Расчет точки росы и проверка конденсата
Найдите точку росы по температуре в помещении и относительной влажности. Добавьте температуру поверхности окна, стены или трубы с холодной водой, чтобы увидеть, выпадает ли конденсат и насколько нужно снизить влажность, чтобы его не было. Ниже выберите материал и толщину теплоизоляции, и страница проверит конденсацию на поверхности изоляции и найдет минимальную толщину изоляции, при которой конденсата нет.
Что такое точка росы
Воздух может удерживать лишь определенное количество водяного пара; при охлаждении излишек выпадает каплями. Температура, при которой это начинается, - точка росы. При той же температуре более влажный воздух имеет более высокую точку росы.
Ниже 0 °C пар превращается не в воду, а в лед (иней), поэтому такую температуру называют точкой инея и считают по давлению насыщения над льдом.
Когда выпадает конденсат
Вода собирается на любой поверхности, температура которой равна точке росы соприкасающегося воздуха или ниже ее. Обычные места - оконное стекло и углы наружных стен зимой, трубы и воздуховоды с холодной водой летом. Поверхность теплее точки росы остается сухой.
Пример: конденсат на окне зимой
У воздуха в помещении при 20 °C и φ = 60 % точка росы около 12,0 °C. Если из-за мороза внутреннее стекло держится на 10 °C, это ниже точки росы, поэтому выпадает конденсат.
Чтобы окно оставалось сухим, снизьте влажность в помещении примерно до 52,5 % или ниже либо держите стекло теплее 12,0 °C.
Как уменьшить конденсат
- Проветривайте: удаляйте влагу от приготовления пищи, душа и сушки белья, чтобы снизить влажность в помещении.
- Управляйте влажностью: не увлажняйте воздух зимой сверх меры, а при необходимости осушайте.
- Держите поверхности теплыми: двойное или энергосберегающее (low-e) остекление, дополнительная теплоизоляция, доступ воздуха за шторы. Изолируйте трубы с холодной водой, чтобы их наружная поверхность оставалась выше точки росы.
Таблица точек росы (температура × относительная влажность)
Значения в °C при давлении на уровне моря 101,325 кПа. Значения ниже 0 °C - точки инея (над льдом). На поверхности с температурой, равной значению или ниже него, выпадает конденсат.
| Температура | RH 30 % | RH 40 % | RH 50 % | RH 60 % | RH 70 % | RH 80 % | RH 90 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 °C | −6.0 | −2.6 | 0.1 | 2.6 | 4.8 | 6.7 | 8.4 |
| 15 °C | −2.1 | 1.5 | 4.7 | 7.3 | 9.6 | 11.6 | 13.4 |
| 18 °C | 0.2 | 4.2 | 7.4 | 10.1 | 12.5 | 14.5 | 16.3 |
| 20 °C | 1.9 | 6.0 | 9.3 | 12.0 | 14.4 | 16.4 | 18.3 |
| 22 °C | 3.6 | 7.8 | 11.1 | 13.9 | 16.3 | 18.4 | 20.3 |
| 24 °C | 5.4 | 9.6 | 12.9 | 15.8 | 18.2 | 20.3 | 22.3 |
| 26 °C | 7.1 | 11.4 | 14.8 | 17.6 | 20.1 | 22.3 | 24.2 |
| 28 °C | 8.8 | 13.2 | 16.6 | 19.5 | 22.0 | 24.2 | 26.2 |
| 30 °C | 10.5 | 14.9 | 18.4 | 21.4 | 23.9 | 26.2 | 28.2 |
| 35 °C | 14.8 | 19.4 | 23.0 | 26.1 | 28.7 | 31.0 | 33.1 |
Частые вопросы
Как рассчитывается точка росы?
Находят давление насыщенного пара при температуре воздуха, умножают на относительную влажность и получают фактическое давление пара, затем находят температуру, при которой давление насыщения равно ему. На этой странице уравнения Хайленда и Векслера из ASHRAE Fundamentals 2017, глава 1, решаются в обратную сторону.
Какая точка росы в помещении при 20 °C и φ = 60 %?
Около 12,0 °C. На оконном стекле или стене с температурой поверхности около 12 °C и ниже выпадает конденсат. При φ = 50 % точка росы падает примерно до 9,3 °C, а при 40 % - примерно до 6,0 °C.
Как понять, нужна ли изоляция трубы с холодной водой?
Сравните температуру наружной поверхности трубы с точкой росы окружающего воздуха. У воздуха при 26 °C и φ = 50 % точка росы около 14,8 °C, поэтому голая труба с водой 7 °C будет потеть. Выберите толщину изоляции, при которой ее наружная поверхность остается выше точки росы.
Как связаны точка росы и конденсат?
Когда воздух касается поверхности холоднее его точки росы, водяной пар конденсируется на ней. На поверхности с температурой, равной точке росы или ниже, выпадает конденсат; выше - не выпадает. При той же температуре более высокая влажность повышает точку росы, поэтому конденсат образуется легче (при 20 °C: около 6,0 °C при φ = 40 %, около 12,0 °C при 60 %).
Как подобрать толщину изоляции трубы с холодной водой, чтобы не было конденсата?
Найдите точку росы по температуре и влажности в помещении, затем самую тонкую изоляцию, при которой наружная поверхность выше точки росы на запас (обычно 1 К). Поверхность теплее при меньшей теплопроводности, большей толщине и большей степени черноты покровного слоя. В калькуляторе выше выберите материал и толщину, и вы сразу увидите температуру поверхности, оценку и минимальную толщину изоляции от конденсата (с округлением вверх до стандартной); в таблице выше сразу можно найти SGP от 15A до 100A.
Почему алюминиевый покровный слой хуже с точки зрения конденсации?
Наружная поверхность получает теплоту от воздуха конвекцией и от окружения излучением. Степень черноты алюминия около 0,05, поэтому лучистой теплоты он почти не получает, наружный коэффициент теплоотдачи падает, и поверхность становится холоднее, ближе к температуре холодной воды. Пример: для трубы 50A (Ду 50) с водой 7 °C, стекловатой 25 мм и воздухом 30 °C при влажности 80 % с неметаллической отделкой поверхность около 27,4 °C, выше точки росы 26,2 °C, а с новым алюминиевым покровным слоем она падает примерно до 24,8 °C, и выпадает конденсат.
Какой запас принимать при проверке конденсации?
Если температура поверхности равна точке росы или ниже, выпадает конденсат. С учетом ошибок монтажа, колебаний влажности и мостиков холода на стыках и подвесах при проектировании обычно принимают поверхность выше точки росы на 1 или 2 К и более (это практика, а не установленное стандартом значение). В калькуляторе запас по умолчанию 1 К, его можно изменить в поле «Запас». Если запас меньше, показывается «Опасно».
Уравнения и источники
Те же уравнения, что в расчетном ядре калькулятора. T = t + 273,15 К, p - давление в Па.
| Статья | Уравнение | Примечания · основание |
|---|---|---|
| Давление насыщения (вода) | ln pws = C8/T + C9 + C10·T + C11·T² + C12·T³ + C13·ln T | ASHRAE ур. 6 (Хайленд-Векслер), от 0,01 до 200 °C |
| Давление насыщения (лед) | ln pws = C1/T + C2 + C3·T + C4·T² + C5·T³ + C6·T⁴ + C7·ln T | ASHRAE ур. 5 (Хайленд-Векслер), от −100 до 0,01 °C |
| Давление пара и влагосодержание | pw = φ/100 · pws(t), d = 0,621945 · pw / (p − pw) | ASHRAE ур. 20 |
| Точка росы (точка инея) | pws(td) = pw | Обращение ур. 5 и 6 итерациями Ньютона; форма для льда (точка инея) при td ≤ 0,01 °C |
| Конденсат и запас | конденсат ⇔ ts ≤ td, запас = ts − td | Конденсат выпадает, когда воздух у поверхности достигает насыщения (то же определение, что в проверке конденсации калькулятора) |
| φ у поверхности и наибольшая φ | φ_пов = 100 · pw / pws(ts), φ_макс = 100 · pws(ts) / pws(t) | φ_макс: φ при той же температуре в помещении, при которой точка росы равна температуре поверхности (то же определение, что в проверке конденсации калькулятора) |
Источники
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI), глава 1 Psychrometrics: ур. 5 и 6 давление насыщения, ур. 20 влагосодержание
- Hyland, R. W. and Wexler, A. (1983), Formulations for the thermodynamic properties of the saturated phases of H2O from 173.15 K to 473.15 K, ASHRAE Transactions 89(2A)
Конденсация на поверхности изоляции и минимальная толщина изоляции труб от конденсата
Даже если холодную трубу обернуть изоляцией, на ее поверхности выпадет вода, когда температура наружной поверхности равна точке росы окружающего воздуха или ниже ее (конденсация на поверхности изоляции). Температура поверхности устанавливается там, где уравновешиваются две величины: насколько изоляция сопротивляется потоку теплоты (теплопроводность λ, толщина t) и сколько теплоты наружный воздух передает поверхности (коэффициент теплоотдачи h_se, объединяющий конвекцию и излучение).
Чтобы подобрать толщину изоляции, этот баланс решают относительно температуры поверхности Ts и сравнивают ее с точкой росы Td. Если Ts выше Td, конденсата нет, а Ts − Td считается запасом. Калькулятор выше работает с трубами (цилиндр) и плоскими поверхностями (воздуховоды, оборудование), находит минимальную толщину изоляции от конденсата делением пополам и округляет ее вверх до стандартной.
Покровный слой тоже влияет на результат. Слой с низкой степенью черноты, например алюминий, почти не обменивается с окружением лучистой теплотой, поэтому поверхность холоднее, и при той же толщине условия по конденсации хуже. Изоляцию из вспененного каучука часто применяют без покровного слоя; степень черноты ее поверхности около 0,9.
Минимальная толщина изоляции от конденсата на трубах с холодной водой (SGP от 15A до 100A)
Минимальная толщина (мм, с округлением вверх), при которой конденсата нет при воздухе в помещении 30 °C и относительной влажности 80 %, воде 7 °C, неподвижном воздухе и запасе 1 К. Значения получены тем же расчетом, что и в калькуляторе. На практике выбирайте ближайшую не меньшую стандартную толщину (10, 13, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 65, 75, 100 мм).
| Размер | Наружный диаметр mm | Стекловата | Вспененный каучук | Жесткий ППУ | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ε 0.9 | ε 0.05 | ε 0.9 | ε 0.05 | ε 0.9 | ε 0.05 | ||
| 15A | 21.7 | 18 | 40 | 18 | 40 | 14 | 31 |
| 20A | 27.2 | 19 | 43 | 19 | 43 | 15 | 33 |
| 25A | 34 | 20 | 46 | 20 | 46 | 16 | 35 |
| 32A | 42.7 | 21 | 50 | 21 | 49 | 17 | 38 |
| 40A | 48.6 | 22 | 52 | 22 | 51 | 17 | 39 |
| 50A | 60.5 | 23 | 55 | 23 | 55 | 18 | 42 |
| 65A | 76.3 | 24 | 59 | 24 | 59 | 19 | 45 |
| 80A | 89.1 | 25 | 62 | 25 | 62 | 19 | 47 |
| 90A | 101.6 | 26 | 65 | 25 | 64 | 19 | 49 |
| 100A | 114.3 | 26 | 67 | 26 | 67 | 20 | 51 |
ε 0,9 - неметаллическая отделка (ПВХ, краска, ткань, резина); ε 0,05 - новая алюминиевая фольга. С алюминиевым покровным слоем на той же изоляции нужна заметно большая толщина. > 500 означает, что даже 500 мм недостаточно.
Формулы
Стационарная теплопередача в форме ISO 12241. Расчет на 1 м длины трубы, для плоской поверхности на 1 м² площади.
| Статья | Уравнение | Примечания · основание |
|---|---|---|
| Тепловой баланс (температура поверхности Ts) | (Ta − Ts) / R_se = (Ts − Tf) / R_ins | Ts находится делением пополам; для холодной воды Tf < Ts < Ta |
| Термические сопротивления (цилиндр / плоскость) | R_ins = ln(D2/D1) / (2πλ), R_se = 1 / (h_se · π · D2), D2 = D1 + 2t. Плоскость: R_ins = t/λ, R_se = 1/h_se | Сопротивление стенки трубы и теплоотдаче со стороны среды не учитывается (в запас) |
| Наружный коэффициент теплоотдачи | h_se = h_cv + h_r | Сумма конвекции h_cv и излучения h_r |
| Коэффициент лучистого теплообмена | h_r = ε · σ · (Ts⁴ − Ta⁴) / (Ts − Ta) | σ = 5,670×10⁻⁸ Вт/м²К⁴, температуры в К. ε - степень черноты поверхности покровного слоя |
| Естественная конвекция (неподвижный воздух в помещении) | Горизонтальная труба: 1,25 (ΔT/D2)^0,25 (D2³ΔT ≤ 10), иначе 1,21 ΔT^(1/3). Вертикальная плоскость (H = 1 м): 1,42 (ΔT/H)^0,25, иначе 1,31 ΔT^(1/3) | При ветре объединяется с вынужденной конвекцией (Черчилль-Бернштейн). Коэффициенты не проверены по тексту стандарта; перед проектированием их нужно проверить |
| Поправка теплопроводности на температуру | λ = λ10 + a · (Tm − 10), Tm = (Tf + Ts) / 2 | λ10: значение при средней температуре 10 °C, a: температурный коэффициент (таблица ниже) |
| Оценка | конденсат ⇔ Ts ≤ Td, опасно ⇔ Ts − Td < запас, безопасно ⇔ Ts − Td ≥ запас | Td из уравнений точки росы выше (ASHRAE 2017). Запас по умолчанию 1 К |
Типовая теплопроводность теплоизоляции (справочные значения для проектирования)
Теплопроводность λ10 при средней температуре 10 °C и температурный коэффициент a. Значения зависят от производителя и марки; замените их данными из протокола испытаний изделия.
| Теплоизоляция | k10 W/m·K | a W/m·K² | Пароизоляция для холодных систем | Основание |
|---|---|---|---|---|
| Стекловата (плиты, цилиндры) | 0.034 | 0.00015 | Нужна отдельная | KS L 9102, стекловата 24K, не более 0,043 при средней температуре 70 °C |
| Минеральная (каменная) вата (плиты, цилиндры) | 0.034 | 0.00018 | Нужна отдельная | Минеральная вата около 0,045 при средней температуре 70 °C (зависит от изделия) |
| Вспененный каучук (NBR, EPDM) | 0.034 | 0.0001 | Закрытоячеистая (швы проклеить) | EN 14304: не более 0,033 при 0 °C, около 0,036 при 40 °C |
| Вспененный полиэтилен | 0.036 | 0.00012 | Закрытоячеистая (швы проклеить) | Данные производителя: от 0,035 до 0,040 |
| Жесткий пенополиуретан (ППУ, PIR) | 0.025 | 0.0001 | Закрытоячеистая (швы проклеить) | Расчетное значение после старения для жесткого ППУ и PIR |
| Фенольный пенопласт | 0.024 | 0.00008 | Закрытоячеистая (швы проклеить) | KS M 3808 не более 0,022; расчетное значение после старения |
| Экструдированный пенополистирол (XPS) | 0.034 | 0.0001 | Закрытоячеистая (швы проклеить) | EN 13164, заявленное значение от 0,030 до 0,036 |
Степень черноты поверхности покровного слоя (отделки)
| Покровный слой | Степень черноты ε |
|---|---|
| Алюминиевая фольга или лист (новые) | 0.05 |
| Алюминий (окисленный) | 0.13 |
| Оцинкованная сталь | 0.26 |
| Нержавеющая сталь | 0.15 |
| ПВХ, краска, ткань, поверхность вспененного каучука | 0.9 |
Обновлено: 2026-10-12.