Точка росы: формула, таблица для определения, как рассчитать и от чего зависит показатель

Небольшой экскурс в физику явления

Точка росы – это температура воздуха, при которой излишки содержащейся в нем влаги выпадают в виде конденсата. Почему ее становится слишком много? Дело в том, что теплый воздух удерживает большое количество водяных паров, холодный – гораздо меньше. Именно эта разница при перепаде температур образует конденсат. Примером явления служат капли воды на холодных водопроводных трубах или окнах, туман.

Что еще нужно знать про точку росы:

• Чем выше влажность, тем она ближе к температуре воздуха, и наоборот.
• Ее значение не может быть выше температуры воздуха.
• Конденсат всегда появляется на холодных поверхностях. Это объясняется тем, что теплый воздух рядом с ними охлаждается, и его влажность снижается.

Единица измерения точки выпадения конденсата – градусы Цельсия.

Количественная оценка влажности.

Для того чтобы количественно оценить влажность воздуха, пользуются, в частности, поняти­ями абсолю­тной и относительной влажности.

Абсолютная влажность — это количество граммов водяного пара, содержащееся в 1 3м возду­ха при данных условиях, т. е. это плотность водяного пара ρ, выраженная в г/м3.

Относительная влажность воздуха φ — это отношение абсолютной влажности воздуха ρ к ρ0плотности насыщенного пара при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах:

.Концентрация пара связана с давлением (p0 = nkT), поэтому относительную влажность можно определить как процентное отношение парциального давления p пара в воздухе к давлению p0 насыщенного пара при той же температуре:

Под парциальным давлением понимают давление водяного пара, которое он производил бы, если бы все другие газы в атмосферном воздухе отсутствовали.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар мож­но довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы.

Как ведёт себя роса при неутеплённых стенах

При неутеплённых стенах есть несколько вариаций поведения точки росы. В некоторых ситуациях она располагается во внутреннем пространстве стены – ближе к улице либо ближе к комнате. Во втором случае при сильном понижении температуры место конденсации пара будет смещаться на внутреннюю поверхность стены. Тогда на её поверхности непременно образуются капли конденсата.

В некоторых случаях (холодный материал каркаса здания) точка росы может круглый год располагаться внутри помещения, то есть на внутренней поверхности стены. Тогда необходимо произвести прикладные расчеты и озаботиться утеплением стены с учетом климатических особенностей населенного пункта, в котором расположено здание.

В целом место нахождения точки росы в перекрытии или стене взаимосвязано с рядом физических факторов:

• влажности наружного воздуха и воздуха внутри помещения;
• температуры наружного воздуха и воздуха внутри помещения;
• толщины перекрытия или стены.

Что такое точка росы

Точкой росы называется температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Проще говоря, это температура, при которой выпадает конденсат.

Температура точки росы определяется только двумя параметрами: температурой и относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры.

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.

Природа появления росы

Конденсация воды на различных поверхностях происходит следующим образом. Атмосферный воздух всегда в той или иной степени насыщен парами воды. Вода из газообразного состояния в жидкое переходит в случае понижения её температуры. Это происходит при соприкосновении атмосферного воздуха с более холодными поверхностями и последующей потере тепла. Как результат – появление капелек воды.

Утренняя роса легко объясняется законами физики

Температура, по достижению которой пары воды из воздуха переходят в жидкое агрегатное состояние, называется точкой росы.

Чем выше содержание паров воды в воздухе (или другой смеси газов), тем выше температура конденсации воды, или точка росы. Так, при относительной влажности воздуха 100% точка росы точно совпадает с его температурой. И наоборот: чем меньше показатель относительной влажности воздуха, тем ниже и точка росы. Значит, для выпадения конденсата придётся охладить воздух сильнее.

Изучаем точку росы в строительстве

Термин «точка росы» в строительстве

Постоянно растущий и развивающийся рынок строительных товаров представляет широкий выбор материалов для теплоизоляции. К выбору теплоизоляции для производственных и жилых помещений необходимо подойти должным образом и при строительстве обратить внимание на рассматриваемый показатель.

Из-за неверного измерения точки росы часто происходит запотевание стен, появление плесени, а иногда и разрушение конструкций

Границу перехода от низкой температуры снаружи стен к более высоким внутри отапливаемых сооружений с возможным образованием конденсата специалисты считают точкой росы. На любой поверхности в помещении, показатель температуры которой будет приближен к параметру точки росы или достигнет значения ниже, будут появляться капли воды. Простейший пример: в середине некоторых помещений в холодное время на оконных стеклах стекает конденсат.

Основными факторами, влияющими на определение величины, считаются:

• климатические факторы (значение температуры и увлажненность воздуха снаружи);
• температурные значения внутри;
• показатель влажности внутри;
• величина толщины стен;
• паропроницаемость теплоизоляции, применяемой при строительстве;
• наличие отапливающих и вентилирующих систем;
• назначение сооружений.

Правильное определение точки росы имеет важнейшее значение в строительстве

Только если правильно измеряется показатель, в дальнейшем можно комфортно эксплуатировать здание и снизит расходы на обслуживание в будущем.

Расчет точки росы

Многих владельцев квадратных метров интересует вопрос, как самостоятельно рассчитать точку росы в стене. Чисто теоретически в этом нет ничего сложного, особенно, если вы математик, физик или просто хорошо помните школьную программу.

Для этого необходимо воспользоваться формулой:

ТР = (b * λ(Т,RH)) / (a * λ(Т,RH)), где:

• ТР – искомая точка;
• а –константа равная значению 17,27;
• b – константа равная значению 237,7;
• λ(Т,RH) – коэффициент, который рассчитывается следующим образом:

λ(Т,RH) = (а*Т) / (b*T+ lnRH), где:

• Т – внутренняя температура помещения;
• RH – влажность в помещении, значение берется в долях, а не в процентах: от 0,01 до 1;
• ln – натуральный логарифм.

Если в школе вы увлекались игрой в баскетбол или чтением Достоевского больше, чем логарифмами, не расстраивайтесь. Все уже посчитано в таблице данных тепловой защиты за номером СП 23-101-2004, составленной на основании замеров и расчетов научно-проектными организациями.

Наиболее вероятные значения в средних российских условиях указаны в таблице ниже:

Если вы решите рассчитать значение, то получите данные, сходные с указанными в таблице. Кроме всего прочего, для расчета можно воспользоваться онлайн – калькулятором.

Точка росы в стене дома – почему ее важно знать

Большую часть года между температурно-влажностным режимом улицы и помещения есть существенная разница. Именно поэтому в толще стен с утеплителем нередко появляются участки конденсатообразования. При изменении погодных условий они сдвигаются ближе к наружной или внутренней поверхности стены. То есть, к более холодному или теплому участку.

Пример: температура воздуха стабильно равна 25°C, а влажность – 45%. В этом случае конденсат образуется на участке с температурой 12,2°C. При повышении влажности до 65% точка росы сдвигается на более теплый участок, где 18°C.

Почему так важно знать местонахождение точки выпадения конденсата? Потому что она определяет, какой именно слой стенового «пирога» подвергается разрушающему воздействию влаги. Самый плохой вариант – когда намокает утеплитель. При таких условиях большинство теплоизоляционных материалов теряет свои свойства. Они деформируются, пропускают холодный воздух, гниют, теряют упругость. Особенно подвержена этим процессам минеральная вата.

Как сдвинуть точку росы в стене

Если после проведения всех расчетов вас не устраивает расположение точки росы, стоит задуматься над ее смещением. Для этого можно:

• увеличить слой утеплителя снаружи;
• использовать материал с высокой паропроницаемостью;
• демонтировать слой внутреннего утепления, перенеся его наружу;
• корректировать микроклимат в помещении – установить принудительную вентиляцию, дополнительно нагревать воздух.

Подходящий вариант выбирают, исходя из климатических условий региона проживания, конструктивных особенностей дома, финансовых возможностей и используемых строительных материалов.

Игнорирование такого явления, как конденсация влаги в стеновом «пироге», может слишком дорого обойтись. Как минимум, это неприятный запах в помещении, постоянная сырость. Как максимум – большие колонии плесневых грибов, портящих внутреннюю отделку стен, разрушающих утеплитель и вредящих здоровью домочадцев. Таким образом, расчет точки росы имеет важное значение, если вы хотите возвести надежные и сухие стены для вашего дома.

Закладка Постоянная ссылка. Понравилась статья?Поделитесь:Оцените: Средний балл: 4,49 Оценок: 53 Загрузка…

Загрузить новую статью…—-

• С чего начать
  Строительство своими руками
• Проекты и чертежи
• Разновидности
• Инструменты и материалы

• Самое полезное Каркасные дома — знакомство с технологией Фото каркасных домов 9 вариантов внешней отделки каркасного дома Домокомплект каркасного дома Программы для проектирования каркасных домов
• Свежие публикации
• Способы формирования и обшивка теплых углов в каркасном доме

Устройство каркаса и инструкция по строительству каркасной бытовки своими руками

• Каркасные дома от
• Как сделать расчет балки онлайн на калькуляторе – принцип работы и важные моменты
• Как поднять каркасный дом для ремонта и передвинуть его на новое место

Комфортные значения точки росы для человека

Точка росы, °CВосприятие человекомОтносительная влажность (при 32°С), %

Несколько фактов о точке росы.

• Температура точки росы не может быть выше текущей температуры.
• Чем выше температура точки росы, тем больше влаги находится в воздухе
• Высокие температуры точки росы бывают в тропиках, низкие в пустынях, полярных областях.
• Относительная влажность (RH) около 100 % приводит к выпадению росы, инея(замороженная роса), тумана.
• Относительная влажность (RH) достигает 100 % в период дождей.
• Высокие точки росы обычно происходят перед холодными температурными фронтами.

Вред точки росы для стен дома

Мы разобрались, что точка росы может располагаться в трех разных участках стены:

1. в наружном утеплителе стены
2. в стене, ближе к наружной части
3. в стене, ближе внутренней части

В каждом из перечисленных мест, точка росы будет проявлять себя по-разному. Если в одном месте она будет безвредна, то внутри дома или в стене будет оказывать определенные разрушительные последствия на целостность стены. Ниже, разберем поведение точки росы в каждом из перечисленных мест.

Точка росы в наружном утеплителе

Это самое безвредное для дома нахождение точки росы. В этом случае:

• Конденсат при возникновении точки росы образуется, непосредственно, в самом утеплителе.
• Утеплитель не гигроскопичен, потому влага не задерживается в конструктиве стены и испаряется при изменении температуры воздуха.
• За счет пароизоляционных свойств утеплителя, влажность, которая образуется при испарении конденсата, выходит на улицу и не взаимодействует со стеной дома.
• Стены дома сухие в течении всего года, как с наружной так и со внутренней стороны
• Стены сохраняют свою прочность и целостность многие десятилетия

утеплитель снаружи

Точка росы в стене дома, ближе к наружной стороне

• Поведение стены во многом зависит от материала, из которого она выложена. Лучше переносят точку росы, стены из плотных и тяжелых строительных материалов, таких как кирпич, керамзитобетон, камень, дерево. Поскольку они менее подвержены разрушению и имеют больший коэффициент морозостойкости.
• Стены домов возведенных из пористых материалов, хорошо впитывающих влагу и пропускающих пар. Таких как, пеноблоки, газоблоки и подобного рода материалы, действие точки росы должно быть минимально коротким.

разрушение стены под воздействием влажности

• При возникновении конденсата внутри стены, материал стены насыщается жидкостью. При последующем понижении температуры воздуха ниже нуля, накопленная жидкость замерзает и увеличивается в объемах. Увеличения объема жидкости разрушает любой стеновой материал изнутри. Это приводит к образованию как мелких, так и крупных трещин в структуре стены. Стены крошатся и окончательно теряют свою прочность.
• В случае если стена, в которой точка росы внутри и утеплена снаружи, то утеплитель не будет препятствовать выходу накопившей влаги наружу. Поэтому, вся жидкость будет скапливаться на поверхности, между утеплителем и стеной. Это влечет образование плесени и грибка, со всеми вытекающим последствиями, вредными как для здания, так и для здоровья человека.
• Если стена дома не утеплена снаружи, то жидкость будет выходить с повышением температуры воздуха, но это не убережет стену от внутреннего разрушения после замерзания воды. Подобные испарения жидкости, из влажной стены, мы можем наблюдать в виде налета белого цвета на кирпичных стенах.

выделение влажности из кирпичной стены в виде налета белого цвета

Точка росы в стене дома, ближе к внутренней поверхности

Возникает, когда пар проходит середину толщины стены и конденсат начинает образовываться уже ближе к поверхности стены, которая находится внутри дома.

Последствия точки росы для внутренней отделки дома:

• Насыщенная влажностью кладка начинает выделять на внутренней стене, в доме жидкость в виде капель воды.
• Мокрая поверхность стены разрушает внутреннюю отделку помещения: шпаклевку, обои другие отделочные материалы.
• На стенах и в углах образуется плесень и грибок, от которых уже будет очень трудно избавиться
• В доме появляется неприятный ветхий запах разложения, который вреден для здоровья.
• Понижается общая температура тепла в доме.

плесень на стене внутри дома
Самые разрушительные и вредные последствия для дома это когда точка росы находится ближе к внутренней поверхности стены.

Точка росы – важный параметр, который следует учитывать при проектировании и возведении стен, крыш и строительства всего дома. Ее не соблюдение может привести к необратимым и критическим последствиям для всего здания.

Варианты расположения проблемных зон

Точка росы имеет свойство смещаться, однако чаще всего выделяют три зоны ее расположения:

• Ближе к наружной поверхности стены. Такой вариант имеет место, если стена не утеплена. Появление проблемной зоны возможно также при наружном утеплении недостаточной толщины.
• Ближе к внутренней поверхности стены. При отсутствии утепления конденсат в этом месте легко образуется в период похолодания. Внутреннее утепление смещает участок конденсатообразования в область между поверхностью стены и утеплителем. При наружном утеплении это явление встречается редко, если все расчеты были выполнены правильно.
• В толще утеплителя. Для наружной теплоизоляции это оптимальный вариант. При внутреннем утеплении велик риск появления со стороны комнаты плесени и, как следствие, нарушения микроклимата.

Обратите внимание! На образование конденсата в стене влияет не только температурно-влажностный режим со стороны улицы и помещения. Определяющими факторами являются также толщина конструкции, коэффициент теплопроводности применяемых материалов.

Зачем нужно определять точку росы в строительстве?

Измерение точки росы — достаточно простая задача, если пользоваться определенными формулами и правилами. Но для чего необходимо знать этот природный параметр людям, занимающимся строительством? Здесь все очень просто — для понимания процесса утепления помещения, ведь слой, служащий преградой для холода и влаги, может располагаться как с внутренней стороны помещения, так и с наружной, а может отсутствовать вовсе. К тому же от точки росы зависит и толщина утеплителя. При расчете этого параметра с точки зрения строительства и утепления зданий необходимо учитывать следующие параметры:

• материал и толщина материалов всех компонентов стены;
• температура в помещении;
• температура снаружи помещения;
• влажность воздуха в помещении;
• влажность воздуха снаружи помещения.

Чем ближе физически расположена точка росы к внутренней поверхности стены, тем больший период времени стена будет влажная. Это будет происходить при понижении температуры воздуха как на улице, так и в помещении. Профессиональные строители знают, что для создания оптимального микроклимата в помещении в районах с значительным годовым разбросом температуры здание необходимо в первую очередь утеплять снаружи, произведя расчет толщины изолирующего слоя для правильного определения в нем физического расположения точки росы.

Формула для расчета

Вычислить самостоятельно и точно рассчитать точку росы поможет следующая формула:

Эту формулу можно использовать для вычисления относительной влажности по известной точке росы

Здесь Тр означает саму температуру точки, b и a показывают равные (неизменные) величины, ln — натуральный логарифм, Т — температура внутри помещения, Rh — значение относительной влажности.

Как видно из формулы, значение напрямую зависит от величин двух параметров:

• показателя увлажненности;
• фактических показаний температуры.

При высокой относительной влажности параметр становится выше и ближе к уровню фактической температуры. Чтобы посчитать эту переменную величину, существует таблица с небольшим шагом параметров. По ней можно найти необходимое значение, измерив относительную влажность и фактическую температуру.

Таблица 1. Определение показателя с помощью соотношения влияющих параметров, от которых зависит точка росы

​По таблице вычисляем, что при температуре, например, 19 градусов и влажности 50% параметр конденсации составит 8,3 градуса.

Из данного видео становится понятно, какой толщины должен быть утеплитель для наиболее комфортных условий:

Точное определение

Водяной пар чаще всего конденсируется на самих стенах или внутри их конструкции, если они недостаточно утеплены или построены. Без утеплителя значение будет находиться близко к температуре внутренней части стены, а в некоторых случаях и к стене в середине дома. Когда температура внутри ограждающих сооружений будет иметь величину ниже показателя, то во время похолодания при отрицательной температуре снаружи произойдет выпадение конденсата.

Есть несколько мест, где может находиться показатель на неутепленных конструкциях:

• внутри конструкции, близко к наружной ее части, стена останется сухой;
• внутри стены, но близко к внутренней части, стена становится мокрой при температурных перепадах;
• та сторона стены, которая находится в здании, постоянно будет покрываться конденсатом.

Специалисты не рекомендуют производить утепление помещений изнутри, объясняя это тем, что при применении такого способа теплоизоляции параметр будет находиться под теплоизолирующим слоем в середине помещения. Вследствие этого произойдет большое скопление влаги.

• конденсат может скапливаться в центре стены и во время холодов сдвигаться в сторону размещения теплоизолирующих компонентов;
• местом скопления влаги может стать граница ограждающей конструкции и утепляющего слоя, который сыреет и образует плесень в середине комнат;
• в середине самого теплоизолирующего слоя (он постепенно напитается влагой, начнет плесневеть и гнить изнутри).

Точка росы формируется тремя составляющими: атмосферным давлением, температурой воздуха и его влажностью

Пенопласт, минеральную вату или другой вид утеплителя необходимо поместить с наружной стороны здания, что позволит разместить значение в утепляющем слое (при таком расположении стены внутри будут оставаться сухими). Для более ясного понимания параметра существуют графики ее размещения на стенах домов с утеплением, а также на зданиях, не имеющих утепляющего слоя. Чтобы самостоятельно произвести такой расчет, можно определить точку росы в стене калькулятором.

Практическое применение

Знание величины значения точки росы важно при планировании утепления здания
На практике значение термина точки росы важно при утеплении стен здания. Для обеспечения оптимальных теплоизоляционных характеристик ограждающих частей здания необходимо знать не только величину значения точки росы, но и ее положение на поверхности или в теле стены.

Современные методы строительства допускают 3 варианта проведения работ и в каждом случае точка выпадения конденсата может быть разной:

1. Здание, построенное из единого материала без дополнительной теплоизоляции. Если тело стены состоит из кирпича, камня или монолитного бетона, то при соблюдении технологии строительства в таких зданиях точка росы находится внутри стены. Её расположение тяготеет к внешнему краю поверхности. При условии снижения внешних температур точка росы будет смещаться внутрь стены. Если разница температур окажется значительной, то может наступить момент, когда точка росы окажется внутри помещения, и на стене выступит влага. Всем нам знакомая ситуация: запотевание окон зимой.

   
   При правильном утеплении снаружи точка росы будет располагаться внутри утеплителя

2. Здание построено с укладкой слоя внешней теплоизоляции. При правильном расчете данная теплоизоляция является оптимальной. Правильно подобранные толщины материала позволят утеплить строение, при этом точка росы будет располагаться внутри слоя утеплителя.
3. Строение с внутренним утепляющим слоем. В данном случае точка росы будет находиться близко к внутренней поверхности стены, а в случае похолодания сместится непосредственно к поверхности.

Исключение в случае с однотипной стеной составят, пожалуй, деревянные срубы. Дерево – природный материал, обладающий прекрасными качественными характеристиками низкой теплопроводности и высокой паропроницаемости. В таких зданиях точка росы всегда будет расположена ближе к внешней поверхности. Деревянные срубы почти никогда не требуют проведения работ по дополнительной теплоизоляции.

Последний вариант крайне нежелателен и производится только тогда, когда нет другого выхода. О том, как правильно утеплять стены дома, смотрите в этом видео:

Если всё же утеплитель укладывается внутри здания, то следует провести дополнительные мероприятия:

• оставить воздушный карман между слоем теплоизоляции и облицовкой;
• предусмотреть устройство вентиляционных отверстий и обогрев помещения с дополнительным уменьшением уровня влажности.

Приборы с определением точки росы

Психрометр (гигрометр психрометрический) — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один из них — обычный сухой термометр, а второй имеет устройство увлажнения. Вследствие испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Чем ниже влажность, тем меньше его температура. При 100% влажности показания термометров одинаковы. Для определения относительной влажности используют психрометрическую таблицу. Такие приборы в настоящее время используются только в лабораторных условиях.

Наиболее удобны в практике обследования зданий портативные электронные термогигрометры с индикацией температуры и относительной влажности воздуха на цифровом дисплее. Отдельные модели термогигрометров имеют также индикацию точки росы.

Применение приборов для выполнения расчетов

Вне зависимости от способа, которым будут выполняться расчеты, понадобятся исходные данные. Для их получения нужно запастись некоторыми приборами. Так, для определения температуры подойдет обычный термометр, а для определения влажности – гигрометр. Для удобства они объединены в таком устройстве, как цифровой термогигрометр. Все полученные значения выводятся на небольшой экран. Некоторые модели приборов определяют и температуру выпадения конденсата. Определить проблемную зону могут и некоторые модели строительных тепловизоров.

Насыщенный пар, влажность воздуха

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью. Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар

– это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха

– величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3). Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот. В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Абсолютная влажность воздуха

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

1. плотность водяного пара в воздухе;
2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью

.

Определение.Абсолютная влажность воздуха

– количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности

: (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности

: (в СИ) или (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности

:

Обозначения:

масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Относительная влажность воздуха

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность

.

Определение.Относительная влажность воздуха

– величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности

: .

Единицы измеренияотносительной влажности

: %.

Формула вычисления относительной влажности

:

Обозначения:

плотность водяного пара (абсолютная влажность), (в СИ) или ;

плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, (в СИ) или .

Конденсационный гигрометр

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр

(рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы

– температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Волосной гигрометр

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр

(рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Психрометр

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом. Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая. Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Точка росы в утеплённых снаружи стенах

При корректном подборе материала и грамотно просчитанной толщине утеплительного слоя точка росы всегда будет находиться в утеплителе и никогда не будет сдвигаться в сторону внутренней поверхности. Стены сухие круглый год. Повреждается погодными условиями только утеплитель, износ стен замедляется.

В случае если толщина утеплителя меньше необходимой, либо не была учтена теплопроводность материала, точка росы будет вести себя так же, как и в неутеплённой стене, то есть влага будет продолжать скапливаться в помещении, если она скапливалась до утепления. Если это происходит, выход один – увеличить толщину утеплительного материала. Это можно сделать, добавив еще один слой термоизоляции либо заменив старый материал на новый, подходящий по толщине.

При избыточной толщине утеплительного слоя точка росы не будет выходить за его пределы на протяжении всего года. Никаких негативных последствий это за собой не повлечет: стена будет сухая круглый год. Однако расчеты для того и производятся, чтобы избежать необоснованных финансовых трат. Ведь если можно спастись от влаги и сохранить тепло меньшим количеством утеплителя, то зачем тратить больше?