Что представляет собой конденсат?
Многие владельцы пластиковых окон жалуются, что зимой на поверхности стеклопакетов и стенах рядом с ними образуется конденсат, и винят в этом несовершенство конструкций. На самом деле, от окон тут мало что зависит. Давайте разберемся, отчего появляются капельки воды и есть ли способ предотвратить их появление.
Как определяется влажность воздуха?
Вспомним школьный курс физики. Что будет, если оставить в комнате кружку с водой? Постепенно жидкость начнет испаряться! А вот в случае, если вы накроете кружку водой, процесс испарения будет идти куда медленнее. Почему?
Вода состоит из молекул, которые имеют химическую формулу H2O. Находиться она может в трех агрегатных состояниях в зависимости от того, насколько прочно связаны друг с другом молекулы и какова их подвижность:
- твердом (лед);
- жидком;
- газообразном (пар).
Теперь вернемся к нашей кружке с водой. Молекулы, находящиеся на границе с воздухом, из-за кинетической энергии преодолевают межмолекулярное притяжение и отрываются от поверхности воды, образуя водяной пар. Именно таким образом происходит испарение воды. Когда же молекулы переходят из газообразного состояния в жидкое, мы увидим конденсат.
При этом должно соблюдаться условие: чтобы вода испарялась, количество молекул, которые отрываются от поверхности, должно быть больше, чем переходящих в жидкое состояние. Соответственно, уровень воды будет убывать. Это же, только со знаком минус, верно и для конденсации. В ситуациях, когда два процесса уравновешивают друг друга, количество жидкости остается неизменным. Такие условия будут созданы в закрытом сосуде, когда воздух впитает в себя максимально допустимое количество влаги и будет насыщен водяным паром. Причем чем выше температура воздуха в комнате, тем больше пара он сможет вобрать.
А теперь, когда мы освежили базовые знания о притяжении молекул, вернемся к нашей кружке с водой. Если ее оставить открытой, то воздух будет насыщаться водой, пока не достигнет предела: тогда относительная влажность в комнате станет равной 100 %.
Как рассчитывается показатель влажности? Он изменяется в зависимости от температуры воздуха. Так, для воздуха температурой 30 °С предел насыщения составит 30,3 г/м³ воды. Соответственно, если в нем содержится 15,2 г/м³, то относительная влажность равняется 50 %.
Воздух температурой 20 °С насытится водяными парами уже при содержании 17,3 г/м³. Некоторые другие значения мы привели в таблице:
Таблица 1: влажность воздуха
Что представляет собой точка росы?
Теперь, когда мы разобрались с тем, что такое предел насыщения, поговорим о точке росы. Это значение температуры, до которой нужно охладить воздух, чтобы он больше был не способен поглощать влагу. Вернемся к приведенным выше примерам: если взять воздух температурой 30 °С влажностью 50 %, это будет означать, что в нем содержится только половина того количества водяных паров, которое он способен вместить. Если комнату охлаждать, постепенно предел насыщения воздуха будет уменьшаться, и он насытится влагой и не сможет ее далее удерживать. Она будет выходить наружу.
Этот процесс и наблюдают владельцы пластиковых окон: когда воздух в помещении охлаждается, на поверхности стекла образуется конденсат. Окна не оказывают на процесс никакого влияния: все дело во влажности воздуха. Избавиться от нее можно при помощи проветривания.
Почему же на старых деревянных окнах мы не замечали влаги? Из-за того, что они не были герметичными. Микропроветривание позволяло вывести избыточную влагу из помещения. Изолированные окна обеспечивают отличную тепло- и звукоизоляцию, однако вынуждают регулярно проветривать комнату — как минимум 2-3 раза в день.
Как работает проветривание?
При открытии окна наружу выходит теплый и насыщенный влагой воздух, а в помещение попадает свежий и сухой. К сожалению, таким образом в комнате становится холоднее. Чтобы минимизировать теплопотери, можно устраивать кратковременные проветривания, широко открывая окна: зимой будет достаточно нескольких минут, чтобы заполнить помещение свежим воздухом, не сильно его при этом охладив.
Больше всего излишней влаги скапливается в помещениях, где постоянно присутствует вода, — кухне и ванной комнате. Соответственно, их нужно регулярно проветривать. Притом двери, ведущие в эти помещения, необходимо закрывать: так у влажного воздуха не будет шансов распространиться по дому. Кстати, удаление излишней влаги — одна из причин, по которым рекомендуют проветривать квартиру после влажной уборки или во время приготовления еды.
В спальне также необходимо поддерживать комфортную атмосферу. Из-за дыхания воздух в этой комнате за ночь насыщается влагой, она также находится и на мягкой мебели, гардинах, коврах, причем вывести ее можно лишь постепенно. Рекомендации следующие: как только встали, сразу же откройте окно на несколько минут: это позволит холодному воздуху попасть в помещение. А затем врубите отопление: при нагревании воздух сможет впитать больше влаги, соответственно, мягкая мебель и другие тканевые поверхности избавятся от излишков. Прежде чем с утра уйти из дома, отройте окно снова.
Как рассчитать точку росы?
Воспользуемся следующей таблицей:
Таблица 2: точка росы
С ее помощью мы сможем вычислить, при какой влажности воздуха на стеклопакете образуется конденсат. Для примера предположим, что температура в комнате составляет 22 °С, а за окном — 20 °С, а коэффициент теплопроводности (К) стеклопакета составляет 1,7 W/m2xK.
Находим в таблице нужное значение температуры в комнате и проводим горизонтально линию до тех пор, пока она не пересечется с кривой температуры на улице.
От этой точки проведем вертикальную линию, пока не достигнем пересечения с кривой коэффициента теплопроводности К.
Найдя эту точку пересечения, вновь проводим горизонтальную линию в правую сторону, пока не дойдем до ограничивающей столбцы линии. Так мы узнаем влажность воздуха. В нашем примере мы получим цифру 58 %.
Почему образуется конденсат на откосах?
Установив герметичные металлопластиковые окна даже из самого качественного оконного пвх профиля, вы можете обнаружить, что конденсат появился не только на стеклах, но и на откосах. В этом случае виной будут тепловые мосты. Данным термином называют участок, который одновременно подвергается воздействию дополнительного потока тепла и низких температур. Почему именно около окон появляются тепловые мосты? Дело в том, что профиль напрямую соприкасается с наружной стеной, а поскольку друг с другом взаимодействуют строительные материалы с отличной способностью проводить тепло, возникают места со слабой изоляцией.
Чтобы понять, в каком месте лучше всего расположить окно, проводятся изотермы — так называют отрезки, соединяющие участки с одинаковой температурой. Очевидно, что данные линии искривляются при появлении тепловых мостов. Последние являются следствием соприкосновения разных строительных материалов или элементов отличной формы. При установке окон появляются оба вида тепловых мостов.
Чтобы в области соединительного шва не образовывался конденсат, необходимо следовать следующим правилам установки окон:
- если стена монолитная — середина откоса;
- если стена имеет двойную изоляцию — в районе изолирующего слоя.
Когда изотерма 10° проходит через оконную конструкцию, капли воды на присоединительном шве образовываться не станут, а теплопотери будут практически не ощутимыми.
Чем чревато образование конденсата?
Помимо раздражающей влаги, которая может вредить обоям и полу, плохой микроклимат в помещении приводит и к другим неприятным проблемам. В частности, из-за постоянного присутствия конденсата может появиться плесень.
Исследования показывают, что в 9 из 10 случаев образования плесени виной всему — повышенная влажность в помещении, большая, чем допустима для использованных строительных материалов. Обычно владельцы квартир, установив пластиковые окна, даже не осознают, что что-то изменилось. Они продолжают проветривать комнаты в прежнем режиме, который использовали, когда окна были деревянными. А затем, обнаружив плесень, удивляются — ведь раньше такой проблемы никогда не возникало!
Основных причин образования плесени — две:
- Отсутствие микровентиляции. Герметичные окна полностью препятствуют проникновению свежего воздуха через щели. Вспомните: из деревянных окон все время хотя бы немного, но поддувало.
- Изменение в системе отопления. Когда на смену колонкам приходит центральная или автономная система отопления, пропадает принудительная вентиляция, которая ранее осуществлялась через дымовую трубу.
Единственный способ предотвратить появление плесени — чаще и дольше устраивать проветривания. Таким образом будет уменьшаться влажность воздуха в помещении. Помните: открывать окна нужно как минимум несколько раз в день. Придется пожертвовать теплом ради создания комфортной атмосферы и предупреждения проблем с плесенью!
Что может повлиять на влажность воздуха?
- Приготовление пищи. В воздух выделяется большое количество пара, кроме того, увеличивается его температура, что способствует образованию капель на внутренней поверхности окон, где температура меньше точки росы.
- Принятие душа или развешивание мокрых вещей после стирки.
- Постоянное пребывание людей в помещении. Особенно это заметно по утрам: если в спальне не было открыто окно, то в холодное время года на стекле почти всегда есть капельки воды.
- Нарушенная циркуляция воздуха: такая ситуация может возникнуть из-за неправильного расположения батарей, наличия занавесок или жалюзи, прикрывающих глубоко утопленные откосы.
- Наличие в комнате большого количества живых растений.
- Неправильная планировка дома — если присутствуют тепловые мосты.
На что влияет коэффициент теплопроводности стеклопакета?
Говоря об образовании конденсата, нужно иметь в виду, что еще одним фактором, помимо влажности воздуха и его температуры, является температура поверхности строительных материалов. В случае, когда речь идет о каплях на стекле в комнате, важное значение имеют:
- температура снаружи;
- температура внутри комнаты;
- коэффициент теплопроводности материала (К).
Последний представляет собой величину, отражающую количество энергии, теряющееся за единицу времени на 1 м² поверхности, если разница температур составляет 1 К. Чем этот показатель ниже, тем меньше теплопотери.
Давайте рассмотрим простой пример.
У нас есть комната с температурой 28 °С, в которой установлен бассейн. Относительная влажность воздуха в данный момент составляет 50 %, и нам несложно вычислить, что для появления конденсата необходимо, чтобы воздух охладился до 16,6 °С.
Теперь обратим внимание на окна, которые установлены в комнате. Если на улице — 10 °С, а для помещения выбраны обычные стеклопакеты, то внутренняя поверхность их будет иметь температуру 13,8 °С — а это ниже, чем точка росы, соответственно, на стеклах появится конденсат.
А вот в случае, когда использованы теплоизоляционные стеклопакеты, для которых коэффициент теплопроводности составляет 1,3 W/m2xK, изнутри стекла будут иметь более высокую температуру и удастся избежать появления капель.
Подсчитать, какую температуру будет иметь внутренняя поверхность стекла, можно по следующей формуле:
ТВС = ТП + К * ((ТН – ТП)/аВ),
где ТВС – это температура стеклопакета, ТП — температура в помещении, ТН — температура на улице, К — коэффициент теплопроводности, а аВ — термическое сопротивление (см. таблицу 3).
В нашем примере значение будет, соответственно, равно:
28 + 1,3 * 10-28 = 21,8 °С.
Есть возможность подсчитать и температуру наружного стекла, формула будет следующая:
ТНС = ТН + К*((ТП – ТН)/аН),
где ТНС – температура поверхности наружного стекла, ТП – температура в помещении, ТН — температура за окном, аН — термическое сопротивление (см. таблицу 3).
Теперь сделаем расчет для обычного стекла. Предположим, что за окном -15 °С, а в комнате — 20 °С. При этом коэффициент теплопроводности для теплопакета без термоизоляции составляет 3 W/m2xk. Получаем следующие цифры:
ТВС = 20 + 3*((-15 - 20)/8) = 6,9 °С.
ТНС = -15 + 3*((20 + 15)/23) = -10,4 °С.
Таким образом, не составляет труда убедиться: чем ниже у стеклопакета теплопроводность, тем выше будет температура внутренней стороны и тем ниже шансы, что на поверхности появятся капли. Именно поэтому продавцы оконных компаний часто настаивают на установке именно теплоизоляционных стеклопакетов: с их помощью удается избежать появления конденсата. Ну и, конечно, нельзя забывать о том, что благодаря теплоизоляционным стеклам можно сберечь тепло в помещении, соответственно, уменьшатся затраты на отопление.
Таблица 4: поглощение энергии
Какие еще величины нужно принимать во внимание?
- Коэффициент G — показывает, какое количество энергии пропускает материал в пределах волн 300-2500 нм. Чтобы определить его, нужно подсчитать прямое пропускание солнечной энергии и вторичную теплоотдачу, которая попадает в помещение и становится результатом длинноволнового излучения и конвекции.
- TL — светопроницаемость. Ее подсчитывают для волн, длина которых находится в пределах 380-780 нм.
- R — индекс цветопередачи. Он указывает на способность стекла передавать цвет. Если данный индекс имеет значение более 90, цветопередача считается хорошей.
- Пропускание ультрафиолетовых лучей (длина волн – 280-380 нм).
- S — селективность. Показатель высчитывается на основе данных о светопроницаемости и коэффициенте пропускания энергии.
- Показатель поглощения энергии — указывает, какое количество энергии излучения преобразуется в тепловую энергию, соответственно, насколько увеличивается температура стеклопакета.
О причинах возникновения конденсата вы можете прочитать в нашем материале: https://veka.ua/spravochnik/articles/windows/pochemu-zapotevayut-plastikovye-okna/
Также вы можете ознакомиться с продуктовыми предложениями, которые можно заказать в вашем городе у партнеров VEKA.
