Що таке точка роси і температура «мокрого» термометра
Запітніле вікно взимку, роса на траві вранці, краплі на пляшці, яку щойно дістали з холодильника – усе це прояви одного явища. І в кожного з них є конкретна температура, за якої воно починається – це точка роси.
Під час вимірювання параметрів повітря разом із його температурою та відносною вологістю часто визначаються ще два показники – температура точки роси (Dew Point, Dew) і температура «мокрого» («вологого») термометра (WBT, Wet Bulb Temperature). Обидва значення пов'язані з вмістом водяної пари у повітрі, але описують різні фізичні явища й використовуються для різних задач.
Температура точки роси (Dew)
Точка роси – це температура, до якої потрібно охолодити повітря, щоб водяна пара в ньому почала конденсуватися у вигляді крапель води. Простими словами – це межа, після якої з'являється роса, туман або конденсат на поверхнях.
Якщо температура поверхні нижча за точку роси:
- на вікнах з'являються краплі води,
- на стінах утворюється волога,
- можливе виникнення грибка чи корозії металу.
Розберемо на прикладі. Якщо в кімнаті +22°C і 60% RH, точка роси становить приблизно 14°C. Це означає, що будь-яка поверхня, холодніша за 14 градусів, почне «пітніти» – скло, укіс, металева труба, зовнішній кут стіни. Якщо повітря досушити до 45% RH, тоді точка роси опуститься до 9,5°C, і те саме вікно вже не запотіє. Саме тому причиною запотілих шибок взимку не завжди є «погані вікна». Часто причиною є зависока вологість у приміщенні.
Показник точки роси широко використовується:
- у вентиляції та кондиціонуванні,
- під час зберігання продукції на складах,
- у будівництві для оцінки ризику конденсації в стінах,
- під час фарбувальних і сушильних робіт.
Окремо варто знати правило 3 градусів, яке діє під час лакофарбових робіт. Згідно з міжнародними стандартами (ISO 8502-4, ISO 12944, ASTM D3276), температура поверхні під час підготовки, нанесення й висихання фарби має бути щонайменше на 3°C вищою за точку роси. Інакше під шаром фарби залишиться невидима плівка сконденсованої вологи і покриття відшарується або під ним почнеться корозія. Тому маляри та антикорозійники вимірюють не лише вологість, а й температуру самої поверхні.
Чим вища відносна вологість повітря, тим ближче точка роси до фактичної температури. Іншими словами: якщо температура повітря дорівнює температурі точки роси, відносна вологість становить 100% RH. І навпаки – у сухому повітрі точка роси низька: за +20°C і 40% RH вона становить лише близько 6°C.
Ще один нюанс: якщо точка роси опускається нижче 0°C, водяна пара переходить одразу в тверду фазу – і замість роси на поверхні утворюється іній.
Температура «мокрого» термометра (WBT)
Температура «мокрого» термометра – це температура, яку показує термометр із зволоженим датчиком при обдуві повітрям. Вона завжди нижча або дорівнює звичайній температурі повітря й залежить від інтенсивності випаровування вологи.
Фізичний сенс простий: коли вода випаровується, вона охолоджує поверхню. Чим сухіше повітря, тим активніше випаровування й тим нижчий показник WBT. У насиченому вологою повітрі (100% RH) випаровування припиняється і WBT дорівнює температурі повітря.
Це той самий механізм, завдяки якому людину охолоджує піт. Тому WBT добре пояснює, чому +30°C у вологому кліматі переносяться важче, ніж +35°C у сухому: коли повітря вологе, піт майже не випаровується, і тіло втрачає головний спосіб охолодження. З цієї ж причини випарні охолоджувачі повітря ефективні в сухому кліматі й майже марні у вологому.
Цей параметр застосовується:
- у системах кондиціонування та вентиляції,
- для розрахунку теплового навантаження,
- у промислових сушильних процесах,
- в аграрному секторі та метеорології.
У чому різниця
Найкоротше формулювання таке:
- Точка роси відповідає на питання «коли волога випаде на поверхню» – тобто показує ризик конденсату, плісняви й корозії;
- WBT відповідає на питання «наскільки повітря здатне охолоджуватися випаровуванням» – тобто показує ефективність випарного охолодження й теплове навантаження на людину.
Як розраховується точка роси та WBT
Для орієнтовних розрахунків температури точки роси часто використовують наближену формулу Магнуса, яка базується на температурі повітря та відносній вологості:
Dew = (b × γ) / (a − γ)
γ = (a × T / (b + T)) + ln(RH / 100)
де:
T – температура повітря, °C;
RH – відносна вологість, %;
ln – натуральний логарифм;
a = 17,27, b = 237,7 °C.
Формула дає достатньо точний результат для побутових і технічних задач (похибка близько ±0,4°C у діапазоні температур від 0 до 60°C і вологості від 1 до 100% RH) та використовується в багатьох електронних калькуляторах і вимірювальних приладах.
Температура «мокрого» термометра (WBT) визначається складніше – за психрометричними залежностями між температурою, вологістю та випаровуванням води. На практиці для наближеного розрахунку часто використовують емпіричну апроксимацію Стулла, яка дає похибку близько ±0,3°C за нормального атмосферного тиску.
Підсумок
Обидва параметри допомагають точніше оцінити стан повітря, ніж просто температура чи вологість окремо. Точка роси підказує, чи не випаде конденсат на холодних поверхнях і чи можна зараз фарбувати, зберігати продукцію, чи час просушити приміщення. WBT показує, наскільки ефективно працює випарне охолодження. Саме тому сучасні термогігрометри часто відображають значення Dew і WBT одночасно з базовими показниками мікроклімату.
