Tính điểm sương và kiểm tra đọng sương
Tính điểm sương từ nhiệt độ phòng và độ ẩm tương đối. Nhập thêm nhiệt độ bề mặt của kính cửa sổ, tường hoặc ống nước lạnh để biết có đọng sương hay không, và phải hạ độ ẩm xuống bao nhiêu để không đọng. Ở phần dưới, chọn vật liệu bảo ôn và chiều dày để kiểm tra đọng sương bề mặt trên ống bảo ôn và tìm chiều dày tối thiểu để không đọng sương.
Điểm sương là gì
Không khí chỉ chứa được một lượng hơi nước nhất định; khi lạnh đi, phần dư ngưng thành giọt nước. Nhiệt độ mà hiện tượng đó bắt đầu là điểm sương (hay nhiệt độ đọng sương). Ở cùng nhiệt độ, không khí càng ẩm thì điểm sương càng cao.
Dưới 0 °C, hơi nước hóa thành băng (sương giá) thay vì nước, nên gọi là điểm sương băng và được tính bằng áp suất hơi bão hòa trên mặt băng.
Khi nào đọng sương
Nước đọng trên mọi bề mặt có nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn điểm sương của không khí chạm vào nó. Những chỗ thường gặp là kính cửa sổ và góc tường ngoài vào mùa đông, ống nước lạnh và mặt ngoài ống gió vào mùa hè. Bề mặt ấm hơn điểm sương thì vẫn khô.
Ví dụ: đọng sương trên cửa sổ vào mùa đông
Không khí trong phòng 20 °C và RH 60 % có điểm sương khoảng 12,0 °C. Nếu thời tiết lạnh khiến mặt trong kính chỉ còn 10 °C thì thấp hơn điểm sương, nên sẽ đọng sương.
Để cửa sổ đó không đọng sương, hãy hạ độ ẩm trong phòng xuống khoảng 52,5 % trở xuống, hoặc giữ mặt kính ấm hơn 12,0 °C.
Cách giảm đọng sương
- Thông gió: đưa hơi ẩm do nấu ăn, tắm và phơi quần áo ra ngoài để giảm độ ẩm trong phòng.
- Kiểm soát độ ẩm: không dùng máy tăng ẩm quá mức vào mùa đông, và khử ẩm khi cần.
- Giữ bề mặt ấm: kính hai lớp hoặc kính cách nhiệt, tăng cường cách nhiệt, để không khí lưu thông phía sau rèm. Bọc cách nhiệt ống nước lạnh để mặt ngoài luôn cao hơn điểm sương.
Bảng tra điểm sương (nhiệt độ × độ ẩm tương đối)
Giá trị tính bằng °C ở áp suất mực nước biển 101,325 kPa. Giá trị dưới 0 °C là điểm sương băng (trên mặt băng). Bề mặt có nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn giá trị này sẽ đọng sương.
| Nhiệt độ | 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 |
Câu hỏi thường gặp
Điểm sương được tính như thế nào?
Tìm áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ không khí, nhân với độ ẩm tương đối để được áp suất riêng phần thực của hơi nước, rồi tìm nhiệt độ có áp suất hơi bão hòa bằng giá trị đó. Trang này giải ngược các công thức Hyland-Wexler trong ASHRAE Fundamentals 2017 chương 1.
Trong phòng 20 °C và độ ẩm 60 % thì điểm sương là bao nhiêu độ?
Khoảng 12,0 °C. Kính cửa sổ hoặc bề mặt tường ở khoảng 12 °C trở xuống sẽ đọng sương. Ở RH 50 % điểm sương giảm xuống khoảng 9,3 °C, và ở 40 % còn khoảng 6,0 °C.
Làm sao biết ống nước lạnh có cần bọc cách nhiệt không?
So sánh nhiệt độ mặt ngoài ống với điểm sương của không khí xung quanh. Không khí 26 °C và 50 % có điểm sương khoảng 14,8 °C, nên ống trần dẫn nước 7 °C sẽ đọng sương. Hãy chọn độ dày lớp cách nhiệt sao cho mặt ngoài của nó luôn cao hơn điểm sương.
Điểm sương và đọng sương liên hệ với nhau thế nào?
Khi không khí chạm vào bề mặt lạnh hơn điểm sương của nó, hơi nước ngưng tụ ngay tại đó. Bề mặt ở mức điểm sương trở xuống thì đọng sương; cao hơn thì không. Ở cùng nhiệt độ, độ ẩm càng cao thì điểm sương càng lên cao và càng dễ đọng sương (ở 20 °C: khoảng 6,0 °C khi RH 40 %, khoảng 12,0 °C khi 60 %).
Chiều dày bảo ôn ống nước lạnh để chống đọng sương được xác định thế nào?
Tìm điểm sương từ nhiệt độ và độ ẩm phòng, rồi tìm chiều dày bảo ôn mỏng nhất để mặt ngoài của lớp bảo ôn cao hơn điểm sương một khoảng dư (thường là 1 K). Hệ số dẫn nhiệt càng thấp, chiều dày càng lớn và độ phát xạ của lớp bọc càng cao thì bề mặt càng ấm. Trong công cụ ở trên, chọn vật liệu và chiều dày để xem ngay nhiệt độ bề mặt, kết luận và chiều dày tối thiểu (làm tròn lên cỡ tiêu chuẩn); bảng ở trên cho sẵn SGP 15A đến 100A.
Vì sao lớp bọc nhôm bất lợi hơn cho việc chống đọng sương?
Mặt ngoài của lớp bảo ôn nhận nhiệt từ không khí bằng đối lưu và từ các bề mặt xung quanh bằng bức xạ. Nhôm có độ phát xạ chỉ khoảng 0,05 nên gần như không nhận nhiệt bức xạ, hệ số tỏa nhiệt mặt ngoài giảm và bề mặt lạnh hơn, tiến gần nhiệt độ nước lạnh. Ví dụ, với ống 50A (DN 50) dẫn nước 7 °C, bông thủy tinh dày 25 mm, không khí phòng 30 °C và 80 %, lớp hoàn thiện phi kim cho bề mặt khoảng 27,4 °C, cao hơn điểm sương 26,2 °C; nhưng lớp bọc nhôm mới hạ xuống còn khoảng 24,8 °C và sẽ đọng sương.
Nên chọn độ dư an toàn bao nhiêu khi kiểm tra đọng sương?
Bề mặt ở mức điểm sương hoặc thấp hơn sẽ đọng sương. Để dự phòng sai số thi công, biến động độ ẩm và cầu nhiệt tại mối nối, giá treo, thông lệ thiết kế là giữ bề mặt cao hơn điểm sương từ 1 đến 2 K (đây là thông lệ, không phải giá trị cố định theo tiêu chuẩn). Công cụ mặc định 1 K và bạn có thể đổi ở ô Độ dư an toàn; thấp hơn mức này sẽ hiển thị là Nguy cơ.
Công thức và nguồn
Cùng các công thức với bộ tính của công cụ. T = t + 273,15 K, p = áp suất khí quyển tính bằng Pa.
| Mục | Công thức | Giải thích · cơ sở |
|---|---|---|
| Áp suất hơi bão hòa (nước) | ln pws = C8/T + C9 + C10·T + C11·T² + C12·T³ + C13·ln T | ASHRAE công thức 6 (Hyland-Wexler), 0,01 đến 200 °C |
| Áp suất hơi bão hòa (băng) | ln pws = C1/T + C2 + C3·T + C4·T² + C5·T³ + C6·T⁴ + C7·ln T | ASHRAE công thức 5 (Hyland-Wexler), −100 đến 0,01 °C |
| Áp suất riêng phần của hơi nước và độ chứa hơi | pw = RH/100 · pws(t), W = 0,621945 · pw / (p − pw) | ASHRAE công thức 20 |
| Điểm sương (điểm sương băng) | pws(td) = pw | Hàm ngược của công thức 5 và 6, giải bằng phép lặp Newton; dùng dạng cho băng (điểm sương băng) khi td ≤ 0,01 °C |
| Đọng sương và độ dư | đọng sương ⇔ ts ≤ td, độ dư = ts − td | Đọng sương khi không khí tại bề mặt đạt trạng thái bão hòa (cùng định nghĩa với phần kiểm tra đọng sương của công cụ) |
| RH tại bề mặt và RH cao nhất | RH_s = 100 · pw / pws(ts), RH_max = 100 · pws(ts) / pws(t) | RH_max: RH ở cùng nhiệt độ phòng mà điểm sương bằng nhiệt độ bề mặt (cùng định nghĩa với phần kiểm tra đọng sương của công cụ) |
Nguồn
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI), chương 1 Psychrometrics: công thức 5 và 6 áp suất hơi bão hòa, công thức 20 độ chứa hơi
- 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)
Đọng sương bề mặt bảo ôn và chiều dày bảo ôn ống để chống đọng sương
Bọc bảo ôn cho ống nước lạnh cũng vô ích nếu mặt ngoài vẫn ở mức điểm sương của không khí xung quanh hoặc thấp hơn: nước sẽ đọng trên mặt bảo ôn (đọng sương bề mặt). Nhiệt độ bề mặt được xác định tại điểm cân bằng giữa hai yếu tố: lớp bảo ôn cản nhiệt tốt đến đâu (hệ số dẫn nhiệt k, chiều dày t) và không khí truyền nhiệt vào bề mặt nhiều đến đâu (hệ số tỏa nhiệt tổng hợp của đối lưu và bức xạ h_se).
Để tính chiều dày bảo ôn, giải phương trình cân bằng này ra nhiệt độ bề mặt Ts rồi so với điểm sương Td. Nếu Ts cao hơn Td thì không đọng sương, và Ts − Td là độ dư. Công cụ ở trên hỗ trợ cả ống (hình trụ) lẫn mặt phẳng (ống gió, thiết bị), tìm chiều dày tối thiểu để không đọng sương bằng phương pháp chia đôi rồi làm tròn lên cỡ tiêu chuẩn.
Lớp bọc ngoài cũng ảnh hưởng đến kết quả. Lớp bọc có độ phát xạ thấp như nhôm hầu như không trao đổi nhiệt bức xạ với môi trường xung quanh nên bề mặt lạnh hơn; cùng chiều dày thì bất lợi hơn cho việc chống đọng sương. Bảo ôn cao su thường dùng không bọc ngoài và có độ phát xạ bề mặt khoảng 0,9.
Chiều dày bảo ôn tối thiểu chống đọng sương cho ống nước lạnh (SGP 15A đến 100A)
Chiều dày tối thiểu để không đọng sương khi không khí phòng 30 °C, RH 80 %, nước lạnh 7 °C, không khí trong nhà đứng yên và độ dư 1 K (mm, làm tròn lên). Các giá trị do cùng bộ tính với công cụ tạo ra. Trong thực tế, hãy chọn cỡ tiêu chuẩn bằng hoặc lớn hơn (10, 13, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 65, 75, 100 mm).
| Cỡ ống | Đường kính ngoài mm | Bông thủy tinh | Cao su lưu hóa | PU cứng | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 là lớp hoàn thiện phi kim (PVC, sơn, vải bạt, cao su); ε 0,05 là lá nhôm mới. Lớp bọc nhôm cần dày hơn nhiều mới chống được đọng sương với cùng loại bảo ôn. > 500 nghĩa là ngay cả 500 mm cũng không đủ.
Công thức
Truyền nhiệt ổn định theo dạng ISO 12241, tính cho 1 m ống hoặc 1 m² mặt phẳng.
| Mục | Công thức | Giải thích · cơ sở |
|---|---|---|
| Cân bằng nhiệt (nhiệt độ bề mặt Ts) | (Ta − Ts) / R_se = (Ts − Tf) / R_ins | Ts được giải bằng phương pháp chia đôi; với nước lạnh, Tf < Ts < Ta |
| Nhiệt trở (hình trụ / mặt phẳng) | R_ins = ln(D2/D1) / (2πk), R_se = 1 / (h_se · π · D2), D2 = D1 + 2t. Mặt phẳng: R_ins = t/k, R_se = 1/h_se | Bỏ qua thành ống và lớp biên bên trong (nghiêng về an toàn) |
| Hệ số tỏa nhiệt mặt ngoài | h_se = h_cv + h_r | Đối lưu h_cv cộng bức xạ h_r |
| Hệ số tỏa nhiệt bức xạ | h_r = ε · σ · (Ts⁴ − Ta⁴) / (Ts − Ta) | σ = 5,670×10⁻⁸ W/m²K⁴, nhiệt độ tính bằng K. ε là độ phát xạ bề mặt của lớp bọc ngoài |
| Đối lưu tự nhiên (không khí trong nhà đứng yên) | Ống nằm ngang: 1,25 (ΔT/D2)^0,25 (D2³ΔT ≤ 10), ngược lại 1,21 ΔT^(1/3). Mặt phẳng đứng (H = 1 m): 1,42 (ΔT/H)^0,25, ngược lại 1,31 ΔT^(1/3) | Khi có gió, kết hợp với đối lưu cưỡng bức (Churchill-Bernstein). Các hằng số chưa được đối chiếu với văn bản tiêu chuẩn; cần rà soát trước khi dùng để thiết kế |
| Hệ số dẫn nhiệt theo nhiệt độ | k = k10 + a · (Tm − 10), Tm = (Tf + Ts) / 2 | k10: giá trị ở nhiệt độ trung bình 10 °C, a: độ dốc theo nhiệt độ (bảng bên dưới) |
| Kết luận | đọng sương ⇔ Ts ≤ Td, nguy cơ ⇔ Ts − Td < độ dư, an toàn ⇔ Ts − Td ≥ độ dư | Td lấy từ các công thức điểm sương ở trên (ASHRAE 2017). Độ dư mặc định: 1 K |
Hệ số dẫn nhiệt tiêu biểu của vật liệu bảo ôn (giá trị tham khảo để thiết kế)
Hệ số dẫn nhiệt k10 ở nhiệt độ trung bình 10 °C và độ dốc theo nhiệt độ a. Giá trị khác nhau tùy nhà sản xuất và cấp loại; hãy thay bằng giá trị trong phiếu thông số kỹ thuật của sản phẩm.
| Vật liệu bảo ôn | k10 W/m·K | a W/m·K² | Lớp chống ẩm cho đường lạnh | Căn cứ |
|---|---|---|---|---|
| Bông thủy tinh (tấm, ống định hình) | 0.034 | 0.00015 | Cần lớp chống ẩm riêng | KS L 9102, bông thủy tinh 24K: 0,043 trở xuống ở nhiệt độ trung bình 70 °C |
| Bông khoáng (rockwool; tấm, ống định hình) | 0.034 | 0.00018 | Cần lớp chống ẩm riêng | Bông khoáng: khoảng 0,045 ở nhiệt độ trung bình 70 °C (tùy sản phẩm) |
| Cao su lưu hóa xốp (NBR, EPDM) | 0.034 | 0.0001 | Ô kín (dán kín các mối nối) | EN 14304: 0,033 trở xuống ở 0 °C, khoảng 0,036 ở 40 °C |
| Mút xốp PE (polyethylene) | 0.036 | 0.00012 | Ô kín (dán kín các mối nối) | Số liệu nhà sản xuất: 0,035 đến 0,040 |
| PU cứng (PU, PIR) | 0.025 | 0.0001 | Ô kín (dán kín các mối nối) | Giá trị thiết kế sau lão hóa của PU và PIR cứng |
| Mút phenolic | 0.024 | 0.00008 | Ô kín (dán kín các mối nối) | KS M 3808: 0,022 trở xuống; giá trị thiết kế sau lão hóa |
| Polystyrene đùn (XPS) | 0.034 | 0.0001 | Ô kín (dán kín các mối nối) | EN 13164, giá trị công bố: 0,030 đến 0,036 |
Độ phát xạ bề mặt của lớp bọc ngoài (hoàn thiện)
| Lớp bọc ngoài | Độ phát xạ ε |
|---|---|
| Lá hoặc tôn nhôm (mới) | 0.05 |
| Nhôm (bị oxy hóa) | 0.13 |
| Tôn mạ kẽm | 0.26 |
| Inox | 0.15 |
| PVC, sơn, vải bạt, bề mặt cao su | 0.9 |
Cập nhật lần cuối 2026-10-12.