Что называют точкой росы физика

Расследуем дело мокрых стен

Структура большинства строительных материалов состоит из многочисленных капилляров – пор, микротрещин, по которым перемещается растворённая в воздухе влага. Количество и размеры таких «дырок» влияют на показатель паропрозрачности.

Таблица 1.

Коэффициент и величину сопротивления используют для расчёта точки росы в стене и утеплителе. Расчёты требуют определённых инженерных знаний, но для общего понимания расшифруем:1. Коэффициент паропроницаемости показывает, сколько миллиграмм (мг) пара пройдёт через образец материала толщиной 1 метр за 1 час, если разница давлений пара между противоположными поверхностями образца – один паскаль (Па, 100 000 Па=1 бар?1 атм) – рис. 5. Обозначение коэффициента «мг/(м*ч*Па)» можно найти на упаковках некоторых строительных материалов. Например, его указывают для пенопласта или газобетона.2. Сопротивление паропроницанию ((м2*ч*Па)/мг) находят, разделив толщину слоя материала в метрах (м) на коэффициент паропроницаемости. Таким образом, сопротивление, в отличие от коэффициента, уже показывает паропрозрачность не 1 м, а слоя материала конкретной толщины.

В расчётах паропрозрачности многослойной конструкции, например «стена + утеплитель + отделка», общее сопротивление паропроницанию определяют с учётом сопротивления каждого из слоёв.

Рисунок 5

Рассмотрим простую (неутеплённую) стену из кирпича или бетона. Пусть в помещении +20 °С при -20 °С снаружи. Дома теплее и фактической влаги в воздухе больше, чем на улице.

Источники пара в квартирах – санузлы, кухни, сохнущее бельё, дыхание человека и растений.

Чем больше влаги, тем она тяжелей – выше её давление. Имеем систему с перепадом давлений и паропрозрачной прослойкой (стеной) внутри (рис. 6). Что произойдёт? Пар будет выравнивать давление. Поэтому зимой направление его потоков всегда направлено из помещения на улицу.

Рисунок 6

Температура в стене постепенно снижается от её внутренней поверхности к внешней. Вода появится там, где воздушная влага остынет до температуры точки росы. Это может произойти во внутреннем слое пористой стены, а также на её поверхности. Место конденсации зависит от паропрозрачности материала, его толщины, температуры и влажности в помещении и на улице. Росу на холодной стене можно увидеть, если:1. Поверхность окрашена масляной краской. Масляные покрытия практически непаропроницаемы, поэтому весь конденсат на них собирается снаружи. Если его много, то он стекает ручьями.2. Паропроницаемый материал (кирпич, бетон) остыл настолько, что конденсат выпадает уже как внутри, так и на поверхности. В первую очередь это происходит там, где холоднее всего – в углах помещения, на оконных откосах или за мебелью, придвинутой к внешним стенам. В подобных местах появляются сырые пятна, капли росы или даже иней со льдом.

Рисунок 7

Роса в любом количестве может стать причиной серьёзных проблем:

• Сырые стены холоднее, так как вода в капиллярах остывает быстрее, чем воздух. Результат: либо мёрзнуть в квартире, либо тратить больше денег на отопление.
• Если роса на стенах/в стенах постоянно, то появится плесень. Результат: испорченные отделка и настроение. Кроме того, споры плесени опасны для здоровья — они причина многих лёгочных заболеваний.
• Там, где в стене минус и есть конденсат, появится лёд. Результат: замерзая, вода расширяется и постепенно ломает даже сверхпрочный железобетон — он трескается, расслаивается и крошится.

Устраните хотя бы одну из причин появления конденсата, и проблема точки росы внутри и снаружи строительных конструкций исчезнет сама собой. Для этого можно выбрать одно из трёх: 1. Не дать стенам замёрзнуть.2. Закрыть влажному воздуху дорогу в стеновые поры и микротрещины.3. Сделать и то и другое одновременно. В строительстве и ремонтах для этого используются различные технологии. Но нас, прежде всего, интересует, как не допустить точку росы в стене при утеплении балкона изнутри, ведь именно таким утеплением мы и занимаемся. Почему оно должно быть внутренним, читайте здесь (скоро), а о подробностях его устройства – здесь (скоро).Мы собираем практически непаропроницаемый многослойный теплоизоляционный барьер – своеобразный термос (рис. 8). Через него способно просочиться столь незначительное количество пара из квартиры, что в стене за утеплителем просто нечему конденсироваться. Внешняя стена остаётся холодной, но в её капиллярах не остывающий комнатный воздух, а уличный, и влаги в нём меньше точки росы. В результате на балконе тепло, сухо и комфортно!

Рисунок 8

Как используется точка росы? ^

Зная местоположение точки росы, можно правильно рассчитать толщину утеплителя, не допуская тем самым образования конденсата в нежелательном месте.

Но есть и другой вопрос: в какой ситуации стену утеплять изнутри, а в какой – снаружи? Чтобы ответить на него, необходимо принимать во внимание все факторы, влияющие на точку росы и её положение:

• климатическая зона;
• режим проживания (постоянный, временный) в помещении;
• с чем граничит утепляемая стена (иное помещение или улица);
• работа вентиляционной системы (в т.ч. вытяжка и правильность расчётов всей системы);
• качество работы отопительной системы в помещении;
• материал, толщина стен;
• температура снаружи и внутри помещения;
• наружная и внутренняя влажность;
• утепление всех элементов дома (пол, стены, потолок).

Утепление помещения изнутри возможно, если ситуация выглядит нижеследующим образом:

• в помещении постоянно проживают;
• вентиляция функционирует согласно нормативам для данного помещения;
• так же хорошо работает отопление;
• все элементы конструкции утеплены в соответствии с требованиями по конкретной климатической зоне;
• стена, предназначенная для утепления достаточно толстая ( в соответствии с климатической зоной): т.е. толщина утеплителя в любом случае не должна превышать 50 мм.

Если говорить уж совсем просто, то всё вышеизложенное можно сформулировать так: чем теплее регион, лучше отопление, вентиляция и толще стена, тем больше вероятность внутреннего утепления стены.

Практика показывает, что в абсолютном большинстве случаев предпочтительнее обустраивать наружное утепление. В этом варианте гораздо больше шансов, что точка росы окажется в нужном месте.

Способы устранения конденсата на входных дверях

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.

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.

Предлагаем ознакомиться: Установка дверей в доме из бруса

Способ избавиться от конденсата заключается в обеспечении притока сухого свежего воздуха извне и оттока паров из закрытого помещения. Возможна установка «теплой завесы», которая станет обогревать дверь прогретым воздухом. Повысится температура поверхности дверного полотна, и сместится точка росы.Утепление полотна двери не искоренит проблемы конденсата.

Конденсирующая влага оседает по причине большой температурной разницы извне и в помещении. Рекомендовано в таком варианте обустраивать на входе не отапливаемый тамбур.Не лишним над входом станет оборудование козырька, защищающего дверь от прямых воздействий лучей солнца и атмосферных осадков. Полотно металла входной двери рекомендовано вскрывать специальными порошковыми полимерами. Все полые элементы в металлической двери лучше заполнить пеной, дабы исключить проявления мостиков холода.

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.).

Как образуется

Физический процесс образования явления определяется термодинамическими особенностями воздушных масс и содержащихся в них водяных паров. Появление капель воды на растениях и приземных поверхностях происходит из-за попадания теплого насыщенного влагой воздуха на более холодную поверхность (почва, растительность). Данные объекты остывают быстрее воздуха, отдавая накопленное во время дневного нагрева тепло в атмосферу и «подогревая» ее нижние слои. По законам физики более теплые воздушные массы в атмосфере поднимаются вверх с одновременным увеличением относительной влажности. Процесс происходит до тех пор, пока воздух, охладившись, не окажется перенасыщенным водяными парами.

Для дальнейшего рассмотрения процесса формирования явления потребуется понятие “точка росы”.

Что называется точкой росы

Температура, при которой содержащийся в воздушной среде пар достигает насыщения и начинает конденсироваться, называется точкой росы.

Состояние насыщения характеризуется невозможностью дальнейшего растворения воды в воздухе, вследствие чего происходит ее выпадение в виде осадка. Данный процесс называется конденсацией водяных паров.

Зная относительную влажность и температуру воздуха можно с помощью специальных таблиц определить точку росы. При этом померить температуру и влажность воздуха можно специальным прибором – психрометром.

Стоит отметить, что наиболее интенсивно появление росы происходит после жаркого дня на поверхностях, легко отдающих тепло в атмосферу (к примеру, трава).

Наличие ветра, в свою очередь, препятствует образованию данного явления природы.

На выпадение данного вида осадков влияет и относительная влажность воздуха. С ростом влажности воздуха повышается и точка росы. Это происходит вплоть до уравнивания с температурой окружающей среды при стопроцентной влажности. В случае низкой влажности картина обратная – образование конденсата будет происходить при температуре, ниже фактической.

Обильное выпадение конденсата проявляется преимущественно в тропических широтах, где в нижних слоях атмосферы содержится большое количество водяных паров. Кроме того, на интенсивность образования конденсата в тропиках влияет долгая продолжительность ночей и значительная обильность растительного покрова, интенсивное остывание которого приводит к быстрому наступлению точки росы, и, как следствие, образованию конденсата в большом количестве.

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

Появление капель

Капельки появляются в те моменты, когда насыщенный влагой воздух попадает на прохладные растения или почву, которые после захода Солнца отдают атмосфере набранное за день тепло. Из-за этого процесса их температура по вечерам начинает резко падать. В этот момент находящийся у земной поверхности воздух охлаждается не так быстро, а постепенно. Он медленно начинает подниматься вверх, повышая влажность теплого воздуха. Когда последний перенасытится парами, то начинает избавляться от «лишнего».

Когда температура воздуха сильно падает, а вода больше не может растворяться в атмосфере, она начинает выпадать в осадок. И чем ниже температурные показатели, тем быстрее пары превращаются в капли росы.

Влияет на точку росы относительная влажность воздуха. В воздухе с высоким процентом относительной влажности она всегда выше, чем в сухом. Приведем примеры ее показателей при температуре 20 °С и разной влажности:

• при 50 % – точка росы будет 8,7 °С;
• при 30 % – 1 °С;
• при 85 % м 17 °С;
• при 100 % она будет полностью совпадать с температурой воздуха, т. е. 20 °С.

Расчеты описываемого понятия проводят при помощи специальной таблицы, а показатели уровня влажности и температуры для этого определяют специальными приборами. Полученные данные позволяют безошибочно определить точку росы.

Конденсации в ЗДАНИЯХ

Воздух в жилых зданий всегда будет содержать влагу. Это потому, что все мы в основном состоит из воды, и добавляем воду в окружающую среду при каждом выдохе. Также вводить воду в воздух будут такое мероприятия, как купание, стирка и приготовление пищи. В современных зданиях установки душевых кабин, джакузи, бассейны и сауны, могут добавить значительное количество воды во внутренний воздух. Влага будет также введена из наружного воздуха внутрь конструкций из-за испарения воды проникающей снаружи. Это происходит в основном из подземных помещений, а также через стены и крыши из-за дефектов водоотвода. Влажного воздуха может также попасть внутрь от внешнего воздуха, когда он теплый и влажный по отношению к внутренней среде. Любые источники влаги во внутреннюю среду может привести к увлажнению воздуха, охлажденного до уровня ниже точки росы на относительно холодных поверхностях или в относительно прохладных материалах строительных конструкций, в результате чего накопленная вода в жидком состоянии вызывают локализованные источники дополнительной влажности. Это локализованное накопление влаги в результате конденсации, может привести к некоторым проблемам, в том числе распад или повреждения строительных материалов, а также влияет на здоровье и комфорт жителей.

Конденсация на мостиках холода происходит, когда относительно теплый влажный воздух соприкасается с поверхностями, на уровне или ниже точки росы. Типичными примерами этого процесса являются месте между оконными стеклами, на нижних частях оконных рам, и на внутренней стороне кровли . Последнее может привести к ускоренной коррозии поверхности крыши. Проникновения жидкой воды в структуры стен, как правило, ухудшает их теплоизоляционные свойства и возникновению дополнительных мостиков холода, что приводит к дальнейшей ещё большей конденсации.

Конденсация при теплом атмосферном фронте происходит, когда при относительно теплом влажном воздухе с улицы проникает в относительно холодные здания. Это происходит при резкой смене погоды с холодов на оттепель. Обычно это происходит в Великобритании с приходом теплого фронта, прибывающего из Атлантического океана с ноября по февраль, и может привести образованию луж во внутренних стенах массивных построек из каменной кладки, особенно в башнях церквей и замков, и в подземных сооружений.

Внутренняя конденсация происходит, когда относительно теплый влажный воздух диффундирует сквозь паропроницаемые материалы или конструкции, такие как волокнистая изоляция или газобетон. Если эти поверхности относительно теплые, с одной стороны и ниже температуры точки росы, с другой, это может привести достижению «точки росы» внутри материала и образованию жидкой воды прямо внутри материала. Это становится особенной проблемой, если диффузия пара через материал ограничена с холодной стороны конструкции и если изоляция или теплопроводность структура такова, что температурный график перекашивается в сторону к относительно теплой стороне. Риск образования конденсата в этих условиях можно вычислить с помощью калькулятора, или обратившись за консультацией к специалистам. Также проблема в усугубляется в кондиционируемых помещений

Особенно важно, когда речь идет о сохранении здания в экстремальных условиях, в таких как тропиках, которые, как правило, сильно кондиционируются. В этой ситуации внутренняя конденсация может быть серьезной проблемой, и нужно повернуть наоборот обычные вычисления, так как условия будут теплыми и влажными снаружи и холодные и сухие на внутренних поверхностях

Точно так же экстремальные условияя могут произойти в очень холодных условиях, и когда используются холодильные установки без адекватной пароизоляции.

Какая бывает

В привычном виде роса на траве представляет собой мелкие капли, количество которых определяется насыщенностью водяными парами атмосферы и грунта – чем больше насыщение, тем большее количество капель появится на поверхности.

Рассматриваемое явление встречается и в других состояниях.

При температуре ниже 0°С утренний конденсат образуется в виде замерзшей росы:

Если в привычном состоянии явление может появляться как летом, так и осенью, то замерзший вид встречается только в осенний период года.

К разновидностям явления можно отнести поземный туман. По мере охлаждения воздуха до состояния, когда он больше не в состоянии продолжать насыщение паром, происходит выделение капель. Изначально они конденсируются в нижних слоях атмосферы, осаждаясь на охлажденных поверхностях, к примеру, на растениях. При дальнейшем понижении температуры атмосферы образовавшаяся влага перемещается в верхние слои атмосферы и начинают накапливать мелкие частицы пыли, формируя поземный туман.

Что это за зверь и с чем его едят?

Понятие

Итак, точка росы – это температурный показатель, при котором пар, имеющийся в воздушном пространстве, преобразуется в воду (создаётся конденсат). Как говорится: физика — 6-ой класс.

Вспомните простой пример — во всех инструкциях к бытовой электрической аппаратуре сказано: перед включением прибора, занесённого с холода в тёплую комнату, необходимо некоторое время перед включением в сеть. Это время нужно для того, чтобы конденсат, образовавшийся на электрических схемах и платах, испарился и не натворил короткого замыкания.

Размещение

Она напрямую зависит от влажности и температуры в комнате и за её пределами, то есть, на улице. Поскольку показатели не могут похвастаться постоянством, то и точка росы весьма капризная дама.

1. Если в комнате +20°С и 60% влажности, то плоскость стены с температурой поверхности +12°С уже «украсят» капельки водички.
2. Если в комнате +20°С и 40%, то на плоскости с +6°С появится конденсат.
3. Если в комнате +20°С и 80%, то плоскость стены в +16°С «украсят» капельки жидкости.

Кроме того, давайте рассмотрим, как меняется размещение чрезвычайно важного показателя в стене:

• без теплоизоляционного материала;
• с теплоизоляционным материалом внутри;
• с теплоизоляционным материалом снаружи.

Влажность в дымоходе

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

Пример образования влажности в дымоходе

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

Сначала нужно определиться с причиной ее возникновения. Вариантов несколько:

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

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

Решать проблему можно несколькими способами:

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

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

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

Читайте так же:

Влажность и метеорология — несколько простых примеров

Приведем несколько простых примеров, которые покажут как ВВ может помочь нам ориентироваться в окружающем мире.

• Если абсолютная влажность уменьшается, вероятнее всего погода будет улучшаться.
• Ждите ясную погоду если относительная влажность к вечеру возрастает.
• Ждите осадки если заметно растут влажность и температура, а давление понижается. Летом возможны грозы.
• Если абсолютная влажность в течении суток изменялась не сильно и в соответствии с температурой. То вероятнее всего погода будет хорошей.
• Жди улучшения погоды если относительная влажность меняется резко.

Влажность воздуха и погода в народных приметах

• Соль стало сырой и влажной — жди осадков.
• Когда у музыкальных инструментах струны натянуты — жди сухую погоду, и наоборот.
• Волосы на голове становятся более мягкими — жди осадков.