Kalkulator punktu rosy w ścianie online

O obliczaniu punktu rosy

Kalkulator punktu rosy ocenia ryzyko kondensacji międzywarstwowej wilgoci w wielowarstwowej przegrodzie budowlanej według uproszczonej metody stacjonarnej typu Glaser. Wynik jest przedstawiany w postaci wykresów rozkładu temperatury oraz ciśnienia cząstkowego pary wodnej na grubości przegrody.

Obliczenia są przydatne do porównywania wariantów układu warstw ściany lub dachu. Pomagają zrozumieć, w której warstwie lub na której granicy warstw przy zadanych warunkach wewnętrznych i zewnętrznych może wystąpić strefa kondensacji.

Obliczanie pola temperatury

Opór cieplny warstwy. Dla każdej warstwy na podstawie jej grubości $d$ (przeliczonej na metry) i przewodności cieplnej $\lambda$ oblicza się opór cieplny:

gdzie $d_i$ to grubość warstwy w metrach, a $\lambda_i$ to przewodność cieplna materiału w W/(m·K).

Opory przejmowania ciepła. W celu uwzględnienia wymiany ciepła na granicach przegrody z powietrzem stosuje się standardowe opory przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej $R_{si}$ i zewnętrznej $R_{se}$:

Całkowity opór cieplny. Całkowity opór cieplny przegrody określa wzór:

Temperatura na granicach warstw. Temperatura na każdej granicy warstw $T(x)$ jest wyznaczana proporcjonalnie do skumulowanego oporu cieplnego od powierzchni wewnętrznej do danej granicy, przy zadanych temperaturach wewnętrznej $T_{in}$ i zewnętrznej $T_{out}$:

gdzie $R_{cum}(x)$ to skumulowany opór cieplny od środowiska wewnętrznego do współrzędnej $x$.

Ciśnienie pary wodnej nasyconej

Dla każdego punktu przegrody na podstawie jego temperatury $T(x)$ określa się maksymalne możliwe ciśnienie pary wodnej w powietrzu porowym bez kondensacji — ciśnienie pary nasyconej $E_{sat}(T(x))$ w Pa. Zależność $E_{sat}(T)$ przyjmuje się z ogólnie stosowanej funkcji nasycenia względem temperatury.

Obliczanie ciśnienia cząstkowego pary wodnej

Ciśnienie cząstkowe na granicach. Po stronie pomieszczenia i po stronie zewnętrznej ciśnienie cząstkowe pary wodnej określa się na podstawie wilgotności względnej $\varphi$ oraz ciśnienia nasycenia w odpowiedniej temperaturze:

Opór dyfuzyjny warstwy. Dla każdej warstwy na podstawie grubości $d_i$ i przepuszczalności pary wodnej $\delta_i$ oblicza się opór dyfuzyjny:

gdzie $\delta_i$ jest podawana w mg/(m·h·Pa). Wtedy $Z_i$ wyraża się w (m²·h·Pa)/mg.

Opory przejmowania pary. Stosuje się stałe dodatki do całkowitego oporu w celu uwzględnienia przyściennych warstw powietrza przy powierzchniach przegrody:

Całkowity opór dyfuzyjny. Całkowity opór dyfuzyjny przegrody:

Rozkład na grubości. Rzeczywiste ciśnienie cząstkowe pary $e(x)$ na każdej granicy warstw określa się liniowo na podstawie udziału skumulowanego oporu dyfuzyjnego:

Kryterium kondensacji

W dowolnym punkcie przegrody kondensacja pary wodnej jest możliwa, jeśli rzeczywiste ciśnienie cząstkowe $e(x)$ przekracza ciśnienie pary nasyconej w tej samej temperaturze:

Jeśli na jakimkolwiek odcinku przegrody ten warunek jest spełniony, odcinek ten stanowi strefę możliwej kondensacji.

Co oznacza strefa możliwej kondensacji na wykresie?

Jest to obszar przegrody, w którym obliczone ciśnienie cząstkowe pary wodnej jest większe lub równe ciśnieniu pary nasyconej w danej temperaturze ($e \ge E_{sat}$). Powietrze w porach materiału w tym obszarze jest przesycone wilgocią, co może prowadzić do skraplania się pary wodnej w ciecz (kondensacji).

Dlaczego ważne jest jednoczesne badanie temperatury i ciśnienia cząstkowego?

Kondensacja zależy od równowagi między ciepłem a wilgocią. Temperatura ściany określa maksymalne ciśnienie nasycenia $E_{sat}$ (czerwona krzywa), natomiast przepuszczalność pary i grubość warstw decydują o rzeczywistej prężności pary $e$ (zielona krzywa). Dopiero porównanie tych dwóch wykresów pozwala ocenić stan wilgotnościowy przegrody.

Dlaczego ryzyko kondensacji występuje najczęściej bliżej zimnej strony przegrody?

Bliżej powierzchni zewnętrznej temperatura ściany spada, co powoduje gwałtowny spadek ciśnienia pary nasyconej $E_{sat}$. Jeśli warstwy wewnętrzne ściany łatwo przepuszczają parę, a zewnętrzne ją zatrzymują, rzeczywiste ciśnienie cząstkowe pary $e$ spada wolniej niż $E_{sat}$, powodując przecięcie się linii.

Czy obliczenia te są w pełni dokładne dla rzeczywistego budynku?

Kalkulator korzysta z uproszczonej metody stacjonarnej Glasera (stałe warunki brzegowe). Jest ona idealna do szybkiego porównywania różnych wariantów ułożenia warstw ściany. W rzeczywistości temperatura i wilgotność stale się zmieniają, a na ścianę wpływa wiatr, słońce i deszcz, co uwzględniają bardziej zaawansowane modele niestacjonarne (np. EN 15026).

Jak zapobiec kondensacji wilgoci wewnątrz ściany?

Zgodnie z podstawową zasadą fizyki budowli, opór dyfuzyjny warstw w przegrodzie wielowarstwowej powinien maleć w kierunku od wewnątrz do zewnątrz (czyli przepuszczalność pary powinna rosnąć na zewnątrz), a opór cieplny powinien rosnąć ku stronie zewnętrznej. Pozwala to parze wodnej na swobodne uchodzenie na zewnątrz bez kumulowania się w zimnych strefach przegrody.