Теплый пол и конденсат на окнах. Условия выпадения конденсата на стеклопакетах
Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте . Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.
Введение
Исходные данные
Расчеты
Выводы
Введение наверх
Вопрос о вероятности появления конденсата на окнах в помещениях, отапливаемых исключительно теплыми полами, поднимается достаточно часто. Основной причиной сомнений заказчика является отсутствие под окном радиатора, создающего конвективный поток теплого воздуха вдоль остекления. Однако из опыта можно с уверенностью сказать, что отсутствие радиатора не обязательно приводит к появлению конденсата на окнах. Равно как и присутствие радиатора под окном — не залог отсутствия конденсата на стекле (достаточно посмотреть различные форумы).
Установка радиатора отопления под окном далеко не всегда представляется удобным или практичным даже в домах, отапливаемых исключительно радиаторами. Например, это очень не удобно в ванных, на лестницах, практически неосуществимо на кухне при расположении рабочей поверхности вдоль наружной стены с окном и в других подобных случаях. Расположение встраиваемого в пол конвектора под панорамными окнами или дверями также имеет недостатки: сложность уборки, травмоопасность, низкая тепловая эффективность при высокой цене самого прибора и его декоративной решетки.
Вместе с тем, вероятность появления конденсата на окнах можно оценить, используя объективные факторы: температуру и влажность внутреннего воздуха, температуру на улице, тепловое сопротивление конструкции окна, способ его установки и т.п.
Исходные данные наверх
Окно, как элемент конструкции здания, обладает таким важным параметром как сопротивление теплопередаче, который показывает (простыми словами) на сколько хорошо оно сохраняет тепло в доме. Окна отличаются от других элементов дома (стен, полов, перекрытий) в этом плане только тем, что типичные значения сопротивления теплопотерям у окна гораздо ниже. Если предельные значения сопротивления теплопередаче современных, теплых (и недешевых) окон редко превышают величину в То самая распространенная конструкция стены из газобетона с утеплением толщиной 50мм обладает сопротивлением теплопередаче уже около т.е. почти в 4 раза лучше сохраняет тепло. Если же говорить о недорогих окнах, то их сопротивление теплопередаче обычно составляет около Надо также отметить, что значения сопротивления теплопередаче оконных конструкций, которые можно получить у производителя окон, как правило, будут выше, чем в реальности у вашего конкретного окна, установленного в конкретный проем: сыграют роль краевые эффекты на откосах, самих стеклопакетах и монтажных швах.
Относительно низкие значения сопротивления теплопередачи окон в современных домах приводят к тому, что температура внутренней поверхности стекла при отрицательных уличных температурах снижается настолько, что становится ниже точки росы для внутреннего воздуха помещения: выпадает конденсат. Особенно обильно он выпадает в самых холодных зонах окна: краевые области внизу и по периметру стеклопакета, створки и т.п.
Существует достаточно простой способ рассчитать температуру внутренней поверхности оконных (и других) конструкций здания, зная температуру и влажность воздуха в комнате, температуру на улице и тепловое сопротивление конструкции окна:
Формула для расчета температуры поверхностей окна, обращенных внутрь помещения для оценки вероятности образования на них конденсата.
После того как мы получим различные значения температур на внутренней поверхности окон разных конструкций (обычных и энергосберегающих), мы сравним их со значениями температур точки росы для различных значений относительной влажности воздуха в доме (от 50 до 80%). Если температура поверхности окна равна или ниже этого значения (см. таблицу ниже), то возникает опасность появления конденсата на окне.
Таблица значений температур точки росы при различных значениях относительной влажности и температуры воздуха в помещении.
Расчеты наверх
Возьмем для сравнения два базовых варианта конструкции окна: “обычное“ окно с минимально допустимым текущими стандартами значением сопротивления теплопередаче в (двухкамерный стеклопакет или однокамерный стеклопакет с и-стеклом); и “улучшенное“ окно с коэффициентом теплопередаче в (двухкамерный стеклопакет с и-стеклами). Главной задачей этого сравнения будет показать принципиальные различия, возникающие при эксплуатации окон с точки зрения вероятности появления на них конденсата.
Просчитаем для этих двух вариантов конструкций окон температуры на их внутренних поверхностях при различных значениях уличной температуры и фиксированном значении температуры воздуха в комнате (+21°С). Сведём результаты расчетов в наглядные графики.
Зависимость температуры поверхности окна (сопротивление теплопередаче обращенной в помещение при различных температурах уличного воздуха. При температуре на улице в районе -18°С и ниже на окне начнется образование конденсата при относительной влажности воздуха в комнате 60% и выше.
Также можно отметить следующую закономерность: на каждый 1 градус понижения уличной температуры происходит уменьшение относительной влажности внутреннего воздуха на 1%, при которой наступает выпадение конденсата. Применительно к случаю, рассмотренному на графике выше, конденсат выпадет на окне при температуре на улице порядка -8°С и ниже, если относительная влажность воздуха в помещении составит 70% и выше.
Зависимость температуры поверхности окна (сопротивление теплопередаче обращенной в помещение при различных температурах уличного воздуха. При температуре на улице в районе -32°С и ниже на окне начнется образование конденсата при относительной влажности воздуха в комнате 60% и выше.
Т.о. выпадение конденсата на более «теплом», энергосберегающем окне при одном и том же значении относительной влажности воздуха в доме наступает при значительно более низкой температуре на улице. Для наглядности сравнения наложим оба графика друг на друга и добавим значения температур точек росы для типичных значений относительной влажности внутреннего воздуха (50%, 60%, 70% и 80%).
Сравнение оконных конструкций с различным сопротивлением теплопередаче
Видно например, что при относительной влажности в 70% появление конденсата на обычном стеклопакете наступает при уличной температуре в районе тогда как для более теплого энергосберегающего стеклопакета это происходит при
Выводы наверх
Практически всегда появление конденсата на окнах говорит о чрезмерно высокой влажности в доме (от 60% и выше), даже если речь идет об стандартных окнах с сопротивлением теплопередаче около В более теплых окнах (энергосберегающих) проблемы, как правило, наступают при относительной влажности воздуха в доме около 70% и выше.
Появление конденсата на окнах при относительной влажности воздуха в доме порядка 50% практически исключено при условии правильной установки и эксплуатации окон в диапазоне уличных температур до что для Минской области покрывает 99% времени продолжительности отопительного сезона.
Важные моменты, на которые стоит обратить при выборе, установке и эксплуатации окон в своем доме:
- Установка окон с высоким значением теплового сопротивления и выше).
- Правильная установка в оконный проем и регулировка фурнитуры окна (качественные монтажные швы, отступы, примыкания и прилегание створок).
- Эффективное утепление откосов окна (как снаружи, так и изнутри).
- Корректная работа системы вентиляции в доме (достаточный воздухообмен для удаления избытков влаги).
- Обеспечение свободной циркуляции воздуха в районе окна (неширокий подоконник, шторы, микропроветривание,…).
- Поддержание относительной влажности воздуха в помещениях дома на нормальном уровне (не выше
Если вам необходимо осуществить проектирование и монтаж инженерных систем для вашего дома в Минске и Минском районе; вы хотите получить консультации и выполнить монтаж системы отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции, встроенного пылесоса, выполнить электромонтажные работы; сделать необходимые расчеты и подобрать оборудование; либо вы столкнулись с трудностями при реализации ваших идей — мы будем рады вам помочь.
Потеют окна – причины и способы решения проблемы
ОТ РЕДАКЦИИ: Установка современных, в т. ч. энергосберегающих окон напрямую влияет на микроклимат в помещении и иногда приводит к возникновению проблем с запотеванием стекол. И хотя данный вопрос не относится напрямую к обсуждаемой теме номера, мы публикуем статью, которая позволит разобраться, в чем же причины этого явления и как его можно устранить.
П.Н. Васильев, специалист по установке ПВХ окон, создатель портала OknoSam (http://oknosam.ru), г. Новокузнецк, Кемеровская обл.
С приходом зимы увеличивается количество людей, задающих в интернете один и тот же поисковый запрос: почему потеют пластиковые окна. Тема эта действительно наболевшая и далеко не новая. Несмотря на широту освещения данного вопроса в глобальной путине, проблема запотевания окон остается актуальной и поднимается снова и снова. Ну, что ж, давайте попробуем еще раз вместе разобраться с причинами образования конденсата на стеклопакетах и подумаем, как можно справиться с этой проблемой.
Итак, Ваши пластиковые окна покрываются конденсатом. Предположим, что с представителями фирмы, установившей окна, Вы уже пообщались на эту тему и, сделав ревизию окна, они вежливо откланялись, оставив Вам заключение типа: изделие исправно, монтаж выполнен без нарушений, все проблемы из-за высокой влажности воздуха в помещении, слабом отоплении, плохой вытяжке и так далее. То есть фирма тактично отстранилась, оставив Вас один на один с Вашей проблемой. Я намеренно подчеркнул «Вашей», потому что это Вы сами, не зная того, нарушили климатический баланс в собственной квартире, пытаясь утеплить ее герметичными оконными и дверными блоками. Конечно, в немалой степени виноваты в этом и оконщики: именно они должны были предвидеть такую ситуацию, проанализировав особенности помещения, проинформировать Вас заранее о возможных последствиях и предложить какие-то дополнительные опции для снижения риска «запотевания» окон: 2-камерный стеклопакет, энергосберегающее стекло, пластиковую рамку в стеклопакете вместо алюминиевой, наполнение аргоном, узкий, не перекрывающий батарею, подоконник (вопреки Вашему желанию установить широкий ради цветов и ящиков с рассадой), утепленные откосы и т.д. Но это лишь малая часть мероприятий, призванных свести к минимуму возможность выпадения конденсата на пластиковых окнах. На самом деле, проблема эта комплексная, и требует серьезного профессионального подхода, чем, в принципе, оконная фирма не обязана заниматься. Однако, прежде чем обращаться в суд или бросаться на поиски экспертов по строительству и вентиляции, давайте попытаемся самостоятельно оценить ситуацию. Ведь часто бывает так, что устранить проблему удается «малой кровью», главное — найти ее истинную причину.
В 99% случаев образование конденсата на окнах — это следствие нарушения нормального воздухообмена (вентиляции) в помещении после установки пластиковых окон, которые превращают квартиру в закупоренную газовую камеру, отрезанную от внешней среды. Дело в том, что в любом жилом помещении обязательно должен происходить постоянный воздухообмен, т.е. замена загрязненного насыщенного влагой внутреннего воздуха свежим наружным.
Согласно проектам, по которым построено подавляющее большинство наших жилых домов, вентиляция в помещении должна происходить естественным образом, без применения механических вентиляторов: свежий воздух поступает в квартиру через неплотности оконных блоков, перемешивается с внутренним воздухом, вытягивается из комнат в коридор, направляется в санузел и на кухню, откуда выводится наружу через вентиляционный канал. Движение воздуха происходит естественным образом под действием температурных перепадов давления.
Обычные деревянные окна обеспечивают необходимый приток свежего воздуха даже при закрытых форточках. В отличие от них, пластиковые окна в закрытом состоянии пропускают через себя воздуха в 5-10 раз меньше нормы. После замены деревянных окон на пластиковые нарушается процесс естественной вентиляции, и движение воздуха в сторону вытяжки почти прекращается, так как вытяжка не может работать без притока, а приток исчез. Последствия очевидны: застойный воздух быстро насыщается углекислым газом и влагой, непрерывно выделяемой человеком, домашними животными, растениями, сохнущим на веревке бельем, испарениями из аквариума, стиральной машины, чайника и т.д. Все это приводит не только к ухудшению нашего самочувствия, но и появлению унылой картины — воды на окне.
Табл. 1. Температуры точки росы, для различных значений температуры
и относительной влажности воздуха в помещении:
Температура,
°С
Влажность, %
Прежде чем определить, какие меры мы будем предпринимать в сложившейся ситуации, давайте оценим состояние микроклимата в квартире, установившегося после замены окон:
- Первое, что нужно сделать — замерить температуру воздуха, т.е. убедиться в эффективности системы отопления. Замер делаем не у поверхности окна, не под потолком или у пола, а в центре комнаты, в которой находится проблемное окно. Результат ниже +20°C — это уже повод для беспокойства: Ваша система отопления работает недостаточно эффективно.
- Второе — делаем замер относительной влажности воздуха в помещении (так же в центре комнаты). Для этого понадобится специальный прибор — гигрометр. Комфортная и безопасная для здоровья человека относительная влажность воздуха при нормальной комнатной температуре 20-22°C — 50-55%, но такая влажность в квартире окажется критичной, если на улице похолодает хотя бы до -15°C: нижняя половина окна покроется конденсатом. Видимо поэтому в наших строительных нормативах (СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение 5) в качестве нормального уровня влажности в холодное время года прописаны другие цифры — 30-45%. При такой влажности зимой в нормально отапливаемом помещении выпадение конденсата на окнах не происходит. Если влажность окажется ниже 30%, создастся реальная опасность для Вашего здоровья. Выше 45% — плохо уже для окон: они начнут покрываться влагой.
В какой именно момент выпадет конденсат на поверхности окна, можно определить по табл. 1, приведенной выше. Здесь кроме температуры и относительной влажности воздуха имеется еще одна величина — точка росы — температура поверхности (в нашем случае поверхности стекла), выше которой конденсат на нее выпадать не будет. Если температура поверхности окажется ниже или равна точке росы, то конденсат на нее выпадет. При изменении одного из показателей микроклимата помещения (температуры воздуха или относительной влажности) точка росы меняет свое значение.
Предположим, что в данный момент относительная влажность в квартире 50%, а температура воздуха +20 °C. Судя по табл. 1, точка росы в этом случае будет равна 9,28 °C. Следовательно, конденсат сейчас может появиться на тех предметах, чья поверхность будет иметь температуру 9,28°C или ниже. Если на улице в это время мороз -18°C, то вполне вероятно, что по нижнему краю оконного стекла будет конденсироваться влага. Это закономерное явление, так как из-за высокой теплопроводности стекла именно стеклопакет является самым уязвимым для холода местом в конструкции окна, причем наиболее сильно остывает нижняя его часть и так называемая краевая зона — линия, идущая вдоль штапиков. В нашем примере показатели температуры на поверхности стеклопакета со стороны помещения будут примерно такими (рис. 1).
Рис. 1. Разброс температурных значений на поверхности стеклопакета со стороны помещения при температуре в помещении +20 °С и температуре наружного воздуха -18 °С
Участок стекла с температурой 10 °C может запотеть при относительной влажности примерно 52% и выше, участок с температурой 9 °C — при 49% и выше, участок с температурой 3,8 °C — при 34% и выше, участок с температурой 0,4°C — при 27% и выше. Следовательно, в нашем случае (влажность 50%) нижняя половина стеклопакета будет покрыта конденсатом.
Из вышеизложенного напрашивается следующий вывод: чтобы на стекле не появлялось конденсата, надо либо не допускать его остывания ниже точки росы, либо понижать влажность в помещении до нормальной (либо и то, и другое вместе).
Итак, физические причины проблемы «плачущих» окон мы определили: повышенная влажность и недостаточный прогрев стекла. Наметили мы и два метода борьбы с конденсатом: повышение температуры воздуха в помещении и понижение влажности. Теперь рассмотрим, как осуществить это на практике.
Повышение температуры
Повышая температуру воздуха в помещении, можно «помочь» окну прогреться изнутри, точнее, поднять температуру поверхности внутреннего стекла выше точки росы. Как этого добиться? Вряд ли я предложу Вам сейчас что-то новое: промыть (заменить) старые радиаторы отопления, стравить воздушные пробки из батарей, включить электрообогреватель, включить кондиционер в режиме нагрева, обеспечить доступ теплого воздуха к окну (убрать плотные шторы, снять лишние предметы с подоконника, в т.ч. цветы).
Понижение влажности
Понизить влажность до нормы можно, смешивая влажный воздух помещения с сухим уличным, т.е. путем проветривания квартиры. Вы, вероятно, спросите, как уличный воздух может быть суше домашнего, ведь его относительная влажность зимой составляет 70-90%, а в помещении — 50-60? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сделаем небольшой экскурс в теорию.
Кроме относительной влажности существует еще одно понятие — абсолютная влажность. Это — концентрация водяного пара в воздухе, выраженная в граммах на м 3 . Например, при комнатной температуре абсолютная влажность в норме составляет 8,65 г/м 3 . При определенных условиях (например, стирка, приготовление пищи) этот показатель может увеличиваться. Но воздух способен насыщаться влагой лишь до какого-то предела, выше которого избыточная влага начинает превращаться в воду. Максимальное насыщение зависит от окружающей температуры: у холодного воздуха этот порог ниже, у теплого — выше. Конкретные значения приведены в табл. 2.
Таким образом, абсолютная влажность бывает: фактической и максимально возможной при данной температуре.
Если разделить первое значение на второе и умножить на 100, мы получим относительную влажность. Например, если при +20 °C фактическая абсолютная влажность окажется 8,65 г/м 3 , а максимально возможная составляет 17,32 г/м 3 (см. табл. 2), то относительная влажность в этот момент будет 8,85/17,32*100 = 49,9% (примерно 50%).
Теперь представьте, если на улице будет мороз -20 °C, то абсолютная влажность за окном даже при максимальном насыщении составит не более 1,08 г/м 3 (см. табл. 2). В это время в квартире при +20 °C и относительной влажности 50% концентрация водяного пара в воздухе (абсолютная влажность) составляет примерно 9 г/м 3 . Если открыть окно на проветривание, то внешний воздух, попав внутрь, смешается с внутренним и нагреется до +20 °C. Теперь простая математика: смешиваем 2 куба воздуха — внутреннего и внешнего. Один содержит 9 г воды, второй — 1 г. В сумме в 2-х кубометрах воздуха окажется 10 г. воды. То есть на 1 м 3 теплого воздуха теперь будет приходиться 5 г воды. А это уже соответствует относительной влажности 30% (5/17,32*100 = 28,8). Таким образом, проветрив квартиру, мы осушили воздух с 50 до 30%.
Именно этот способ борьбы с повышенной влажностью и рекомендуют оконные фирмы своим клиентам: несколько раз в день приоткрывать створку на 10-15 минут. Согласитесь, это не только неудобно, но и бесполезно из-за кратковременности эффекта, а при морозах ниже -30 °C еще и чревато обмерзанием оконных уплотнителей (резинок) и деталей фурнитуры — окно после этого может просто не закрыться.
Так что же делать, если отказаться от периодических кратковременных проветриваний? Мы будем проветривать свое жилище правильно: мы вернем нашей квартире постоянный приток свежего воздуха, который исчез после замены окон на пластиковые. Обеспечив постоянный приток свежего воздуха и постоянное удаление «отработанного» воздуха через вытяжку, мы сможем восстановить систему естественной вентиляции и решить создавшуюся проблему. Для этого вообще не нужно будет открывать окна. Приток воздуха мы организуем с помощью специальных устройств — приточных клапанов, которые не только имитируют «продувание» старых деревянных окон, но и превосходят его, так как делают дозированным. Причем дозировать приток воздуха клапаны могут как автоматически, так и в ручном режиме, и совершенно не потребляя электроэнергии.
Табл. 2. Максимальное содержание воды в воздухе в зависимости от температуры:
