РАСЧЕТ ТОЧКИ РОСЫ И ЕГО ВАЖНОСТЬ ПРИ УТЕПЛЕНИИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРАФИКОВ

Точка росы – это температура, при которой происходит выпадение или конденсация влаги из воздуха, до этого находящейся в нем в парообразном состоянии. В строительстве точка росы – это граница перехода от пониженной температуры воздуха снаружи ограждающих конструкций (стен) к более высокой температуре внутренних помещений. Важность расчёта точки росы состоит в том, что неправильно выполненное её определение в стене жилого дома может привести к осаждению конденсата на поверхности стен и потолках комнаты, что в следствии провоцирует развитие вредных микроорганизмов, которые попадают в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом. А сконденсированная влага в материалах намокших стен и перекрытий зимой замерзает, резко увеличиваясь в объеме и ослабляя прочностные качества строительной конструкции.

Внутренняя конденсация происходит тогда, когда относительно теплый влажный воздух диффундирует сквозь пористые материалы или конструкции, такие как кирпич или газобетон. Если в материале, из которого состоит стена, происходит перепад температур между его внутренней (t₂) и внешней частью (t₁), такой что точка росы (T_p) лежит в диапазоне этих температур, т. е. t₁<T_p<t₂ – это обязательно приведет к появлению нежелательной влаги внутри материала и всех вытекающих последствий. Проблема конденсации имеет место быть не только в отапливаемых, но и в кондиционируемых помещениях, температура в которых значительно меньше температуры внешней среды. В этой ситуации нужно повернуть в обратную сторону обычные вычисления, так как условия будут теплыми и влажными снаружи и холодными и сухими на внутренних поверхностях здания.

Ниже (рис. 1) представлен график зависимости максимальной влажности воздуха (Е, или концентрация влаги в воздухе, измеряемая в г/м³) от температуры в градусах Цельсия (°C). Он имеет такой вид, потому что точка росы является сложной логарифмической функцией. Сама кривая – это и есть точка росы. Выше кривой находится вода в жидком состоянии (конденсат). Ниже кривой – вода в парообразном состоянии.

Рисунок 1. Зависимость максимальной влажности воздуха от температуры

В соответствии с санитарными нормами «Гигиенические требования к микроклимату в производственных помещениях», оптимальная температура воздуха в офисных помещениях в теплый период года может варьироваться от 23 до 25°C, при этом допустимые показатели не должны превышать 28°C, но и не быть ниже 21 °C. На рисунке (рис. 2) графически представлена оптимальная зона для трудовой деятельности человека.

Рисунок 2. Зона комфорта

В работе представлены и проанализированы два способа расчета точки росы.

При утеплении дома расчет может быть произведен с помощью таблицы нормативного документа СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» (Москва, 2004 г.). Для определения значения температуры выпадения конденсата достаточно посмотреть на пересечение величин температуры и влажности, устанавливаемых нормативами для каждой категории помещений.

Таблица 1.

 Определение точки росы в зависимости от температуры и влажности воздуха в помещении

Приблизительное значение точки росы можно рассчитать по формуле:

где

Т_р. – искомая точка росы;

а = 17,27 – постоянная;

b – постоянная = 237,7 °C;

λ(Т,RH) – коэффициент, рассчитываемый по формуле:

,

где Т – температура воздуха внутри помещений в °C; RH – влажность в долях объема (в пределах от 0,01 до 1); ln – логарифм натуральный.

Формула обладает погрешностью ± 0,4℃ для диапазона:

0°C<T< 60°C;

0,01 <RH< 1;

0°C<Т_р< 50°C.

Рассчитаем значение точки росы при комфортных условиях для деятельности человека: при температуре T = 21°C и относительной влажности 45%, т. е. при RH = 0,45:

С учетом погрешности: Т_р=8,56°C±0,4°C, что соответствует табличному значению. Это значит, что если в помещении температура воздуха 21°C, а относительная влажность 45%, то конденсат будет образовываться на любых поверхностях, температура которых будет меньше или равна 8,56°C (± 0,4°C).

Средняя температура холодного периода в г. Ставрополь составляет-6°C [СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99*. Строительная климатология"]. Графически определим положение точки росы в стене, для этого соединим линией значения температуры в различных точках пространства:

Рисунок 3. Положение точки росы в стене без утепления с помощью теплоизоляционного материала

Как видно из предоставленного графика (рис. 3) точка росы находится в толще стены, что приводит к образованию внутри неё влаги. Влага при замерзании расширяется, что приводит к постепенному разрушению материала, из которого состоит стена, значительно уменьшая его срок службы. Отсюда можно сделать вывод, что точку росы необходимо «сместить» в сторону улицы. Это можно сделать с помощью утепления стены с наружной стороны (рис.4).

Рисунок 4. Положение точки росы в стене с утеплением теплоизоляционным материалом

Можно сделать вывод, что определение точки росы – немаловажный этап в проектировании изоляционных поверхностей. Правильное определение её расположения, и своевременное утепление стен помогут избежать теплопотерь внутри помещения и попадания в него нежелательной влаги, которая может быть вредна для здоровья человека, а также избежать преждевременного разрушения изоляционного материала, что значительно продлит срок его службы.

Список литературы:

1. Бурцев С. И., Цветков Ю. Н. Влажный воздух. Состав и свойства. – СПб.: СПбГАХПТ, 1998. – 146 с.
2. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий). Уч. пособие для инж.-строит. вузов. – М.: «Высш. школа», 1974. – 320 c.
3. СП 131.13330.2012 Снип 23-01-99* Строительная климатология. Государственный комитет российской федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (Госстрой России). – М., 2003
4. MET4 AND MET4A CALCULATION OF DEW POINT [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://web.archive.org (23.12.2017).