Почему потеют окна, двери, стены? Почему покрываются конденсатом вещи, занесенные с холода в теплое помещение? Почему «мокреют» трубы холодной воды? - ответ один, температура поверхности предмета ниже температуры точки росы.
Точка росы (Температура точки росы ТР) – это температура, при которой начинает образовываться роса, т.е. температура до которой необходимо охладить воздух, чтобы относительная влажность достигла 100%.
Ниже приведены формулы, по которым Вы можете определить температуру «точки росы» в зависимости от температуры и относительной влажности окружающего воздуха.
1. Формула для расчета точки росы*
Согласно СП 50.13330.2012 п.Б.24.
Точка росы - температура, при которой начинается образование конденсата в воздухе с определенной температурой и относительной влажностью.
Формулы 1.1 и 1.2 для приблизительного расчёта точки росы в градусах Цельсия (только для положительных температур):
Tp = ( b f( T, RH ) ) / ( a - f( T, RH ) ), 1.1
где:
f( T, RH ) = a Tвну / ( b + Tвну ) + ln ( RH / 100 ), 1.2
Тр – температура точки росы, °С;
a = 17.27;
b = 237,7;
Т – комнатная температура, °С;
RH – относительная влажность, %;
Ln – натуральный логарифм.
Например,рассчитаем точку росы для значений температуры внутри помещения 21°С и влажности 60%:
Т = 21 °С;
RH = 60 %.
Вначале 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 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, наш результат вычислений Тр = 12,93167 °С.
Возникают справедливые вопросы – зачем нам нужна эта точка росы, зачем мы уделяем так много времени для определения или расчета, какое практическое применение имеет точка росы?
Первая причина: в местах, где постоянно скапливается влага, создаются, благоприятные условия для развития плесени, грибковых спор, что очень отрицательно влияет на здоровье находящихся вблизи людей.
Вторая: расчет температуры точки росы на внутренней поверхности стекол необходим, чтобы наиболее точно определить какое именно окно (с какими теплотехническими показателями) устанавливать в данном помещении, исходя из показателей относительной влажности и температуры воздуха внутри помещения.
2. Формула для расчета температуры внутреннего стекла стеклопакета*.
Определив температуру внутреннего стекла стеклопакета Твсс в холодный период, можно спрогнозировать наличие или отсутствие конденсации влаги на стекле Вашего окна..
Если Твсс выше Тр конденсат на внутреннем стекле образовываться не будет.
Если Твсс ниже Тр внутреннее стекло будет потеть.
Расчет проводится по формуле 2.1
Твсс = Твну - ( Твну — Твне ) / ( R опр * αint ), 2.1
Определив температуру внутреннего стекла стеклопакета Твсс в холодный период, можно спрогнозировать наличие или отсутствие конденсации влаги на стекле (профиле) Вашего окна.
Пример: у нас имеется (мы хотим заказать) окно, выполненное из:
Мы хотим узнать внутреннюю температуру оконного профиля и стеклопакета при температуре в помещения 21 °С, и внешней температуре – 20 °С.
Температура внутренней стенки оконного профиля выше точки росы
13,12 > 12,93 .
Следовательно конденсата на стенке оконного профиля, при выбранных условиях не будет.
Температура внутренней стенки стеклопакета ниже точки росы,
4,98 < 12,93.
Значит, на внутренней стенке стеклопакета будет образовываться конденсат.
Вывод: стеклопакет 4M1-16-4M1 не подходит для указанных условий.
Попробуем стеклопакет с большим сопротивлением теплопередаче, например двухкамерный пакет с И-стеклом 4М1-10-4M1-10-4И , имеющим R опр = 0,64( м2 °С / Вт ).При этом 12,99 > 12,93.
Вывод: превышение незначительное, для указанных условий желательно использовать профили и стеклопакеты с сопротивлением теплопередаче от 0,7 (м2 °С / Вт).
3. Формула для расчета температуры наружного воздуха, при которой наступит точка росы*.
Зная сопротивление теплопередаче стеклопакета, температуру и влажность в помещении можем рассчитать внешнюю температуру, при которой температура внутреннего стекла стеклопакета будет равна температуре точки росы.
Т.е. внешнюю температуру ниже, которой внутреннее стекло будет потеть.
Для этого используем формулу 3.1
Твне = Твну + αint * Ropr * ( Tр - Твну ), 3.1
В предыдущем примере мы определили, что профиль REHAU BLITZ и стеклопакет 4М1-10-4M1-10-4И не будут потеть при внутренней температуре 21 °С и внешней - 20 °С, но хотелось бы знать есть ли запас по уменьшению внешней температуры и какова его величина.
Как видно по результатам расчета, уже при понижении температуры до - 20,96 °С для оконного профиля и до – 20,31 °С для стеклопакета температура внутренней стенки будет равна температуре точки росы
Вывод: данный комплект оконного профиля и стеклопакета хорошо подойдет в местностях, где средние температуры воздуха холодного периода года не опускаются ниже минус 15-18°С.
4. Формула для расчета сопротивления теплопередаче стеклопакета*.
Также можно рассчитать минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором температура внутреннего стекла будет выше температуры точки росы.
Т.е. минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором стекла не будут потеть.
Для расчета используем формулу 4.1
R опр = ( Твне - Твну ) / ( ( Тр - Твну ) * αint ), 4.1
где:
Тр – температура точки росы, рассчитываемая по формуле 1.1 и 1.2, °С;
a = 17.27;
b = 237,7;
Твсс – температура внутреннего стекла стеклопакета, °С;
Твну - средняя температура внутреннего воздуха помещения, °С;
Твне - температура наружного воздуха в холодный период года, °С;
R опр – сопротивление теплопередаче стеклопакета, м2°С/Вт;
αint = 8 – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/( м2°С), принимаемый по «таблице 4» для окон, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
|
Внутренняя поверхность ограждения |
Коэффициент теплоотдачи , |
|
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а, между гранями соседних ребер |
8,7 |
|
2. Потолков с выступающими ребрами при отношении |
7,6 |
|
3. Окон |
8,0 |
|
4. Зенитных фонарей |
9,9 |
По данной формуле можно рассчитать минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором температура внутреннего стекла будет выше температуры точки росы, т.е. минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором стекла не будут потеть. Для выбранных нами условий, т.е. температуры наружного воздуха -20°С , температуре воздуха внутри помещения +21°С и относительной влажности воздуха в помещении 60%, сопротивление теплопередаче оконного профиля и стеклопакета должно быть более 0,635 (м2 °С /Вт).
* В принципе, Вы можете и самостоятельно вычислить все эти параметры в упрощенном расчете просто перейдя по ссылке https://vbokna.ru/kalkulyatory/tochka-rosy-2
Таким образом, используя результаты вычислений, еще на стадии выбора элементов окна можно количественно оценить, как оно поведет себя в холодный период года, подобрать оптимальный вариант комплектации.
