность замерзаний разрушающе действует на структуру строительного материала, снижая срок безаварийной эксплуатации здания.

На рисунке ниже схематично отображено преобразование парообразной влаги в жидкое состояние (использован голубой цвет), когда ТР попадает внутрь стенки жилища.

Конденсирование влаги при нахождении ТР внутри стенки жилища

Определяем место конденсации

Для того чтобы выполнить расчет необходимо знать:

• коэффициенты теплового сопротивления стены и утеплителя, λ1 и λ2, Вт/(м•К);
• толщину стены и утеплителя, h1 и h2 , м;
• температуру воздуха внутри дома, t1, °С;
• влажность воздуха, %;
• точку росы, °С;
• температуру за пределами здания, t2, °С.

Прежде чем приступить к расчету, примем, что по толщине всех слоев изменение температуры будет линейным. Необходимо найти температуру в месте соприкосновения стены и утеплителя. После этого надо будет построить график, отражающий изменение температуры по толщине стены. Построенный график поможет найти искомую точку.

Для этого следует найти отношение значение теплового сопротивления стены и утеплителя. Воспользовавшись специальной формулой, можно будет найти температуру на границе слоя. Зная температуру с одной и с другой стороны слоя, не составит труда построить линейный график. По нему можно будет отследить изменение температуры в по всей толщине стены, чтобы понять, в каком именно месте будет образовываться конденсат.

Пример расчета

Чтобы выполнить расчет, примем, что у нас есть железобетонная стена h1=36 см, утепленная пенопластом толщиной h2=10 см. У железобетона коэффициент теплового сопротивления равен λ1=1,7 Вт/смК. Для пенопласта этот показатель λ2= 0,04 Вт/смК. Внутри дома температура t1= +20 град, за его пределами – t2= -10 градусов. Влажность воздуха внутри и снаружи примем одинаковой – 50%. По таблице значение конденсации составит 9,3 градуса.

Чтобы найти тепловое сопротивление стены и утеплителя необходимо найти отношение их толщины и коэффициента теплового сопротивления h/ λ. Получаем для стены h1/λ1=0,36/1,7=0,21 вт/м²К, утеплителя h2/λ2 0,1/0,04= 2,5 вт/м²К.

Далее определяем отношение теплового сопротивления стены и пенопласта n=0,21/2,5=0,084. Учтя найденное значение, можно найти перепад температур следующим образом: Т= t1-t2n = 20-(-10)0,084=2,52 град.

Отсюда, на границе слоя температура будет t1-Т=20-2,52=17,48 град.

Чтобы найти, где будет находиться искомое место, следует построить примерный график, характеризующий перепад температуры по толщине стены, проведя прямую через две точки. В том месте, где температура будет 9,3 градуса, и будет образовываться конденсат.

Анализируя полученный график, важно понять, будет ли место образования конденсации находиться в утеплителе или нет. В таком случае даже при значительном ухудшении погодных условий удастся избежать нежелательного увлажнения стены

Если же она окажется за пределами слоя теплоизоляционного материала, значит, самое время задуматься о достаточности толщины утеплителя.

Если в настоящий момент улучшить теплоизоляцию стен не представляется возможным, то единственным выходом может стать обогрев помещения. Нагревая воздух изнутри, можно будет сместить точку конденсации в направлении улицы. Как следствие, внутри здания будет находиться намного комфортнее.

Методы определения ТТРу

ТТРу можно определить теоретически или экспериментально.

Теоретические методы определения ТТРу

Теоретические методы используют анализ компонентов газовой смеси (обычно с помощью газового хроматографа — ГХ), с последующим вычислением точки росы при заданном давлении с использованием уравнения состояния. Наибольшее распространение в газовой промышленности получили уравнения Пенга — Робинсона и Редлиха — Квонга — Соаве.

Существенным преимуществом использования теоретических моделей является то , что ТТРу при нескольких давлениях (а также крикондентермах) может быть определена из одного анализа. 

Однако в теоретические расчёты ТТРу с использованием ГХ-анализа может вкрасться ошибка. Существует четыре основных источника таких ошибок:

• Ошибки выборки. Трубопроводы работают при высоком давлении. Для анализа с помощью полевого ГХ, давление должно быть понижено почти до атмосферного. В процессе снижения давления, некоторые из более тяжелых компонентов могут выпадать, в частности, если снижение давления происходит в ретроградной области. Таким образом, газ в ГХ отличается от фактического газа в трубопроводе. 
• Ошибки анализа компонентов газовой смеси. При идеальных условиях и частой калибровке ГХ допускает примерно ~ 2% отклонения результатов анализа каждого анализируемого газа.
• Ошибки калибровки. Перед анализом ГХ должен быть откалиброван на калибровочном газе.
• Ошибки уравнения состояния. Различные модели расчёта ТТРу выдают несколько отличающиеся результаты при различных режимах давления и газового состава. Иногда значительные расхождения а расчётах возникают исключительно из-за выбора уравнения состояния.

Экспериментальные методы определения ТТРу

Суть экспериментальных методов заключается в постепенном охлаждении поверхности, на которой конденсируется газ, с последующим измерением температуры, при которой происходит конденсация. Как правило, определённая с помощью экспериментальных методов ТТРу ниже, чем рассчитанная с использованием теоретических методов.

Экспериментальные системы можно разделить на ручные и автоматизированные.

Ручные системы сильно зависят от умения оператора вручную медленно охладить зеркало и визуально обнаружить начало конденсации. 

Автоматизированные методы используют автоматические системы охлаждения зеркала и датчики для измерения количества света, отраженного от зеркала , с помощью которых фиксируется момент начала конденсации.

Среди автоматизированных методов следует выделить лазерно-интерференционный метод измерения точки росы.

Аналогично ГХ-анализу, при применении экспериментального метода возможны ошибки.

Ошибка момента обнаружения конденсации. Зависит от скорости охлаждения зеркала, и от того, что, к тому времени, когда конденсата накапливается достаточно для того, чтобы он был видим, точка росы уже пройдена. Кроме того, оператор может зафиксировать не ТТРу, а ТТРв.

Применение автоматических устройств охлаждения зеркал обеспечивает значительно более точные результаты, но в эти измерения могут вкрасться ошибки из-за загрязнения зеркала. Для исключения таких ошибок применяют систему фильтрации анализированного газа, которая, в свою очередь, сама может служить источником ошибок из-за изменения ею состава газа.

С целью избежания этих ошибок применяются методы определения ТТРу при помощи спектроскопии и лазерной интерферометрии.

Экспериментальные методы определяют ТТРу только при заданном давлении.

Значение ТР для условий проживания

Температура точки росы служит своеобразным указателем на степень влажности воздуха изнутри жилого помещения. Значение температуры точки росы определяет уровень комфорта проживания в доме. Чем выше точка росы в каркасном доме, тем выше влажность в помещении. Если точка росы температура превышает 20 °C, то для большинства людей нахождение в помещении будет резко дискомфортным.

Атмосфера в такой комнате для сердечников и астматиков является крайне удушливой и непереносимой. Неправильно выполненное определение точки росы в стене жилого дома проводит к осаждению конденсата на поверхности стен и потолка комнаты. Намокшие стены провоцируют образование плесени и развитие микроорганизмов, которые попадают в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом. Сконденсированная влага в материалах намокших стен и перекрытий зимой замерзает, резко увеличиваясь в объеме и ослабляя прочностные качества строительной конструкции.

На рисунке ниже показана отсыревшая деревянная стена с грибковыми проявлениями из-за неправильной теплоизоляции.

Грибок на стенах – результат неправильной теплоизоляции