Sprężarki i narzędzia

Ciśnieniowy punkt rosy sprężonego powietrza – definicja i tabela

ciśnieniowy punkt rosy
W skrócie

Ciśnieniowy punkt rosy (PDP, z ang. pressure dew point) to temperatura, w której para wodna zawarta w sprężonym powietrzu zaczyna się skraplać – przy rzeczywistym ciśnieniu roboczym instalacji. Im niższy ciśnieniowy punkt rosy, tym suchsze powietrze. Wartość ta mówi, do jakiej temperatury można schłodzić przewody i odbiorniki, zanim pojawi się w nich woda. Osuszacze ziębnicze zapewniają zwykle PDP +3°C, a adsorpcyjne –20°C, –40°C lub –70°C. Wymagany punkt rosy określają klasy normy ISO 8573-1 – od klasy 6 (≤ +10°C) do klasy 1 (≤ –70°C).

Co to jest ciśnieniowy punkt rosy?

Powietrze atmosferyczne zawsze zawiera parę wodną. Gdy sprężarka zasysa powietrze i zmniejsza jego objętość, para wodna zostaje „ściśnięta” razem z nim – a ponieważ powietrze o danej temperaturze może pomieścić tylko określoną ilość wilgoci, jej nadmiar zamienia się w wodę. Ten sam mechanizm działa przy schładzaniu: im chłodniejsze powietrze, tym mniej pary wodnej może utrzymać.

Punkt rosy to temperatura, do której trzeba schłodzić powietrze, aby para wodna zaczęła się skraplać. Ciśnieniowy punkt rosy to ta sama wartość, ale wyznaczona przy ciśnieniu roboczym sprężonego powietrza – np. 7 bar – a nie przy ciśnieniu atmosferycznym. To właśnie on decyduje, czy w instalacji sprężonego powietrza pojawi się kondensat.

Zasada ciśnieniowego punktu rosy w instalacji sprężonego powietrza Sprężone powietrze o ciśnieniowym punkcie rosy +3°C płynie rurą. Na odcinku w ogrzewanej hali o temperaturze +20°C rura pozostaje sucha. Na odcinku na zewnątrz budynku przy –10°C temperatura rury spada poniżej punktu rosy i w rurze skrapla się woda. Hala ogrzewana: +20°CNa zewnątrz: –10°C Rura: +20°C > PDP +3°C ✓ powietrze pozostaje suche Rura: –10°C < PDP +3°C ✗ woda skrapla się w instalacji sprężone powietrze 7 bar, PDP +3°C (osuszacz ziębniczy)
Kondensat pojawia się tam, gdzie temperatura przewodu lub odbiornika spada poniżej ciśnieniowego punktu rosy.

Ciśnieniowy a atmosferyczny punkt rosy – czym się różnią?

Gdy sprężone powietrze rozpręża się do ciśnienia atmosferycznego, para wodna „rozrzedza się” razem z nim – jej ciśnienie cząstkowe spada. Dlatego to samo powietrze ma przy ciśnieniu atmosferycznym znacznie niższy punkt rosy niż pod ciśnieniem. To częsta pułapka przy porównywaniu ofert osuszaczy: wartość podana jako „atmosferyczny punkt rosy” wygląda lepiej, choć powietrze jest dokładnie tak samo suche.

Ciśnieniowy i atmosferyczny punkt rosy przy 7 bar Termometr temperatur od +10 do –80°C. Dla ciśnienia 7 bar ciśnieniowy punkt rosy +3°C odpowiada atmosferycznemu około –21°C, –20°C odpowiada około –40°C, –40°C odpowiada około –57°C, a –70°C odpowiada około –83°C. +10°C0°C–20°C–40°C–60°C–80°C Ciśnieniowy (7 bar)Atmosferyczny +3°C –20°C –40°C –70°C ≈ –21°C ≈ –40°C ≈ –57°C ≈ –83°C osuszacz ziębniczy adsorpcyjny –40
To samo powietrze ma przy ciśnieniu atmosferycznym znacznie niższy punkt rosy niż pod ciśnieniem 7 bar (nadciśnienie). Wartości obliczone z prężności pary wodnej, zaokrąglone.

Tabela: ciśnieniowy punkt rosy a atmosferyczny punkt rosy

Poniższa tabela pozwala przeliczyć ciśnieniowy punkt rosy na atmosferyczny dla typowych ciśnień roboczych (nadciśnienie). Wartości obliczono na podstawie prężności pary nasyconej (nad wodą powyżej 0°C, nad lodem poniżej 0°C) i zaokrąglono do 1°C.

Ciśnieniowy punkt rosyAtmosferyczny przy 4 barAtmosferyczny przy 7 barAtmosferyczny przy 10 bar
+10°Cok. –11°Cok. –16°Cok. –19°C
+7°Cok. –13°Cok. –18°Cok. –21°C
+3°Cok. –16°Cok. –21°Cok. –24°C
–20°Cok. –36°Cok. –40°Cok. –43°C
–40°Cok. –53°Cok. –57°Cok. –59°C
–70°Cok. –80°Cok. –83°Cok. –85°C
Jak czytać karty osuszaczy: wartość „punkt rosy –20°C” bez dopisku może oznaczać zarówno ciśnieniowy, jak i atmosferyczny punkt rosy – a przy 7 bar to różnica jak między osuszaczem ziębniczym a adsorpcyjnym. Zawsze sprawdź, czy chodzi o PDP (pressure dew point) i przy jakim ciśnieniu podano wartość.

Tabela: punkt rosy a zawartość wody w powietrzu

Punkt rosy jednoznacznie określa, ile pary wodnej może zawierać powietrze. Poniżej maksymalna zawartość wody w 1 m³ powietrza w stanie nasycenia (w warunkach punktu rosy):

Punkt rosyZawartość wody [g/m³]Typowa sytuacja
+40°Cok. 51gorące powietrze za sprężarką, przed chłodnicą końcową
+30°Cok. 30powietrze za chłodnicą końcową sprężarki
+20°Cok. 17,2powietrze bez osuszania w ciepłej hali
+10°Cok. 9,4granica klasy 6 wg ISO 8573-1
+3°Cok. 5,9osuszacz ziębniczy
0°Cok. 4,8granica zamarzania kondensatu
–20°Cok. 0,88osuszacz adsorpcyjny, klasa 3
–40°Cok. 0,12osuszacz adsorpcyjny, klasa 2
–70°Cok. 0,003osuszacz adsorpcyjny, klasa 1

Dla przykładu: sprężarka o wydajności 1 m³/min pracująca przez 8 godzin w hali o temperaturze 20°C i wilgotności 70% zasysa z powietrzem ok. 5–6 litrów wody. Większość z niej wykrapla się w chłodnicy końcowej i zbiorniku, a resztę musi usunąć osuszacz – w przeciwnym razie trafi do instalacji.

Klasy czystości ISO 8573-1 – wymagany punkt rosy

Norma ISO 8573-1 (w Polsce PN-ISO 8573-1) określa klasy czystości sprężonego powietrza dla trzech zanieczyszczeń: cząstek stałych, wody i oleju. Klasę zapisuje się w formacie [A:B:C], gdzie B to klasa wilgotności. Dla klas 1–6 kryterium jest właśnie ciśnieniowy punkt rosy.

Klasa wody (B)Ciśnieniowy punkt rosyTypowy sposób uzyskania
0wg specyfikacji użytkownika, ostrzej niż klasa 1specjalne systemy osuszania
1≤ –70°Cosuszacz adsorpcyjny (wersja –70)
2≤ –40°Cosuszacz adsorpcyjny
3≤ –20°Cosuszacz adsorpcyjny lub membranowy
4≤ +3°Cosuszacz ziębniczy
5≤ +7°Cosuszacz ziębniczy
6≤ +10°Cosuszacz ziębniczy, prosty układ
7–9kryterium: zawartość wody ciekłej (od ≤ 0,5 do ≤ 10 g/m³)tylko separacja kondensatu, bez osuszania

Metodę pomiaru wilgotności sprężonego powietrza opisuje część 3 tej normy – ISO 8573-3.

Jaki ciśnieniowy punkt rosy dają różne osuszacze?

Ciśnieniowy punkt rosy osiągany przez różne typy osuszaczy na tle klas ISO 8573-1 Skala od +10 do –75°C. Osuszacz ziębniczy daje około +3 do +7°C, odpowiadając klasom 4–5. Osuszacz membranowy daje zwykle od –20 do –40°C. Osuszacz adsorpcyjny daje –20, –40 lub –70°C, odpowiadając klasom 3, 2 i 1. +10°C0°C–20°C–40°C–60°C–70°C ciśnieniowy punkt rosy (im dalej w prawo, tym suchsze powietrze) kl. 6 5 4 kl. 3 kl. 2 kl. 1 ZiębniczyMembranowyAdsorpcyjny +3…+7°C zwykle –20…–40°C –20–40–70
Typowe ciśnieniowe punkty rosy osiągane przez osuszacze i odpowiadające im klasy wilgotności ISO 8573-1.

Osuszacz ziębniczy – PDP +3°C

Schładza sprężone powietrze w wymienniku z czynnikiem chłodniczym, wykrapla wodę i odprowadza ją przez spust kondensatu. Nie może zejść poniżej ok. 0°C, bo kondensat zamarzłby w wymienniku – dlatego standardem jest PDP +3°C (klasa 4) lub +5…+7°C (klasa 5). To najtańsze i najpopularniejsze rozwiązanie dla instalacji wewnątrz ogrzewanych budynków.

Osuszacz adsorpcyjny – PDP –20, –40 lub –70°C

Powietrze przepływa przez złoże adsorbentu (np. żel krzemionkowy, aktywny tlenek glinu, sita molekularne), które wiąże parę wodną. Dwie kolumny pracują naprzemiennie: jedna osusza, druga się regeneruje – na zimno (częścią osuszonego powietrza) albo na gorąco (podgrzanym powietrzem). Standardem jest PDP –40°C (klasa 2), a wersje specjalne osiągają –70°C (klasa 1).

Osuszacz membranowy

Wilgoć dyfunduje przez ścianki pęczka membran z włókien kapilarnych. Osuszacz nie potrzebuje zasilania elektrycznego, ale zużywa część powietrza do przepłukiwania. Najczęściej obniża punkt rosy o określoną liczbę stopni względem punktu rosy na wlocie i sprawdza się przy małych przepływach i punktowym osuszaniu.

Jaki ciśnieniowy punkt rosy dla jakiego zastosowania?

Zasada praktyczna: ciśnieniowy punkt rosy powinien być co najmniej ok. 10 K niższy niż najniższa temperatura, jaką mogą osiągnąć przewody, armatura lub odbiorniki sprężonego powietrza. Taki zapas zaleca m.in. amerykańska norma ANSI/ISA-7.0.01 dla powietrza zasilającego aparaturę kontrolno-pomiarową.
ZastosowanieZalecany PDPUzasadnienie
Ogólne zastosowania warsztatowe, narzędzia pneumatyczne w ogrzewanej hali+3°C do +7°Ctemperatura przewodów nie spada poniżej ok. 10–15°C
Przewody prowadzone na zewnątrz budynku lub w nieogrzewanych halach–20°C do –40°Czimą temperatura rur spada poniżej zera – woda zamarza i blokuje instalację
Lakiernie+3°C (minimum), często –20°Ckrople wody i wilgoć powodują wady powłok
Aparatura kontrolno-pomiarowa, zawory sterującemin. 10 K poniżej najniższej temperatury otoczeniawoda i lód blokują siłowniki i elementy sterujące
Przemysł spożywczy i farmaceutyczny (kontakt z produktem)zwykle –40°Csucha atmosfera ogranicza rozwój mikroorganizmów
Transport pneumatyczny proszków higroskopijnych–20°C do –40°Cwilgoć powoduje zbrylanie i zatykanie rurociągów
Elektronika, laboratoria, procesy specjalne–40°C do –70°Cnawet śladowa wilgoć wpływa na jakość procesu

Wymagany punkt rosy wpływa też na dobór sprężarki – osuszacze adsorpcyjne z regeneracją na zimno zużywają zwykle kilkanaście procent osuszonego powietrza do regeneracji, co trzeba doliczyć do zapotrzebowania. Wymaganą wydajność całego układu policzysz w kalkulatorze wydajności sprężarki.

O czym świadczy ciśnieniowy punkt rosy?

Ciśnieniowy punkt rosy to jeden z najważniejszych wskaźników stanu instalacji sprężonego powietrza. Stabilna, niska wartość oznacza, że osuszacz pracuje prawidłowo. Wzrost PDP to sygnał ostrzegawczy:

  • Przeciążony osuszacz – przepływ powietrza większy niż nominalny, np. po rozbudowie sprężarkowni bez wymiany osuszacza.
  • Za wysoka temperatura na wlocie – niesprawna chłodnica końcowa sprężarki albo gorące pomieszczenie sprężarkowni; osuszacz dostaje więcej wilgoci, niż zaprojektowano.
  • Zużyty lub zawilgocony adsorbent – złoże traci zdolność wiązania wody, np. po zalaniu olejem lub kondensatem.
  • Niesprawny spust kondensatu – woda wykroplona w osuszaczu ziębniczym wraca do strumienia powietrza.
  • Awaria układu chłodniczego – ubytek czynnika, zabrudzony skraplacz, zbyt wysoka temperatura otoczenia.
  • Otwarty bypass – część powietrza omija osuszacz.

Ciśnieniowy punkt rosy a temperatura – na co wpływa?

Ciśnieniowy punkt rosy to nie jest temperatura sprężonego powietrza. Powietrze o PDP +3°C może mieć w rurze temperaturę 25°C – ważne jest tylko, aby nic w instalacji nie było chłodniejsze niż +3°C. Na osiągany punkt rosy wpływają z kolei temperatury pracy:

  • Temperatura powietrza na wlocie do osuszacza – im wyższa, tym więcej wody i tym gorszy PDP. Osuszacze dobiera się dla warunków odniesienia (zwykle ok. 35°C na wlocie, 25°C otoczenia, 7 bar) i przelicza współczynnikami korekcyjnymi producenta.
  • Temperatura otoczenia – osuszacz ziębniczy w gorącym pomieszczeniu gorzej oddaje ciepło i podnosi PDP.
  • Ciśnienie robocze – przy wyższym ciśnieniu ten sam osuszacz uzyskuje nieco lepszy punkt rosy, a spadek ciśnienia na instalacji obniża PDP za osuszaczem.
  • Najniższa temperatura w instalacji – to ona decyduje, jakiego PDP potrzebujesz (patrz zasada praktyczna 10 K).

Jak mierzy się ciśnieniowy punkt rosy?

Ciśnieniowy punkt rosy mierzy się pod ciśnieniem roboczym, najczęściej bezpośrednio za osuszaczem lub w krytycznym punkcie instalacji. Stosuje się:

  • czujniki pojemnościowe (polimerowe) – najpopularniejsze, do ciągłego monitoringu za osuszaczami ziębniczymi i adsorpcyjnymi,
  • czujniki z tlenkiem glinu – do bardzo niskich punktów rosy (–60°C i niżej),
  • higrometry z lustrem chłodzonym – metoda referencyjna, stosowana w laboratoriach i przy wzorcowaniu.

Czujnik montuje się w komorze pomiarowej z niewielkim upustem powietrza, tak aby nie mierzyć „martwej” strefy. W osuszaczach adsorpcyjnych pomiar PDP może sterować regeneracją (tzw. regeneracja zależna od punktu rosy), co pozwala znacząco ograniczyć zużycie powietrza regeneracyjnego przy niepełnym obciążeniu.

FAQ – ciśnieniowy punkt rosy

Co to jest ciśnieniowy punkt rosy?

To temperatura, w której para wodna zawarta w sprężonym powietrzu zaczyna się skraplać, wyznaczona przy rzeczywistym ciśnieniu roboczym instalacji. Im niższy ciśnieniowy punkt rosy, tym suchsze powietrze.

Czym różni się ciśnieniowy punkt rosy od atmosferycznego?

Atmosferyczny punkt rosy dotyczy powietrza rozprężonego do ciśnienia atmosferycznego i jest zawsze niższy. Przy 7 bar ciśnieniowy punkt rosy +3°C odpowiada atmosferycznemu ok. –21°C, a –40°C odpowiada ok. –57°C.

Jaki ciśnieniowy punkt rosy daje osuszacz ziębniczy?

Zwykle +3°C, co odpowiada klasie 4 wg ISO 8573-1. Prostsze modele dają +5…+7°C (klasa 5). Osuszacz ziębniczy nie zejdzie poniżej ok. 0°C, bo kondensat zamarzłby w wymienniku.

Kiedy potrzebny jest punkt rosy –40°C?

Gdy przewody biegną przez miejsca, gdzie temperatura spada poniżej zera, w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, przy transporcie pneumatycznym proszków higroskopijnych oraz w procesach wrażliwych na wilgoć. Taki punkt rosy zapewnia osuszacz adsorpcyjny.

Jaki punkt rosy dla instalacji na zewnątrz zimą?

Co najmniej ok. 10 K poniżej najniższej spodziewanej temperatury przewodów. Przy mrozach do –20°C oznacza to PDP ok. –30°C, w praktyce osuszacz adsorpcyjny –40°C.

Jaka klasa ISO 8573-1 odpowiada punktowi rosy +3°C?

Klasa 4 wilgotności. Klasa 1 to ≤ –70°C, klasa 2 ≤ –40°C, klasa 3 ≤ –20°C, klasa 5 ≤ +7°C, a klasa 6 ≤ +10°C.

O czym świadczy wzrost ciśnieniowego punktu rosy?

Najczęściej o przeciążeniu lub awarii osuszacza: zbyt dużym przepływie, za wysokiej temperaturze powietrza na wlocie, zużytym adsorbencie, niesprawnym spuście kondensatu, problemie z układem chłodniczym albo otwartym bypassie.