Точка росы — это условия для выпадения росы, образования конденсата и капель воды на поверхностях. При возведении дома ее рассчитывают еще на стадии эскиза, стараясь увести подальше от внутренних стен
Если допустить ошибку, результат проявится быстро: начнет расти плесень, появится коррозия, возникнет ощущение сырости. Вместе с экспертами разбираемся, что такое точка росы, как она возникает и где должна находиться в доме.
- Что это
- Температура
- Формула
- Расчет
- Главное
Что такое точка росы
При достижении точки росы вода переходит из состояния пара в жидкие капли. Один из таких примеров — туман(Фото: xilonm / Shutterstock / FOTODOM)
Точка росы— это температура, при которой удерживаемая в воздухе влага превращается в капли воды, оседающие затем на поверхностях [1]. В окружающем воздухе она присутствует всегда, но ее положение, или условия выпадения, переменчивы. На это влияют температура и относительная влажность. Как это происходит?
Точка росы тесно связана со способностью окружающей атмосферы вмещать водяной пар. В природе он образуется от непрерывного испарения с поверхности земли, а еще при кипячении чайника, готовке и даже выдохе. При понижении температуры это удерживающее свойство ухудшается, водяной пар достигает насыщения и конденсируется. Наглядный пример этому— роса на листьях и траве, в доме— конденсат на окнах и любых других поверхностях, в том числе скрытых от глаз (внутренние перекрытия, на слое утеплителя).
Олег Корнев, заместитель директора НИИ экспериментальной механики НИУ МГСУ:
— Если говорить простым языком, представьте, что воздух в вашем доме— это губка. Она может удерживать влагу, но только до определенного предела. Чем выше температура, тем больше влаги в нее помещается. Но если воздух остывает до определенных значений, губка больше не справляется и вода выпадает в виде капель. Это и есть точка росы.
В быту мы сталкиваемся с ней, когда влага выпадает на холодных окнах зимой, а в строительстве, когда она скапливается внутри стены. На положение точки росы влияют характеристики утеплителя, конструкция стен, влажность и температура воздуха в помещении, на улице, герметичность и вентиляция.
Сама по себе точка росы— не враг, а хорошо изученное физическое явление. Например, благодаря ему роса появляется даже в некоторых пустынях, питая редкие песчаные растения [2]. А вот в доме и строительстве неправильное положение точки росы приводит к неприятным последствиям: росту плесени, грибка и коррозии на отдельных элементах конструкций.
Виола Гольдберг, главный архитектор, сооснователь Architector.Tech:
— Конденсат на стеклах и стенах, высолы, черная плесень в углах, ощущение сырости при нормальной температуре— все это прямые индикаторы неверного расчета и критической миграции влаги. Конструкции начинают разрушаться: влажный утеплитель теряет до 70% эффективности, железо ржавеет, дерево гниет, а циклическое замерзание-оттаивание делает микротрещины в камне. Одновременно страдает микроклимат, ухудшается качество воздуха и растут риски для здоровья жильцов.
Показателен частный дом из газобетона, где владельцы из экономии утеплили стены изнутри пенопластом 50мм без пароизоляции. Через месяц углы почернели, стены стали влажными: точка росы легла ровно на границу газобетона и пенопласта, пар свободно проходил через пенопласт (паропроницаемость 0,23 мг/ (м·ч·Па) ) и конденсировался на холодной поверхности газобетона. Исправление обошлось втрое дороже: утепление демонтировали, фасад утеплили снаружи слоем 150мм, установили принудительную вентиляцию и антисептически обработали пораженные участки.
В чем измеряется точка росы
При 100%-ной влажности точка росы равна фактическим показаниям термометра на улице, а конденсат образуется мгновенно(Фото: A08 / Shutterstock / FOTODOM)
Точку росы измеряют в градусах Цельсия (°C). Фиксированных значений у точки росы нет: она плавающая и постоянно перемещается. Например, при 22 °C и влажности 60% температура точки росы составит около 14 °C. Если при техже условиях влажность повысить до 70%, ее значение вырастет до 16 °C [3]. При 100%-ной влажности точка росы равна фактическим показаниям термометра на улице, а конденсат образуется мгновенно.
Влажность воздуха и точка росы
Чем больше влажность, тем выше точка росы [4]. Почему так? Здесь опять уместна аналогия с губкой, пропитанной водой. При высокой влажности «место» в воздухе почти все заполнено и, чтобы избавиться от излишков— выпала роса,— достаточно небольшого охлаждения. При низкой влажности «свободного пространства» больше и для конденсации нужно существенное понижение температуры.
Влажность бывает абсолютной— это масса водяного пара в каждом кубическом метре воздуха (г/м³) и относительной. Последнюю измеряют в процентах. Она показывает отношение водяного пара в воздухе к максимально возможному количеству при заданной температуре [5]. Для расчетов точки росы используют относительную влажность.
Температура точки росы
Гораздо дешевле предотвратить проблему, поддерживая влажность 30–45%, регулярно проветривая и не забывая контролировать температуру внутренних поверхностей(Фото: FotoDuets / Shutterstock / FOTODOM)
Это температура, при которой водяной пар переходит из газообразного состояния в жидкое. Диапазон значений практически не ограничен и привязан к влажности и температуре. Самая высокая точка росы, когда-либо зарегистрированная на планете, составила 35 °C при температуре воздуха 42 °C. Рекорд зафиксировали 8 июля 2003 года в Дахране, Саудовская Аравия [5]. Это считается верхним пределом того, что человек может выдержать не больше нескольких часов. Ощущения при таких условиях будут не самыми приятными: спертый воздух и липкая пленка пота на теле, которому просто некуда испариться с кожи.
Контролировать точку росы внутри дома помогают вентиляция, наружное доутепление или осушитель воздуха. Но при серьезных ошибках и просчетах неизбежна полная переделка узлов, замена пораженных конструкций и монтаж системы вентиляции с рекуперацией, говорит Виола Гольдберг. «Гораздо дешевле предотвратить проблему, поддерживая влажность 30–45%, регулярно проветривая и не забывая контролировать температуру внутренних поверхностей»,— советует эксперт.
Формула точки росы
Чтобы понять, будетли влага внутри стены, необходимо выяснить температуру воздуха внутри помещения и слоях стены по толщине (зависит от материалов, утеплителя, внешней температуры) и относительную влажность в помещении, говорит Олег Корнев. «К примеру, если в комнате +22 °C и 50% влажности, то точка росы— около +11 °C. Если температура в каком-то слое стены упадет ниже этих 11 °C, то в этом месте начнет скапливаться влага»,— поясняет эксперт.
Для расчета точки росы используют разные подходы. Один из них, по словам Олега Корнеева, формула Магнуса (еще одно название— Магнуса-Тернера). Выглядит она так:
а и b — это постоянные коэффициенты, равные 17,27 и 237,7 °C(Фото: «Вестник ИГЭУ». Вып. 2, 2015 год)
По этой формуле можно определить температуру точки росы с погрешностью ±0,2 °С в диапазоне температур от 5 до 25 °С и относительных влажностей от 10 до 70%. Но вычисления требуют глубоких знаний физики, математики и расчетов относительной влажности [6].
Определить точку росы можно и другими способами. Ниже такие примеры:
Пример расчета точки росы для температуры 20 °C и относительной влажности 60% разными способами(Фото: Основы строительной теплофизики. Учебное пособие, Ю. И. Толстова, Р. Н. Шумилов)
Расчет точки росы
Вычисления делают для каждой конструкции и помещения, а после корректность данных подтверждают независимые специалисты(Фото: DAwee / Shutterstock / FOTODOM)
Точку росы рассчитывает инженер-теплотехник совместно с архитектором уже на эскизной стадии проекта дома, говорит Виола Гольберг. Вычисления делают для каждой конструкции и помещения, а после корректность данных подтверждают независимые специалисты. Результаты вносят в пояснительную записку с теплотехническими расчетами, энергетический паспорт здания, спецификации материалов и узловые чертежи.
«Учитывают температуру самой холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, относительную влажность наружного воздуха, климатическую зону, а также внутреннюю температуру (как правило, + 20 °C) и диапазон относительной влажности 30–70%»,— поясняет архитектор.
Для этого используют специальные инструменты, например психрометр. Самостоятельно определить параметр также можно с помощью онлайн-калькуляторов или таблиц готовых значений.
Таблица точки росы учитывает температуру воздуха и влажность от 40 до 95%(Фото: Проектирование тепловой защиты зданий. СП 23-101-2004)
Что важно запомнить о точке росы
Если воздух очень сухой и содержит мало молекул воды, точка росы низкая, а для образования конденсата нужны низкие температуры(Фото: sfaafaa / Shutterstock / FOTODOM)
- Точка росы— это температура в градусах Цельсия, благоприятная для выпадения конденсата при определенных условиях влажности. В природе так появляется роса или туман, в строительстве возникает нежелательная влага на окнах и любых других поверхностях.
- Если воздух очень сухой и содержит мало молекул воды, точка росы низкая, а для образования конденсата нужны низкие температуры. При большой влажности точка росы высокая и влага образуется на поверхностях даже при незначительном понижении температуры воздуха.
- В строительстве неправильное положение точки росы приводит к накоплению влаги, росту плесени, структурным повреждениям и сырости в помещении. При проектировании постройки этот показать вычисляют заранее, стараясь увести точку росы как можно дальше от внутренних стен (этому помогает грамотное утепление).
- В тропических и субтропических регионах точка росы выше, в засушливых— ниже. В постройке на нее также влияет количество людей и используемые ими приборы, генерирующие влагу, скорость вентиляции и ее источник, а также материалы стен и утеплителя.