Как определяется точка росы. Точка росы: что это такое, определение и формула расчета

На физическое состояние воды, содержащейся в утеплителях, гигроскопичных стройматериалах, воздухе, влияет температура окружающей среды. Согласно законам теплотехники точка росы представляет собой некое значение температуры, при которой парообразная вода становятся конденсатом, то есть росой.

Все о том, как определить точку росы, чтобы учесть ее при разработке проекта строительства, вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем, каким способом вычисляется точка, в которой пар превращается в конденсат, и как он отражается на эксплуатации дома. Дадим советы по вариантам локализации этого явления.

Числовое значение точки росы находится в прямой зависимости от таких показателей: относительной влажности и температуры на улице, и в самом помещении. Например, если за окном t = 8 ˚С, а в доме t = 22 ˚С и относительная влажность 45%, то на внешней стене образуется конденсат.

Существуют и дополнительные факторы, формирующие точку росы, а именно: особенности регионального климата, степень утепления всех ограждающих поверхностей, качество и тип системы отопления, период проживания – может быть постоянным (дом, квартира) или временным, например, дача или гараж, наличие вентиляции.

Для строителей очень важно знать число точки росы, чтобы вычислить точную локализацию конденсата на стенах, а также, чтобы определить необходимую толщину утеплителя. Ведь именно благодаря этим знаниям можно максимально минимизировать потерю тепла в период холодов.

Положение точки росы может блуждать по толщине стены. Оно зависит от толщины и типа материалов самой стены и утеплителя, от показателей температуры и влажности в помещении и на улице.

Каждый материал, используемый для строительства и отделки стен, кроме металла, имеет свою степень паропроницаемости. Этот показатель, с точки зрения физики, показывает количество пара, которое может пропустить любой материал за определённое время.

Паропроницаемость один из решающий факторов, которые влияют на выбор материалов для утепления, также этот параметр важен для анализа состояния внешних стен

В периоды низких температур пар из помещения под давлением будет стремиться пройти на улицу через все слои внешних стен. Чем ниже коэффициент паропроницаемости утеплителя, тем меньший слой следует укладывать. Её коэффициент должен расти от внутренней стороны к наружной, как и теплопроводность.

Если все расчёты проведены без ошибок, то расположение точки росы будет находиться в , ближе к внешней поверхности. Именно там пар превратится в конденсат и лишь увлажнит стену. Таким образом, пар будет накапливаться зимой, а летом необходимо создать условия для испарения накопившейся влаги.

Главным условием качественного утепления считается создание условий для испарения скопившейся влаги. Для этого проводятся специальные расчёты и подбираются отделочные материалы

Менее подходящим будет положение точки росы в несущей стене дома. Так бывает, если неправильно выбран тип и толщина утеплителя.

Худший вариант предполагает расположение конденсата на внутренней стороне стены. Эта ситуация возможна, если стена не утеплена вовсе или утеплитель находится внутри помещения. В последнем случае под слоем утеплителя может образовываться плесень, к тому же влажная теплоизоляция совершенно не будет сохранять тепло.

Варианты вычисления точки росы

Методика и правила расчёта точки росы регламентированы на законодательном уровне такими документами как СНиП 23-02 Тепловая защита зданий и СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

В СНиП в пункте 6.2 прописаны три нормированных значения по теплозащите, а именно:

1. Сопротивление теплоотдаче стен и утеплителя.
2. Величины температур внутри помещения и на поверхности внешней стены.
3. Показатель приблизительного расхода тепла для отопления с учётом вентиляции.

Нормы считаются выполненными, если соблюдены требования 1 и 2 или 2 и 3.

Для того, чтобы максимально точно определить точку росы некоторые специалисты обращаются в областную метеорологическую службу для получения справки о точном температурном режиме и розе ветров на определённой территории.

Но провести подобные вычисления сможет каждый. Существует несколько способов для определения точки росы.

Способ №1 – использование формул

Для таких расчётов было создано несколько формул. Например, формула для выведения точки росы при t от 0 ˚С до +60 ˚С. Её погрешность составляет ±0,4 ˚С. Для проведения вычислений понадобятся значения температуры в помещении на высоте 50-60 см от пола и влажность воздуха. Затем просто подставьте данные и получите результат.

Способ №2 – применение готовой таблицы

Специалисты разработали таблицу для моментальных вычислений. Следует учитывать, что в таблице приведены приблизительные данные. В ней указаны температура и влажность, а на их пересечении вы найдёте точку росы.

Узнать число точки росы можно благодаря данным из таблицы, представленной в СП 23-101-2004. Нужно выбрать значение на пересечении температуры и влажности

Способ №3 – измерительные приборы

Сейчас существует несколько видов специальных аппаратов для проведения таких замеров. Например, некоторые , кроме ключевых характеристик, могут отображать и локализацию точки росы, и термограмму помещения. Их используют профессиональные строители и специалисты по теплотехнике.

Тепловизор представляет собой профессиональный прибор, при помощи которого можно создать теплограмму помещения. В некоторых моделях есть функция расчёта точки росы

А портативный теплогигрометр поможет узнать не только температуру и влажность в помещении, а и вычислит точку росы.

Психрометр поможет измерить два ключевых показателя в помещении: влажность и температуру воздуха. Прибор состоит из влажного и сухого термометров в одном блоке.

Способ №4 – расчеты по онлайн калькулятору

Сервисов, предоставляющих такие калькуляторы, очень много. При этом такой способ считается одним из наиболее ненадёжных, ведь в качестве результата вы можете получить цифры с потолка или же с большой погрешностью.

Если вы неуверенны в полученных результатах, то доверьтесь профессионалам и обратитесь в специализированную компанию. Они проведут анализ стен и предложат оптимальный вариант.

Локализация точки росы

Место расположения точки росы зависит от того, с какой стороны расположен утеплитель. Так, в стене без утепления она будет будет смещаться по толщине стены в зависимости от изменения температуры воздуха и влажности. При минимальном перепаде температур она будет располагаться в толщине стены между центром и наружной поверхностью.

Впоследствии внутренняя сторона стены останется сухой. Когда ее положение находится между внутренней поверхностью и центром стены, последняя намокнет внутри во время резкого похолодания или в период морозов.

В стене с расположение точки росы будет оптимальным. Ведь в этом случае она будет располагаться внутри утеплителя, и таким образом внутренняя поверхность стены будет сухой. Это самый лучший вариант.

Но, если толщину утеплителя подобрали неверно, может происходить смещение точки росы, что чревато появлением грибка, плесени, быстрому разрушению стен.

В стене с конденсат образуется в стене ближе к жилому помещению, температура стены под теплоизоляционным слоем снижается, создавая оптимальные условия для разрастания плесени.

Локализация может быть такой:

• между центром стены и утеплителем, а в период морозов или резкого снижения температуры на их границе;
• на внутренней поверхности стены, которая весь зимний период под утеплителем будет мокрой;
• внутри утеплителя, который, как и стена под ним, будет мокрым во время всего холодного периода.

Как видно, место точки росы имеет существенное влияние на комфорт и здоровье человека.

Последствия неправильных вычислений

Во время выбора материалов для утепления помните, что один из эффективных способов защиты внешних стен от влаги заключается в правильном расположении слоёв утеплителя.

Плотный слой, который не пропустит пар, следует расположить с внутренней стороны несущей стены, а пористый, пропускающий влагу – снаружи.

Также необходимо создать условия для вентиляции в точке конденсации. В таком случае конденсат будет испаряться без препятствий.

Если утеплитель был выбран неправильно, то влага в нём будет накапливаться постепенно и снизится число термического сопротивления стены. Поэтому на второй, максимум на пятый отопительный сезон расходы на отопление возрастут, если это частный дом, в квартире зимой просто будет намного холоднее.

Профессиональное утепление – это долгий и дорогостоящий процесс. Сегодня существует много материалов для утепления. Не пытайтесь на них сэкономить, так как дешёвые материалы через несколько отопительных сезонов придут в негодность и начнут разрушаться.

Последствий неправильных расчетов несколько, но некоторые из них могут негативно сказаться на качестве жизни. Главным последствием будут постоянно мокрые стены, как следствие грибок, плесень, микробы на стенах, что влечет за собой появление многих хронических заболеваний.

Так как влажное помещение трудно обогреть, то уровень комфорта падает. А высокая влажность внутри таких стен может спровоцировать болезни органов дыхания.

Еще одним неприятным последствием неправильных расчетов является разрушение отделочных материалов – крошится плитка, осыпается кирпич на внешней стене, а внутри помещения поверхность на стенах начнёт вздуваться.

Чтобы исправить возникшую ситуацию, следует обратиться к специалистам для анализа состояния стен и утеплителя. Располагая правильными расчётами, вы сможете исправить все ошибки и создать комфортные и тёплые условия в вашем доме.

С правилами и формулами проведения теплотехнического расчета для грамотного проектирования дома ознакомит , прочитать которую мы очень рекомендуем.

Выводы и полезное видео по теме

О том, как определить точку росы и что она из себя представляет можно узнать из следующего видеоролика:

О способах утепления стен и правильном выборе материалов пойдет речь в следующем видеоролике:

Узнать точку росы можно как самостоятельно, так и обратившись к профессионалам. Число точки росы даёт возможность специалисту грамотно выбрать материал и качественно утеплить стены жилого дома или любое другое помещение.

От точности измерений зависит не только тепло и уют в доме, а и здоровье его жителей. Профессионалы рекомендуют утеплять стену изнутри только в крайнем случае и после профессиональной консультации.

Пишите, пожалуйста, комментарии и задавайте вопросы по спорным моментам, публикуйте фото и посты с вашим мнением в находящемся ниже блоке. Делитесь полезной информацией и способами определения точки росы, не описанными в статье. Расскажите о личном опыте в решении этого вопроса.

Точка росы - это температура, при которой пар, содержащийся содержится в воздухе, превращается в конденсат в виде росы. Данный параметр важно учитывать при строительстве и утеплении стен. Поэтому важно заранее выяснить, что такое точка росы (ТР) и как ее правильно определить, чтобы выяснить, в каком месте возможно будет собираться много конденсата и принять соответствующие меры.

Воздух в окружающей среде всегда включает в свой состав водяной пар, концентрация которого зависит от многих факторов. Внутри зданий пар выделяют люди и другие живые организмы. Также он поступает во внутренне пространство от различных повседневных процессов – стирки, глажки, уборки, приготовления еды и так далее.

Снаружи процент влаги в атмосфере находится в зависимости от погодных условий. Причем наполнение воздуха парами располагает своим пределом, при достижении которого следует процесс конденсации влаги и зарождения тумана.

В этот момент воздушная смесь впитывает в себя максимальное количество пара и ее относительная влажность составляет 100%. Последующее насыщение ведёт к возникновению тумана – мелких капелек воды в атмосфере.

Когда не окончательно насыщенная парами воздушная масса (влажность менее 100%) контактирует с поверхностью, чья температура на несколько градусов ниже его собственной, то конденсат образуется даже без тумана.

Дело в том, что воздух при разной температуре может вместить различное количество пара. Чем выше температура, тем больше влаги он может поглотить. Поэтому, когда воздушная смесь с относительной влажностью 80% соприкасается с более прохладным предметом, то она резко охлаждается, предел ее насыщения снижается, а относительная влажность достигает 100%.

Тогда и происходит выпадение конденсата, то есть появляется точка росы. Именно это явление можно наблюдать ранним летним утром на траве. На заре почва и трава еще холодные, а солнце быстро нагревает воздух, его влажность у земли быстро достигает 100% и выпадает роса. Процесс конденсации сопрягается с выделением тепловой энергии, которая была потрачена ранее на парообразование. Поэтому роса быстро сходит.

Таким образом, температура точки росы – переменная величина, которая зависит от относительной влажности и температуры воздуха в определенный момент. Чтобы определить точку росы и ее температуру применяют различные измерители - термогигрометры, психрометры и тепловизоры.

Точка росы зависит от относительной влажностью воздуха. Чем она выше, тем ближе ТР к фактической температуре воздуха. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой.

Точка росы в строительстве необходима для того, чтобы понимать, соответствует ли степень утепления стен тому, чтобы не образовывался конденсат.

При значениях точки росы более 20 °С ощущается физический дискомфорт, воздух кажется душным; более 25 °С люди с болезнями сердца или дыхательных путей подвергаются опасности. Но такие значения достигаются очень редко даже в тропических странах.

Как определить точку росы?

На самом деле, чтобы определить точку росы не нужно производить сложные технические расчеты по формулам, измерять относительную влажность воздуха и т.д. Нет смысла задумываться над тем, как рассчитать точку росы, так как это давно уже сделали специалисты. А результаты их вычислений занесены в таблицу, где указаны значения температур поверхностей, ниже которых из воздуха с различной влажностью начинает образовываться конденсат.

Фиолетовым цветом обозначена температура по снип в помещении зимой – 20 °С, а зеленым выделен сектор, который указывает диапазон нормированной влажности – от 50 до 60%. При этом ТР колеблется от 9.3 до 12 °С. То есть, при соблюдении всех норм конденсат внутри дома образовываться не будет, так как в помещении нет поверхностей с такой температурой.

По-другому обстоит дело с наружной стеной. Изнутри ее обволакивает воздух, прогретый до +20 °С, а снаружи она подвергает воздействию — 20 °С и более. Соответственно, в толще стены температура медленно растет от -20 °С до + 20 °С и в определенной зоне она обязательно будет равна 12 °С, что при влажности 60% даст конденсацию.

Но для этого еще необходимо, чтобы водяной пар дошел до этой зоны через материал несущей конструкции. Здесь появляется еще один фактор, который влияет на определение точки росы – паропроницаемость материала. Этот параметр всегда нужно учитывать при возведении стен.

Итак, на процесс образования конденсата внутри наружных стен влияют следующие факторы:

• температура окружающего воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• температура в толще стены;
• паропроницаемость материала возведенных стен.

Для измерения данных показателей в толще стены нет никаких анализирующих приборов. Вычислить их можно только расчетным путем.

Формула расчета точки росы

Если вы все же хотите самостоятельно рассчитать точку росы, то можете воспользоваться следующими формулами:

Tp = (b f (T, RH)) / (a — f (T, RH)), где:

f (T, RH) = a T / (b + T) + ln (RH / 100), где:

Тр – температура точки росы, °С; a = 17.27; b = 237,7; Т – комнатная температура, °С; RH – относительная влажность, %; Ln – натуральный логарифм.

Расчет проведем для таких значений температуры и влажности:

• Т = 21 °С;
• RH = 60 %.

Сначала 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 вычислим 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, результат наших вычислений Тр = 12,93167 °С.

Расчет точки росы по формулам очень сложный. Лучше воспользоваться готовыми таблицами.

Наружное или внутреннее утепление?

Паропроницаемость – это параметр, демонстрирующий, какое количество водяного пара может пропустить через себя определенная разновидность материала за установленный промежуток времени. К проницаемым относят все строительные материалы с открытыми порами – бетон, минеральная вата, кирпич, дерево, керамзит. Говорят, что дома, возведенные из них, «дышат».

В обычных и утепленных стенах всегда есть условия для формирования точки росы. Однако данное явление не возникает в конкретном месте стены. Со временем условия с обеих сторон конструкции меняются, поэтому и точка росы в стене перемещается. В строительстве это явление называется «зоной возможной конденсации».

Поскольку несущие конструкции проницаемы, то они могут самостоятельно избавляться от выделяющейся влаги, при этом значимость имеет обустройство вентиляции с обеих сторон. Не зря утепление стен минеральной ватой снаружи делается вентилируемым, ведь точка росы тогда перемещается в утеплитель. Если все сделано правильно, то влага, которая выделяется внутри минеральной ваты, сквозь поры уходит из нее и уносится потоком вентиляционного воздушного потока.

Поэтому важно обустраивать хорошую вентиляцию в жилых помещениях, поскольку она выводит не только вредные вещества, но и лишнюю влагу. Стена мокнет лишь в одном случае: когда конденсация происходит постоянно и в течение длительного времени, а влаге деться некуда. В нормальных условиях материал просто не успевает напитаться водой.

Современные полимерные утеплители почти не пропускают пар, поэтому при теплоизоляции стен их лучше размещать снаружи. Тогда необходимая для конденсации температура будет внутри пенопласта или пенополистирола, но пары к этому месту не доберутся, а потому и увлажнения не возникнет. И наоборот, утеплять полимером изнутри не стоит, поскольку точка росы останется в стене, а влага станет выходить на стыке двух материалов.

Пример такой конденсации – окно с одним стеклом в зимнее время, оно не пропускает пары, поэтому на внутренней поверхности образуется вода.

Внутреннее утепление рационально выполнять при таких условиях:

• стена достаточно сухая и относительно теплая;
• утеплитель должен быть паропроницаемым, чтобы выделяющаяся влага могла выйти из конструкции;
• в здании должна хорошо функционировать система вентиляции.

Практика показывают, что предпочтительнее обустраивать термозащиту сооружения с его внешней стороны. Тогда больше шансов на то, что ТР окажется в зоне, которая не допустит конденсации влаги внутри помещения.

Таким образом, точка росы в строительстве стен присутствует всегда, однако если правильно рассчитать количество образующейся влаги и использовать правильный утеплитель при изоляции стен снаружи, то зону конденсации удастся сместить. В результате, внутри помещения влага проступать не будет.

Точкой росы называют охлаждённый воздух до определённой температуры, в состоянии которого пар начинает конденсировать и переходить в росу. В целом этот параметр зависит от давления воздуха в помещении и на улице. Определить значение не всегда легко, но сделать это необходимо обязательно, так как это один из самых важных факторов при строительстве и для комфортной жизни, и существования человека в помещении.

При завышенной точке росы бетон, металл, дерево и многие другие строительные материалы не дадут нужного эффекта при строительстве или ремонте дома и не прослужат долго. Во время настилания полимерных полов при попадании конденсата на поверхность материала в будущем возможно возникновение таких дефектов как: вздутие пола, шагрень, отслоение покрытия и многое другое. Визуально определить параметр в помещении невозможно, для этого необходимо использовать бесконтактный термометр и таблицу.

Какие факторы влияют

• толщина стены в помещении и то, какие материалы использовались для утепления;
• температура, в разных частях мира она разная и температурный коэффициент севера от юга сильно отличается;
• влажность, если воздушное пространство содержит влагу, точка росы будет больше.

Чтобы яснее понимать, что это такое, и как на значение могут повлиять те или иные факторы рассмотрим наглядный пример:

1. Неутеплённая стена в помещении. Точка росы будет сдвигаться в зависимости от того, какие погодные условия вне помещения. В случае стабильной погоды без резких колебаний точка росы расположится ближе к наружной стене, в сторону улицы. Вредных показателей в этом случае для самого помещения нет. Если же наступит резкое похолодание, точка росы медленно переместится ближе к внутренней части стены - это может привести к насыщению комнаты конденсатом и медленному намоканию поверхности стен.
2. Утеплённая снаружи стена. Точка росы имеет положение внутри стен (утеплителя). Во время выбора материала для утепления следует рассчитывать на этот фактор и правильно рассчитать толщину выбираемого материала.
3. Утеплённая изнутри стена. Точка росы находится между центром стены и утеплителем. Это не лучший вариант, если погодные условия слишком влажные, так как при резком похолодании в этом случае точка росы резко сдвинется на стык между утеплителем и стеной, а это в свою очередь может привести к губительным последствиям для самой стены дома. Утеплять стену изнутри при влажном климате возможно, если в доме присутствует хорошая система отопления, которая способна поддерживать равномерную температуру в каждой комнате.

В случае если ремонт дома сделан без учёта погодных условий, устранить возникшие проблемы будет практически невозможно, единственный выход заново начинать работы и убирать всё сделанное, что влечёт за собой большие траты денег.

Как правильно определить и вычислить (таблица и формула)

На точку росы могут влиять температура и влажность

Жить человеку в комфорте с повышенной влажностью довольно трудно. Конденсат вызывает проблемы как для здоровья (есть вероятность заболеть астмой), так и для самого дома, особенно для его стен. Потолок и стены от повышенной влажности могут покрыться вредной для человека и трудно выводимой плесенью, в редких случаях приходится полностью менять стены и потолок, чтобы убить все присутствующие вредные микроорганизмы.

Для того чтобы этого не случилось, следует произвести расчёт и узнать, стоит ли в том или ином здании затевать ремонт, утеплять стены или вообще строить жильё на этом месте. Важно знать, что для каждого строения точка росы индивидуально, а значит, и её расчёт будет проводиться с небольшими отличиями.

Во внимание, перед тем как приступить к расчету, следует взять такие факторы как: климатические условия в том, или ином регионе, толщина стен и материал из которого они сделаны, и даже наличие сильных ветров. Малую, допустимую влажность содержат абсолютно все материалы, человеку следует проследить, чтобы эта влажность не повысилась и не образовалась точка росы. При вызове специалиста для измерения значения в случае повышенной влажности, вам, скорее всего, будет дан ответ, что теплоизоляция дома сделана неправильно, не подходит толщина материала или допустили ошибку при монтаже. В какой-то мере этот человек будет прав, так как именно правильный ремонт в доме в большей степени влияет на изменение точки росы и появление конденсата на стенах.

Таблица: показатели для определения точки росы

График

Благодаря графику можно определить оптимальные показатели

Как рассчитать: необходимые инструменты и последовательность действий

• термометр;
• гигрометр;
• бесконтактный термометр (можно заменить обычным).

Формула для расчёта в каркасной, кирпичной, многослойной стенах с утеплителем

Для расчёта точки росы с утеплителем используются формулы:10,8 °C

Используя полученные показатели, составить график с диапазоном температур T1, размещённым в стене и оставшимися °C на утеплитель. В нужном месте отметить точку росы.

Что делать, если значение определено неправильно?

Рассмотрим места, в которых возможно расположение точки росы в не утеплённой стене:

• Ближе к наружной поверхности стены. В этом случае появление точки росы в доме минимально, как правило, внутренняя стена остаётся сухой.
• Ближе к внутренней поверхности стены. В этом случае возможно появление конденсата при резком похолодании на улице.
• В самых редких случаях точка росы находится на внутренней стене здания. В этом случае избавиться от неё практически невозможно, и скорее всего стены в доме всю зиму будут немного влажными.

В этих случаях решить проблему можно добавив слои пароизоляции на стены. Это поможет удерживать водяные пары, и они не пройдут сквозь стены внутрь помещения, что предотвратит появление точки росы на стенах и потолке. Если климат слишком холодный и большую часть года температура держится больше чем минус 10 градусов, стоит рассмотреть вариант поступления нагретого воздуха в помещение в принудительном порядке. Сделать это можно при помощи теплообменника или нагревателя воздуха.

Видео: почему на стенах появляется конденсат и плесень

Важно правильно определить точку росу на этапе строительства. Это поможет грамотно утеплить стену и в дальнейшем избежать появления конденсата и плесени в доме.

Собираясь утеплять свои жилища, многие владельцы домов сталкиваются с проблемой выбора утеплительных материалов. Действительно, ассортимент теплоизоляторов достаточно велик и все они имеют разные характеристики и области применения. Одним из основных параметров утеплителя является паропроницаемость - свойство материалов и конструкций, выполненных из них, пропускать сквозь себя водяной пар. Зачем нам нужно знать этот параметр?

Дело в том, что влажные, тем более мокрые, теплоизоляционные материалы существенно увеличивают свою теплопроводность. И как следствие перестают выполнять теплоизолирующие функции, т.е. утеплитель уже не утепляет, а присутствует только для вида. Мало того влага, сконденсировавшаяся в материале ограждающей конструкции, замерзая зимой, разрушает его изнутри, ослабляя конструктивную прочность, что чревато резким ухудшением здоровья жильцов.

При изучении этих процессов появляется на свет так называемая «точка росы» - термин, связанный с конденсацией водяного пара. Какое отношение он имеет к строительству, мы сейчас и попробуем разобраться. По-простому, что называется «на пальцах».

Начнем издалека. Вода - основа жизни на нашей планете - присутствует в наших домах в трех агрегатных состояниях:

• в жидком - в водопроводных трубах, стакане, наших животиках;
• в газообразном - в виде пара над кастрюлькой с супом, в паровом утюге, в выдыхаемом нами воздухе;
• в твердом - в сосульках на крыше, в виде льда на крыльце (куда смотрят дворники?!), в морозилке холодильника и бокале виски.

Помимо этих очевидных мест, вода еще находится в ограждающих конструкциях (стенах, перекрытиях, кровле) нашего дома. С целью упрощения понимания в дальнейшем мы будем рассматривать только стены (точнее одну стену), подразумевая, что схожие процессы протекают и в других конструкциях здания.

Прежде чем рассматривать паропроницаемость стен, остановимся на водяном паре. Как и все газы, составляющие воздух в помещении, он обладает парциальным давлением (парциальный - частичный, составляющий часть чего-либо). То есть водяной пар давит на стену с определенной силой. И если снаружи (с улицы) на эту же стену давит с такой же силой тот же водяной пар, то он (пар) никуда двигаться не будет.

Но если дома жарко и сыро, а за окном холодный сухой морозец, то пар, как скаковая лошадь, ринется туда, где его парциальное давление ниже (так как влаги в уличном воздухе нет или очень мало), т.е. на улицу, проникая сквозь поры материала стены. При этом охлаждаясь по пути (ведь температура внутренней поверхности стены +25 °С, а наружной, например, –20 °С, мороз, однако), и по мере остывания превращаясь в воду (конденсируясь).

Переходить в другое агрегатное состояние (воду) водяной пар может при понижении температуры, повышении атмосферного давления, увеличении количества пара в воздухе (повышении влажности). Нормальное атмосферное давление (760 мм ртутного столба) там, где живут люди, может изменяться всего лишь на пару–тройку процентов в обе стороны, поэтому его влияние мы учитывать не будем.

Рассмотрим физику процесса конденсации пара в материале стены по мере его продвижения изнутри наружу. Для простоты будем считать, что температура воздуха внутри и снаружи помещения постоянны. Количество водяного пара в граммах в единице объема воздуха (1 м 3) называется абсолютной влажностью воздуха. В строительных теплофизических расчетах применяется параметр относительная влажность воздуха . Он показывает количество водяного пара в воздухе в долях от максимально возможного при конкретной температуре и чаще всего выражается в процентах.

Например, относительная влажность воздуха 60% при температуре 20 °С, говорит о том, что в одном кубическом метре воздуха в виде пара находится 10,4 грамма воды, что составляет 60% (6/10) от максимального количества воды (17,3 грамма в 1 м 3), которое может находиться в парообразном состоянии в том же кубометре воздуха при данной температуре.

Каждый i –тый газ, составляющий наш воздух (азот, кислород, аргон, углекислый газ и др.) как и водяной пар, создает свое собственное парциальное давление е i , определяемое согласно уравнению Клапейрона (формулу смотрите на картинке). Сумму парциальных давлений газов воздуха можно измерить с помощью обыкновенного барометра. Доля давления насыщенного пара в ней не превышает 0,1 % и для температуры 20 °С составляет примерно 2,34 кПа (смотри таблицу).

При 100% относительной влажности воздух максимально насыщен водяным паром и называется насыщенным (по аналогии с объевшимся человеком). Степень насыщенности воздуха водяным паром зависит только от его температуры, чем она выше, тем больше молекул воды в единице объема может находиться в парообразном состоянии. Зависимость давления насыщенного пара от его температуры была снята экспериментальным путем и занесена в специальные таблицы. Парциальное давление насыщенного водяного пара называется давлением насыщения воздуха водяным паром и обозначается символом Е (смотри картинку с графиками).

Если увеличить температуру воздуха с некоторой (отличной от ноля) абсолютной влажностью его относительная влажность понизится, так как величина парциального давления водяного пара растет линейно от температуры, причем достаточно медленно, а давление насыщения растет по экспоненте (т.е. гораздо быстрее). Наоборот, при охлаждении воздуха относительная влажность возрастет вследствие более быстрого снижения величины давления насыщения.

По мере остывания влажного воздуха до некоторой температуры, когда парциальное давление пара станет равным давлению насыщения паром при этой же температуре, относительная влажность воздуха составит 100%, то есть воздух достигнет максимального насыщения водяным паром. Эта температура называется точкой росы . Если воздух будет и далее охлаждаться, то часть влаги начнет из него конденсироваться. Воздух при этом будет по-прежнему полностью насыщен водяным паром, а его давление насыщения будет снижаться в соответствии с падающей температурой.

В процессе снижения температуры, она в каждый момент времени будет точкой росы для новой сформировавшейся абсолютной влажности воздуха. Другими словами, по мере продвижения (диффузии) водяного пара сквозь материал стены в сторону холодной улицы, он с каждым сантиметром будет попадать во все более холодные слои, и, остывая, продолжит конденсироваться, увлажняя при этом стену.

Условием отсутствия образования конденсата на внутренней поверхности стены и в ее толще является поддержание температуры ограждающих конструкций и воздуха в помещении выше точки росы, а это значит, что парциальное давление водяных паров в каждой точке сечения стены должно быть меньше давления насыщения пара. Соблюдения этого условия можно добиться наружным утеплением стен, их внутренней пароизоляцией, снижением абсолютной влажности воздуха в помещении путем его проветривания и вентилирования.

О том, чем и , не опасаясь обрушения перекрытий, расскажем в следующей статье.

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара, что и обусловливает его влажность, причем в теплом воздухе всегда больше, чем в холодном. При температуре воздуха +20 °С и относительной влажности 60% в воздухе содержится 10,4 г водяных паров на 1 м³ сухого воздуха, которые создают парциальное давление 1403 Па. При температуре –10°С и относительной влажности 60% в воздухе содержится около 1,3 г пара на 1 м³ сухого воздуха, создающего парциальное давление 156 Па. Из-за разницы парциальных давлений между внутренним и наружным воздухом через стену происходит постоянная диффузия водяных паров из теплого помещения наружу. В результате в реальных условиях эксплуатации материал в конструкциях находится в несколько увлажненном состоянии.

Количество влаги в виде пара в воздухе нельзя повышать бесконечно - в конце концов наступает такое насыщение паром, что влага начинает конденсироваться в виде капель воды на любой поверхности, и даже на пылинках, летающих в воздухе. Так, например, формируются дождевые капли: водяной пар в воздухе собирается в капельки, если есть частицы, к которым можно «прилипнуть». Над океанами водяной пар может смачивать частицы соли и образовывать капельки. Или, если температура снизилась до 0°С либо еще ниже, вода может намерзать на пылевые частицы, поднятые ветром в воздух. Из обычной пыли возникают ледяные кристаллы. Другие мелкие частицы, например дым, также могут образовывать гранулы, вокруг которых собираются водяные облака. Так вот - вернёмся к теме - это предельное содержание пара зависит только от температуры и не зависит от давления воздуха. Этот пар в максимальном своём количестве создаёт, соответственно, максимальное давление и называется давлением насыщенного водяного пара или максимальной упругостью водяного пара и обозначается буквой Е, измеряется в Паскалях.

Ещё разок, соберём всё в одно предложение - максимальная упругость водяного пара Е соответствует максимально возможному насыщению воздуха водяным паром F . Чем выше будет температура воздуха, тем больше будет значение Е , т. е. тем больше предельное количество влаги Fмакс может содержаться в воздухе.

Связь между давлением пара и его количеством выражается формулой:

F = 0.00794E / (1 + t/273)

Интересно, что математически вычислить величину Е или F невозможно. В диапазоне температур от 0°С до +40°С величина давления пара Е с точностью до ±1% описывается экспонентой, но при понижении температуры отклонение достигает 130% при температуре -47°С! Приближённая формула выглядит так:

Погрешность в диапазоне температур от 0°С до +40°С менее 1%, однако в диапазоне от 0°С до -20°С погрешность возрастает до 30%, а к -45°С переваливает за 100%. В диапазоне от +40°С до +50°С погрешность в районе 3%.

Для точных расчётов используют таблицы с экспериментальными данными, которые приведены в нормативных документах по теплотехние, например в ТКП 45-2.04-43-2006:

Упругость водяного пара в воздухе, также как и его абсолютная влажность, не дает представления о степени насыщения воздуха влагой, если при этом не указана его температура. Например, если дано е = 1400 Па, то при температуре воздуха +23 °С это составит только половину возможной максимальной его упругости (Е = 2809 Па). При +12 °С это соответствует полному насыщению воздуха влагой, а при +10 °С водяной пар вообще не может иметь такую упругость. Чтобы выразить степень насыщения воздуха влагой, ввели понятие его относительной влажности. Относительная влажность воздуха φ выражается в процентах как отношение действительной упругости водяного пара в воздухе е к максимальной его упругости Е , соответствующей данной температуре. Следовательно, имеем:

φ = е / Е · 100%

Отсюда можно выразить парциальное давление водяного пара в воздухе, е :

e = E · φ / 100 .

Например, при 20°С максимальное парциальное давление составляет Е = 2338 Па . При влажности воздуха 40% парциальное давление водяного пара е = 2338 · 40 / 100 = 935 Па . Если температура воздуха данной влажности повысится, то его относительная влажность φ понизится, т. к. величина упругости водяного пара е останется без изменения, а значение максимальной упругости Е увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха по мере понижения его температуры будет увеличиваться его относительная влажность вследствие уменьшения величины Е . При некоторой температуре, когда Е станет равно е , относительная влажность воздуха будет φ = 100 %, т. е. воздух достигнет полного насыщения водяным паром. Вот эта температура и носит название - точка росы для данной влажности воздуха.

Таким образом, точка росы есть та температура, при которой воздух данной влажности достигает полного насыщения водяным паром.

Если продолжать охлаждение воздуха ниже точки росы, то упругость водяного пара, содержащегося в нём, будет понижаться соответственно значениям Е для данной температуры и излишнее количество влаги будет конденсироваться, т.е. превращаться в капельножидкое состояние. Такое явление наблюдается в природе в виде образования туманов около рек в летнее время; когда с заходом солнца воздух охлаждается, его относительнаявлажность повышается и температура воздуха падает ниже точки росы. С восходом солнца по мере согревания воздуха понижается его относительная влажность: капельки влаги, образующие туман, постепенно испаряются и туман рассеивается. В зимнее время образование туманов связано или с понижением температуры воздуха, или с поступлением масс теплого влажного воздуха, который, охлаждаясь при смешивании с холодным воздухом, конденсирует влагу, образуя туман. Точка росы имеет большое значение для оценки влажностного режима ограждения, и ее приходится определять по данной влажности воздуха.

В связи с тем, что само определение Е является экспериментальным, а не высчитываемым математически, точка росы высчитывается тоже только приблизительно и в диапазоне от 0 до +40°С по формуле:

где a =17.27; b =237.7°C; T =температура в °С; ln - нат.логарифм;

RH =относительная влажность в объёмных долях (0 < RH < 1.0).

Но при результате рассчёта Tр менее 0°С формула начинает существенно отличаться от реальности, поэтому существуют опять-таки экспериментально подтверждённые таблицы в сводах правил. А лучше просто воспользоваться . Для общего представления я приведу табличку с правильно вычисленной точкой росы для разных температур и влажности из ТКП 45-2.04-43-2006 (слева).

Или вот мой небольшой флеш-калькулятор, корректно работающий в диапазоне температур -50°С... +50°С, составленный на основе таблиц из КТП для диапазона -25 ... +30°С и из книги Landolt-Bornstein, Physikalich - chemische - Tabellen T II (Берлин, 1923) для всего остального диапазона. Заодно калькулятор вычисляет максимальное давление водяного пара при заданной температуре, давление водяного пара в воздухе при заданной влажности, вычисляет максимальную абсолютную влажность и абсолютную влажность воздуха (количество воды, содержащейся в 1м³). Для работы калькулятора требуется установленный флеш-плеер (https://get.adobe.com/ru/flashplayer/ )