Топовая баня
Назад

Точка росы в печи

Опубликовано: 26.03.2020
0
0

Откуда вода в дыме

Казалось бы, какое отношение это имеет к котлу,
тем более, котлу на пеллетах? Дело в том, что при сжигании даже
абсолютно сухих пеллет или древесины в любом другом виде образуется некоторое
количество воды. Полностью сухая древесина в своем составе содержит около 6 %
водорода по массе, при сгорании которого образуется вода.

Реальное топливо содержит
некоторое количество воды, очень влажные отходы (щепа, опилки от свежеспиленного дерева)
содержат значительное количество воды (до половины веса, иногда и более). Водород
содержит в своем составе большинство видов топлива, в том или ином количестве.

Точка росы в стене с наружным утеплением

Воздух в окружающей среде всегда включает в свой состав водяной пар, концентрация которого зависит от многих факторов. Внутри зданий пар выделяют люди и другие живые организмы. Также он поступает во внутренне пространство от различных повседневных процессов – стирки, глажки, уборки, приготовления еды и так далее.

Снаружи процент влаги в атмосфере находится в зависимости от погодных условий. Причем наполнение воздуха парами располагает своим пределом, при достижении которого следует процесс конденсации влаги и зарождения тумана.

В этот момент воздушная смесь впитывает в себя максимальное количество пара и ее относительная влажность составляет 100%. Последующее насыщение ведёт к возникновению тумана – мелких капелек воды в атмосфере.

Когда не окончательно насыщенная парами воздушная масса (влажность менее 100%) контактирует с поверхностью, чья температура на несколько градусов ниже его собственной, то конденсат образуется даже без тумана.

Дело в том, что воздух при разной температуре может вместить различное количество пара. Чем выше температура, тем больше влаги он может поглотить. Поэтому, когда воздушная смесь с относительной влажностью 80% соприкасается с более прохладным предметом, то она резко охлаждается, предел ее насыщения снижается, а относительная влажность достигает 100%.

Тогда и происходит выпадение конденсата, то есть появляется точка росы. Именно это явление можно наблюдать ранним летним утром на траве. На заре почва и трава еще холодные, а солнце быстро нагревает воздух, его влажность у земли быстро достигает 100% и выпадает роса. Процесс конденсации сопрягается с выделением тепловой энергии, которая была потрачена ранее на парообразование. Поэтому роса быстро сходит.

Таким образом, температура точки росы – переменная величина, которая зависит от относительной влажности и температуры воздуха в определенный момент. Чтобы определить точку росы и ее температуру применяют различные измерители — термогигрометры, психрометры и тепловизоры.

Точка росы зависит от относительной влажностью воздуха. Чем она выше, тем ближе ТР к фактической температуре воздуха. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой.

Точка росы в строительстве необходима для того, чтобы понимать, соответствует ли степень утепления стен тому, чтобы не образовывался конденсат.

При значениях точки росы более 20 °С ощущается физический дискомфорт, воздух кажется душным; более 25 °С люди с болезнями сердца или дыхательных путей подвергаются опасности. Но такие значения достигаются очень редко даже в тропических странах.

Паропроницаемость – это параметр, демонстрирующий, какое количество водяного пара может пропустить через себя определенная разновидность материала за установленный промежуток времени. К проницаемым относят все строительные материалы с открытыми порами – бетон, минеральная вата, кирпич, дерево, керамзит. Говорят, что дома, возведенные из них, «дышат».

Точка росы в печи

В обычных и утепленных стенах всегда есть условия для формирования точки росы. Однако данное явление не возникает в конкретном месте стены. Со временем условия с обеих сторон конструкции меняются, поэтому и точка росы в стене перемещается. В строительстве это явление называется «зоной возможной конденсации».

Предлагаем ознакомиться  Запил стропил на вальмовой крыше

Поскольку несущие конструкции проницаемы, то они могут самостоятельно избавляться от выделяющейся влаги, при этом значимость имеет обустройство вентиляции с обеих сторон. Не зря утепление стен минеральной ватой снаружи делается вентилируемым, ведь точка росы тогда перемещается в утеплитель. Если все сделано правильно, то влага, которая выделяется внутри минеральной ваты, сквозь поры уходит из нее и уносится потоком вентиляционного воздушного потока.

Поэтому важно обустраивать хорошую вентиляцию в жилых помещениях, поскольку она выводит не только вредные вещества, но и лишнюю влагу. Стена мокнет лишь в одном случае: когда конденсация происходит постоянно и в течение длительного времени, а влаге деться некуда. В нормальных условиях материал просто не успевает напитаться водой.

Современные полимерные утеплители почти не пропускают пар, поэтому при теплоизоляции стен их лучше размещать снаружи. Тогда необходимая для конденсации температура будет внутри пенопласта или пенополистирола, но пары к этому месту не доберутся, а потому и увлажнения не возникнет. И наоборот, утеплять полимером изнутри не стоит, поскольку точка росы останется в стене, а влага станет выходить на стыке двух материалов.

Пример такой конденсации – окно с одним стеклом в зимнее время, оно не пропускает пары, поэтому на внутренней поверхности образуется вода.

Внутреннее утепление рационально выполнять при таких условиях:

  • стена достаточно сухая и относительно теплая;
  • утеплитель должен быть паропроницаемым, чтобы выделяющаяся влага могла выйти из конструкции;
  • в здании должна хорошо функционировать система вентиляции.

Практика показывают, что предпочтительнее обустраивать термозащиту сооружения с его внешней стороны. Тогда больше шансов на то, что ТР окажется в зоне, которая не допустит конденсации влаги внутри помещения.

alt

Таким образом, точка росы в строительстве стен присутствует всегда, однако если правильно рассчитать количество образующейся влаги и использовать правильный утеплитель при изоляции стен снаружи, то зону конденсации удастся сместить. В результате, внутри помещения влага проступать не будет.

  1. Точка росы внутри стены, находится ближе к ее наружной грани и не доходит до центра стены – внутри стена сухая, все хорошо.
  2. То же, но точка росы ближе к внутренней грани стены, чем центр стены – в этом случае, если резко понизится наружная температура воздуха, стена изнутри будет мокрой какое-то время, около нескольких дней. Сколько именно – зависит от водопоглощения и паропроницаемости материала стен. Например, у керамического кирпича эти параметры отличные, морозы отступят, и влага выйдет. Но какое-то время, как сказано выше, стенка мокрой будет.
  3. Самый ужасный вариант – точка росы на внутренней поверхности стены. Скорее всего, всю зиму стена будет мокрая, все зависит от того, сколько пара в помещении. Нельзя же постоянно держать форточки открытыми зимой.
  1. Точка росы внутри утеплителя – нормальный вариант, толщина утеплителя правильная, теплотехнический расчет верный, стена внутри сухая, а утеплитель отдаст влагу наружу при изменении температуры и влажности воздуха
  2. Если расчет неверный или изменились параметры – утеплитель поврежден и т.п., то точка росы будет находится внутри стенового материала, а не в слое утеплителя. Последствия – как для неутепленной стены по пунктам 2 и 3.
Предлагаем ознакомиться  Баня с беседкой на маленьком участке

Поверхность конденсата смещается внутрь, и варианта опять три:

  1. Точка росы между слоем утеплителя и серединой стены. Если резко похолодает – точка росы сместится на их границу. Стена будет сухой.
  2. Точка росы за слоем утеплителя, внутри стены – стена будет сырой всю зиму.
  3. Точка росы внутри утеплителя – всю зиму утепляющий слой будет впитывать образующийся конденсат.

Когда выпадает роса

Хорошо видно образование конденсата на теплообменных поверхностях котла в процессе запуска. Можно видеть границы водяной рубашки.
Температура воды в котле на момент съемки 20 °С, топливо – пеллеты.

Итак, дымовые газы содержат некоторое количество влаги, которая может
выпасть в виде росы, если газы будут охлаждены ниже определенной температуры. Эта
температура определяется долей водяного пара в смеси газов. Чем больше водяного пара,
тем выше точка росы.

Температура точки росы зависит от многих параметров, вида топлива,
его влажности, избытка воздуха. Что касается отходов древесины, то точка росы меняется
в процессе работы котла из-за изменения избытка воздуха при неравномерностях в подаче
топлива, и из-за естественного разброса влажности древесины.

В основном при температурах
выше 50-60 градусов в подавляющем большинстве случаев конденсации не происходит.
Это означает что для гарантированной работы котла без образования конденсата необходима
температура обратной воды в котел равная или выше 60 °С.

если дохнуть
на оконное стекло – оно запотевает, хотя пара от дыхания не видно (при определённой температуре и влажности).
При работе на маловлажном топливе количество конденсата может быть не велико и его появление не заметно,
хотя холодные стенки теплообменных поверхностей будут покрыты слоем влаги.

При работе на влажном топливе,
с малым избытком воздуха количество конденсата может быть значительным (например, для котла 1.2 МВт – 200-300 л/час).
Такой механизм образования реализуется при температуре смеси газов выше точки росы, при контакте с холодной поверхностью.

Точка росы в печи

Иная картина наблюдается при охлаждении всего объема газов до температуры ниже точки росы.
Такое происходит зимой в мороз при дыхании, при появлении видимого пара у труб где в теплую погоду его видно
не было. Здесь при охлаждении газа вода конденсируется в мельчайшие капельки, которые образуют туман.

Дымосос не соединен пока с трубой. На срезе выходного патрубка газы прозрачны.
В месте где газы омывали трубу видна намерзшая “шуба”, на улице минус 25 °С.

Чем опасен конденсат

Основную опасность конденсат представляет для металлических
поверхностей. Пленка воды сама по себе достаточно активно взывает коррозию,
более того в этой воде растворяются различные соединения из дымовых газов, что
в условиях относительно высокой температуры приводит к очень высокой скорости
коррозии.

Особенно опасно образование конденсата при работе на топливах содержащих
серу (даже в минимальных количествах). Оксиды серы, растворяясь в воде, образуют
серную кислоту, очень мало летучую и агрессивную. Такие условия работы способны
уничтожить котел за весьма короткий срок (один сезон).

На стенки покрытые конденсатом прилипают
частички золы и у носа топлива, со временем образуются трудноудалимые отложения, под
коркой которых непрерывно протекает коррозия. Часто конденсат образуется не в котле,
а в дымовой трубе в холодное время года.

Конденсат стекает по стенкам трубы вниз,
постепенно намерзая на них. Через некоторый промежуток времени намерзшими слоями
или столбом жидкости сечение дымохода трубы перекрывается. Особенно чувствительны
к температурам ниже точки росы котлы с высоким КПД, у которых температура уходящих
газов не многим выше температуры конденсирования.

Предлагаем ознакомиться  Черновой потолок по деревянным балкам: как сделать в частном доме, чем подшить, монтаж ОСБ

Паропроницаемость строительных материалов

Приведем ниже в таблице коэффициенты паропроницаемости строительных материалов

Чтобы микроклимат в доме был нормальным, при конструировании стеновых «пирогов» учитывают как толщину каждого слоя, так и его свойства водопоглощения и паропроницаемости. Слои пирога должны располагаться таким образом и иметь такие толщины, чтобы паропроницаемость увеличивалась изнутри – наружу. Это «правило паропроницаемости» лучше соблюдать. Иначе – два варианта:

  1. Плохая вентиляция и высокая влажность в доме – значит, можно получить точку росы в неположенном месте, и как результат сырость и плесень с грибком на стенах, а возможны и разрушения стен.
  2. Внутри дома влажность небольшая, а вентиляция организована – никаких вредных последствий для микроклимата от нарушения правила не будет, если не считать вредное влияние влаги на материал стен.

Все это так, точку росы учитывать надо, поскольку она фактор риска. Но степень этого риска – зависит от реального, фактического количества сконденсированной в стене воды и от свойств материала стены. Чем меньше водопоглощение у стенового материала, то есть чем меньше он впитает влаги, тем меньше ему грозит разрушение при замерзании и расширении в порах этой влаги.

Кирпичные хрущевки стоят уже более 60 лет, а разрушатся и не думают, хотя по теплотехническим расчетам у них в стенах конденсат. Керамический кирпич имеет хорошие характеристики по морозостойкости, морозы заканчиваются, и кирпич влагу отдает в воздух. Но надо помнить, что стены у хрущевок – толщиной полметра.

Формула расчета точки росы

alt

Сначала 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 вычислим 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, результат наших вычислений Тр = 12,93167 °С.

alt

Расчет точки росы по формулам очень сложный. Лучше воспользоваться готовыми таблицами.

Рассчитать точку росы можно и нужно, для этого не обязательно штудировать науку теплотехнику. Можно считать по калькуляторам из инета, вполне достойным, работающим на основе теплотехнических формул и базы данных характеристик материалов. Лучше, конечно, доверить окончательный расчет профессионалам.

Приведем таблицу с возможностью расчета температуры точки росы.

Дышащие стены

По вопросу дыхания стен. Возможно, этот вопрос относится не столько к строительной физике, сколько к идеологии? Были когда-то щелястые окна, они обладали чудесной паропроницаемостью, да и стены дышали вовсю. При этом за отопление не нужно было отдавать хорошую часть зарплаты. Сегодня ситуация иная, причем давно – вопрос энергосбережения для частного дома стоит ребром.

Укоренившиеся фразеологизмы вида – энергосберегающий дом, энергоэффективный стройматериал – уже говорят о многом. Возможно, стены дома должны держать тепло, а дыхание должна обеспечить грамотно организованная вентиляция? Маркетологи ведь умеют рассказывать сказки, и о дыхании домов, отрастивших жабры благодаря инновационным стройматериалам… тоже.

Как избавиться

Помимо хорошо утепленной уличной трубы для работы высокоэффективного котла необходимо
выполнение второго условия: температура обратной воды должна быть не ниже 50-60 °С.
Этого можно достичь применением специальных схем подключения котла. Более подробно разобраны
несколько вариантов подключения, на примере системы отопления коттеджа, изложена в статье на
нашем сайте: «Система отопления коттеджа».

, ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector