เครื่องคำนวณจุดน้ำค้าง · ตรวจสอบการควบแน่น
หาจุดน้ำค้างจากอุณหภูมิห้องและความชื้นสัมพัทธ์ เมื่อกรอกอุณหภูมิผิวของกระจกหน้าต่าง ผนัง หรือท่อน้ำเย็น ระบบจะบอกทันทีว่าเกิดการควบแน่นหรือไม่ และต้องลดความชื้นลงเหลือเท่าใดจึงจะป้องกันได้ ด้านล่างเลือกวัสดุและความหนาของฉนวนกันความร้อนเพื่อตรวจการควบแน่นที่ผิวฉนวน และคำนวณความหนาฉนวนขั้นต่ำที่ป้องกันได้
จุดน้ำค้างคืออะไร
ไอน้ำในอากาศเมื่ออุณหภูมิลดลง อากาศจะเก็บไว้ไม่ไหวอีกต่อไปและกลั่นเป็นหยดน้ำ อุณหภูมิที่เริ่มเกิดขึ้นนั้นคือจุดน้ำค้าง ที่อุณหภูมิเท่ากัน อากาศที่ชื้นกว่ามีจุดน้ำค้างสูงกว่า
ถ้าจุดน้ำค้างต่ำกว่า 0 °C จะเกิดน้ำแข็ง (น้ำค้างแข็ง) แทนหยดน้ำ จึงเรียกว่าจุดน้ำค้างแข็ง และคำนวณด้วยความดันไออิ่มตัวเหนือน้ำแข็ง
เงื่อนไขที่เกิดการควบแน่น
ถ้าอุณหภูมิของพื้นผิวที่อากาศในห้องสัมผัสเท่ากับหรือต่ำกว่าจุดน้ำค้างของอากาศนั้น จะเกิดน้ำเกาะที่ผิว (การควบแน่น) ตำแหน่งที่พบบ่อยคือกระจกหน้าต่างและมุมผนังภายนอกในฤดูหนาว และผิวนอกของท่อน้ำเย็นและท่อลมในฤดูร้อน ถ้าอุณหภูมิผิวสูงกว่าจุดน้ำค้างจะไม่เกิดการควบแน่น
ตัวอย่าง: หน้าต่างเกิดการควบแน่นในฤดูหนาว
อากาศในห้อง 20 °C ความชื้นสัมพัทธ์ 60% มีจุดน้ำค้างประมาณ 12.0 °C ถ้าข้างนอกหนาวทำให้ผิวกระจกด้านในเย็นลงเหลือ 10 °C ซึ่งต่ำกว่าจุดน้ำค้าง ก็จะเกิดการควบแน่น
ถ้าจะป้องกันการควบแน่นที่หน้าต่างบานเดียวกัน ต้องลดความชื้นในห้องลงเหลือประมาณ 52.5% หรือต่ำกว่า หรือทำให้ผิวกระจกอุ่นกว่า 12.0 °C
วิธีลดการควบแน่น
- ระบายอากาศ: ระบายความชื้นที่เกิดจากการทำอาหาร การอาบน้ำ และการตากผ้า เพื่อลดความชื้นในห้อง
- จัดการความชื้น: ไม่เปิดเครื่องเพิ่มความชื้นมากเกินไปในฤดูหนาว และลดความชื้นเมื่อจำเป็น
- ทำให้พื้นผิวอุ่น: ใช้กระจกสองชั้นหรือกระจกฉนวน เพิ่มฉนวน และให้อากาศหมุนเวียนหลังผ้าม่าน ส่วนท่อน้ำเย็นให้หุ้มฉนวนเพื่อให้ผิวนอกสูงกว่าจุดน้ำค้าง
ตารางจุดน้ำค้าง (อุณหภูมิ × ความชื้นสัมพัทธ์)
หน่วย °C ที่ความดันบรรยากาศระดับน้ำทะเล 101.325 kPa ค่าที่ต่ำกว่า 0 °C คือจุดน้ำค้างแข็ง (เหนือน้ำแข็ง) ถ้าอุณหภูมิผิวเท่ากับหรือต่ำกว่าค่านี้จะเกิดการควบแน่น
| อุณหภูมิ | 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 |
คำถามที่พบบ่อย
คำนวณจุดน้ำค้างอย่างไร
หาความดันไออิ่มตัวจากอุณหภูมิ แล้วคูณด้วยความชื้นสัมพัทธ์เพื่อให้ได้ความดันย่อยของไอน้ำในอากาศขณะนั้น อุณหภูมิที่ทำให้ความดันไออิ่มตัวเท่ากับความดันย่อยนั้นคือจุดน้ำค้าง หน้านี้คำนวณโดยแก้สมการ Hyland-Wexler จาก ASHRAE Fundamentals 2017 บทที่ 1 ย้อนกลับ
ห้อง 20 °C ความชื้น 60% จุดน้ำค้างกี่องศา
ประมาณ 12.0 °C ถ้ากระจกหน้าต่างหรือผิวผนังเย็นลงถึงประมาณ 12 °C หรือต่ำกว่า จะเกิดการควบแน่น ที่ความชื้น 50% จุดน้ำค้างลดลงเหลือประมาณ 9.3 °C และที่ 40% เหลือประมาณ 6.0 °C
จะรู้ได้อย่างไรว่าท่อน้ำเย็นต้องหุ้มฉนวน
เปรียบเทียบอุณหภูมิผิวนอกของท่อกับจุดน้ำค้างของอากาศรอบข้าง ตัวอย่างเช่น อากาศ 26 °C และ 50% มีจุดน้ำค้างประมาณ 14.8 °C ท่อเปลือยที่มีน้ำเย็น 7 °C ไหลผ่านจึงเกิดน้ำเกาะ ให้เลือกความหนาฉนวนที่ทำให้ผิวนอกของฉนวนสูงกว่าจุดน้ำค้าง
จุดน้ำค้างกับการควบแน่นเกี่ยวข้องกันอย่างไร
เมื่ออากาศสัมผัสพื้นผิวที่เย็นกว่าจุดน้ำค้าง ไอน้ำจะกลั่นเป็นน้ำที่ตำแหน่งนั้น ถ้าอุณหภูมิผิวเท่ากับหรือต่ำกว่าจุดน้ำค้างจะเกิดการควบแน่น และถ้าสูงกว่าจะไม่เกิด ที่อุณหภูมิเท่ากัน ยิ่งชื้นมากจุดน้ำค้างยิ่งสูงและเกิดการควบแน่นได้ง่ายขึ้น (ที่ 20 °C ความชื้น 40% ประมาณ 6.0 °C และ 60% ประมาณ 12.0 °C)
กำหนดความหนาฉนวนท่อน้ำเย็นเพื่อป้องกันการควบแน่นอย่างไร
หาจุดน้ำค้างจากอุณหภูมิและความชื้นของห้อง แล้วหาฉนวนที่บางที่สุดซึ่งผิวนอกสูงกว่าจุดน้ำค้างตามค่าเผื่อ (โดยทั่วไป 1 K) ผิวจะอุ่นขึ้นเมื่อค่าการนำความร้อนต่ำลง ฉนวนหนาขึ้น และวัสดุหุ้มมีค่าการแผ่รังสีสูงขึ้น ในเครื่องคำนวณด้านบน เลือกวัสดุและความหนาฉนวนเพื่อดูอุณหภูมิผิว ผลตัดสิน และความหนาขั้นต่ำ (ปัดขึ้นเป็นความหนามาตรฐาน) ได้ในครั้งเดียว ส่วนตารางด้านบนครอบคลุม SGP 15A ถึง 100A โดยตรง
ทำไมวัสดุหุ้มอะลูมิเนียมจึงเสี่ยงต่อการควบแน่นมากกว่า
ผิวนอกของฉนวนรับความร้อนจากอากาศด้วยการพาความร้อน และจากผนังโดยรอบด้วยการแผ่รังสี อะลูมิเนียมมีค่าการแผ่รังสีต่ำประมาณ 0.05 จึงแทบไม่รับความร้อนจากรังสี สัมประสิทธิ์ที่ผิวนอกลดลง และผิวเย็นลงเข้าใกล้อุณหภูมิน้ำเย็น ตัวอย่างเช่น ท่อน้ำเย็น 50A (DN 50) ที่ 7 °C หุ้มใยแก้วหนา 25 mm อากาศในห้อง 30 °C ความชื้น 80% ถ้าผิวไม่ใช่โลหะ ผิวจะอยู่ที่ประมาณ 27.4 °C สูงกว่าจุดน้ำค้าง 26.2 °C แต่ถ้าหุ้มอะลูมิเนียมใหม่ ผิวจะลดเหลือประมาณ 24.8 °C และเกิดการควบแน่น
ควรตั้งค่าเผื่อสำหรับการตัดสินการควบแน่นเท่าใด
ผิวที่อยู่ที่จุดน้ำค้างหรือต่ำกว่าจะเกิดการควบแน่น เพื่อเผื่อความคลาดเคลื่อนในการติดตั้ง ความชื้นที่ผันผวน และสะพานความร้อนที่รอยต่อและที่แขวน ผู้ออกแบบมักให้ผิวสูงกว่าจุดน้ำค้าง 1 ถึง 2 K ขึ้นไป (เป็นแนวปฏิบัติ ไม่ใช่ค่าที่มาตรฐานกำหนด) เครื่องคำนวณตั้งค่าเริ่มต้นไว้ที่ 1 K และเปลี่ยนได้ที่ช่องค่าเผื่อความปลอดภัย ถ้าต่ำกว่าค่าเผื่อจะแสดงเป็นเสี่ยง
สมการและที่มา
เป็นสมการเดียวกับเอนจินของเครื่องคำนวณ T = t + 273.15 K, p = ความดันบรรยากาศหน่วย Pa
| รายการ | สมการ | คำอธิบาย · ที่มา |
|---|---|---|
| ความดันไออิ่มตัว (เหนือน้ำ) | ln pws = C8/T + C9 + C10·T + C11·T² + C12·T³ + C13·ln T | สมการ ASHRAE ที่ 6 (Hyland-Wexler) ช่วง 0.01 ถึง 200 °C |
| ความดันไออิ่มตัว (เหนือน้ำแข็ง) | ln pws = C1/T + C2 + C3·T + C4·T² + C5·T³ + C6·T⁴ + C7·ln T | สมการ ASHRAE ที่ 5 (Hyland-Wexler) ช่วง −100 ถึง 0.01 °C |
| ความดันย่อยของไอน้ำและอัตราส่วนความชื้น | pw = RH/100 · pws(t), W = 0.621945 · pw / (p − pw) | สมการ ASHRAE ที่ 20 |
| จุดน้ำค้าง (จุดน้ำค้างแข็ง) | pws(td) = pw | แก้ฟังก์ชันผกผันของสมการที่ 5 และ 6 ด้วยวิธีนิวตันแบบวนซ้ำ ถ้า td ≤ 0.01 °C ใช้สมการเหนือน้ำแข็ง (จุดน้ำค้างแข็ง) |
| การตัดสินการควบแน่นและส่วนต่าง | ควบแน่น ⇔ ts ≤ td, ส่วนต่าง = ts − td | เกิดการควบแน่นเมื่ออากาศที่สัมผัสผิวถึงจุดอิ่มตัว (นิยามเดียวกับการตรวจสอบการควบแน่นของเครื่องคำนวณ) |
| ความชื้นสัมพัทธ์ที่ผิวและความชื้นสัมพัทธ์สูงสุด | RH_s = 100 · pw / pws(ts), RH_max = 100 · pws(ts) / pws(t) | RH_max: ความชื้นสัมพัทธ์ที่ทำให้จุดน้ำค้างเท่ากับอุณหภูมิผิว ที่อุณหภูมิห้องเดียวกัน (นิยามเดียวกับการตรวจสอบการควบแน่นของเครื่องคำนวณ) |
แหล่งอ้างอิง
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI) บทที่ 1 Psychrometrics: สมการที่ 5 และ 6 ความดันไออิ่มตัว สมการที่ 20 อัตราส่วนความชื้น
- 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)
การควบแน่นที่ผิวฉนวนและความหนาฉนวนท่อที่ป้องกันได้
การหุ้มฉนวนท่อน้ำเย็นไม่ช่วยอะไรถ้าผิวนอกยังอยู่ที่จุดน้ำค้างของอากาศรอบข้างหรือต่ำกว่า น้ำจะเกาะที่ผิวฉนวน (การควบแน่นที่ผิว) อุณหภูมิผิวถูกกำหนดที่จุดสมดุลระหว่างความสามารถของฉนวนในการต้านความร้อน (ค่าการนำความร้อน k ความหนา t) กับปริมาณความร้อนที่อากาศส่งให้ผิว (สัมประสิทธิ์รวมของการพาความร้อนและการแผ่รังสี h_se)
การคำนวณความหนาฉนวนทำโดยแก้สมการสมดุลนี้หาอุณหภูมิผิวฉนวน Ts แล้วเทียบกับจุดน้ำค้าง Td ถ้า Ts สูงกว่า Td จะไม่เกิดการควบแน่น และ Ts − Td คือส่วนต่างที่เป็นค่าเผื่อ เครื่องคำนวณด้านบนรองรับทั้งท่อ (ทรงกระบอก) และพื้นผิวเรียบ (ท่อลม อุปกรณ์) หาความหนาขั้นต่ำที่ป้องกันการควบแน่นด้วยวิธีแบ่งครึ่งช่วง แล้วปัดขึ้นเป็นความหนามาตรฐาน
วัสดุหุ้มภายนอกก็มีผลต่อผลลัพธ์ วัสดุหุ้มที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำอย่างอะลูมิเนียมแทบไม่แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยรังสีกับสิ่งแวดล้อม ผิวจึงเย็นกว่าและเสี่ยงต่อการควบแน่นมากกว่าที่ความหนาเท่ากัน ฉนวนยางอีลาสโตเมอร์มักใช้โดยไม่หุ้มวัสดุภายนอก และมีค่าการแผ่รังสีของผิวประมาณ 0.9
ความหนาฉนวนขั้นต่ำที่ป้องกันการควบแน่นของท่อน้ำเย็น (SGP 15A ถึง 100A)
ความหนาขั้นต่ำ (mm ปัดขึ้น) ที่ป้องกันการควบแน่นเมื่ออากาศในห้อง 30 °C ความชื้น 80% น้ำเย็น 7 °C อากาศนิ่งในอาคาร และค่าเผื่อ 1 K ค่าทั้งหมดคำนวณด้วยตัวคำนวณเดียวกับเครื่องคำนวณ ในทางปฏิบัติให้เลือกความหนามาตรฐานที่ถัดขึ้นไป (10, 13, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 65, 75, 100 mm)
| ขนาดระบุ | เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก mm | ใยแก้ว | ยางอีลาสโตเมอร์ | PU แข็ง | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 คือผิวที่ไม่ใช่โลหะ (PVC, สี, ผ้าใบ, ยาง) ส่วน ε 0.05 คือฟอยล์อะลูมิเนียมใหม่ วัสดุหุ้มอะลูมิเนียมต้องใช้ฉนวนหนากว่ามากบนฉนวนชนิดเดียวกัน > 500 หมายถึงหนา 500 mm ก็ยังป้องกันไม่ได้
สมการ
การถ่ายเทความร้อนสภาวะคงตัวในรูปแบบ ISO 12241 ต่อท่อยาว 1 m หรือต่อพื้นที่พื้นผิวเรียบ 1 m²
| รายการ | สมการ | คำอธิบาย · ที่มา |
|---|---|---|
| สมดุลความร้อน (อุณหภูมิผิว Ts) | (Ta − Ts) / R_se = (Ts − Tf) / R_ins | แก้ Ts ด้วยวิธีแบ่งครึ่งช่วง สำหรับน้ำเย็น Tf < Ts < Ta |
| ความต้านทานความร้อน (ทรงกระบอก / พื้นผิวเรียบ) | R_ins = ln(D2/D1) / (2πk), R_se = 1 / (h_se · π · D2), D2 = D1 + 2t. พื้นผิวเรียบ: R_ins = t/k, R_se = 1/h_se | ไม่คิดผนังท่อและฟิล์มด้านใน (ฝั่งปลอดภัย) |
| สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ผิวนอก | h_se = h_cv + h_r | การพาความร้อน h_cv รวมกับการแผ่รังสี h_r |
| สัมประสิทธิ์การแผ่รังสี | h_r = ε · σ · (Ts⁴ − Ta⁴) / (Ts − Ta) | σ = 5.670×10⁻⁸ W/m²K⁴ อุณหภูมิเป็น K ส่วน ε คือค่าการแผ่รังสีของผิววัสดุหุ้ม |
| การพาความร้อนธรรมชาติ (อากาศนิ่งในอาคาร) | ท่อแนวนอน: 1.25 (ΔT/D2)^0.25 (D2³ΔT ≤ 10) นอกนั้น 1.21 ΔT^(1/3) ผิวเรียบแนวตั้ง (H = 1 m): 1.42 (ΔT/H)^0.25 นอกนั้น 1.31 ΔT^(1/3) | ถ้ามีลม รวมกับการพาความร้อนแบบบังคับ (Churchill-Bernstein) ค่าสัมประสิทธิ์ยังไม่ได้ตรวจกับตัวมาตรฐาน ควรทบทวนก่อนนำไปใช้ออกแบบ |
| ค่าการนำความร้อนตามอุณหภูมิ | k = k10 + a · (Tm − 10), Tm = (Tf + Ts) / 2 | k10: ค่าที่อุณหภูมิเฉลี่ย 10 °C, a: ความชันตามอุณหภูมิ (ตารางด้านล่าง) |
| การตัดสินการควบแน่น | ควบแน่น ⇔ Ts ≤ Td, เสี่ยง ⇔ Ts − Td < ค่าเผื่อ, ปลอดภัย ⇔ Ts − Td ≥ ค่าเผื่อ | Td จากสมการจุดน้ำค้างด้านบน (ASHRAE 2017) ค่าเผื่อเริ่มต้น 1 K |
ค่าการนำความร้อนทั่วไปของฉนวน (ค่าอ้างอิงสำหรับออกแบบ)
ค่าการนำความร้อน k10 ที่อุณหภูมิเฉลี่ย 10 °C และความชันตามอุณหภูมิ a ค่าต่างกันตามผู้ผลิตและเกรด ให้กรอกทับด้วยค่าจากใบรับรองผลทดสอบของผลิตภัณฑ์
| วัสดุฉนวน | k10 W/m·K | a W/m·K² | ชั้นกันไอสำหรับระบบเย็น | ที่มา |
|---|---|---|---|---|
| ใยแก้ว (แผ่น ท่อ) | 0.034 | 0.00015 | ต้องมีแยกต่างหาก | KS L 9102 ใยแก้ว 24K ไม่เกิน 0.043 ที่อุณหภูมิเฉลี่ย 70 °C |
| ใยหิน (แผ่น ท่อ) | 0.034 | 0.00018 | ต้องมีแยกต่างหาก | ใยหินประมาณ 0.045 ที่อุณหภูมิเฉลี่ย 70 °C (ต่างกันตามผลิตภัณฑ์) |
| ยางอีลาสโตเมอร์โฟม (ฉนวนยางดำ NBR, EPDM) | 0.034 | 0.0001 | เซลล์ปิด (ทากาวที่รอยต่อ) | EN 14304: ไม่เกิน 0.033 ที่ 0 °C และประมาณ 0.036 ที่ 40 °C |
| โฟม PE (โพลิเอทิลีน) | 0.036 | 0.00012 | เซลล์ปิด (ทากาวที่รอยต่อ) | ข้อมูลผู้ผลิต 0.035 ถึง 0.040 |
| โพลียูรีเทนแข็ง (PU, PIR) | 0.025 | 0.0001 | เซลล์ปิด (ทากาวที่รอยต่อ) | ค่าออกแบบหลังเสื่อมสภาพของ PU และ PIR แข็ง |
| ฟีนอลิกโฟม | 0.024 | 0.00008 | เซลล์ปิด (ทากาวที่รอยต่อ) | KS M 3808 ไม่เกิน 0.022 ค่าออกแบบหลังเสื่อมสภาพ |
| โพลีสไตรีนอัดรีด (XPS) | 0.034 | 0.0001 | เซลล์ปิด (ทากาวที่รอยต่อ) | EN 13164 ค่าที่ประกาศ 0.030 ถึง 0.036 |
ค่าการแผ่รังสีของผิววัสดุหุ้มภายนอก (ผิวเคลือบ)
| วัสดุหุ้มภายนอก | ค่าการแผ่รังสี ε |
|---|---|
| ฟอยล์หรือแผ่นอะลูมิเนียม (ใหม่) | 0.05 |
| อะลูมิเนียม (เกิดออกไซด์) | 0.13 |
| เหล็กแผ่นชุบสังกะสี | 0.26 |
| สเตนเลส | 0.15 |
| PVC, สี, ผ้าใบ, ผิวยาง | 0.9 |
แก้ไขล่าสุด 2026-10-12