Влажность воздуха - один из важнейших параметров микроклимата, влияющий на самочувствие и работоспособность людей. Давайте разберемся, какие бывают типы влажности, как ее измерять и рассчитывать с помощью специальных формул. Узнаем тонкости определения оптимальной влажности для кондиционирования помещений. Погрузимся в физику этого процесса!
Абсолютная и относительная влажность воздуха: определение понятий
Абсолютная влажность - это количество водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. Обычно абсолютную влажность выражают в граммах на кубический метр (г/м3). Этот показатель напрямую зависит от температуры: чем выше температура воздуха, тем больше влаги он может вместить.
Относительная влажность показывает, насколько воздух насыщен водяным паром. Она равна отношению абсолютной влажности к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах. Если воздух полностью насыщен паром, относительная влажность равна 100%.
Преимущество абсолютной влажности в том, что она дает прямое количественное значение. Но для оценки комфортности микроклимата чаще используют относительную влажность.
Измерение влажности воздуха
Для измерения влажности воздуха используются специальные гигрометры. Самые распространенные из них:
- Психрометр Августа - механический прибор с двумя термометрами. Один замеряет температуру воздуха, второй имеет увлажненный резервуар - по их показаниям рассчитывается влажность.
- Аспирационный психрометр Ассмана работает по тому же принципу, но имеет вентилятор для прокачки воздуха. Дает более точные результаты.
- Современные электронные гигрометры с датчиками температуры и влажности. Минус - необходима регулярная поверка.
Также используются конденсационный, химический и другие методы измерения.
Формула влажность воздуха для расчета абсолютной влажности
Для нахождения абсолютной влажности можно воспользоваться уравнением состояния Клапейрона-Менделеева для водяного пара:
ρп = (M/RT)*pп
где ρп - плотность водяного пара, кг/м3; M - молярная масса воды, кг/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль*К); T - температура, К; pп - парциальное давление пара, Па.
Преобразуем это уравнение, учитывая, что абсолютная влажность выражается в г/м3. Получаем формула влажность воздуха для расчета:
ρп = 216,7*e(-5415/T)*pп
где T - температура в градусах Цельсия. Таким образом, зная температуру воздуха и парциальное давление водяного пара, по этой формуле можно рассчитать абсолютную влажность.
Формула относительной влажности воздуха и ее вывод
Для расчета относительной влажности воздуха необходимо знать давление насыщенного пара при данной температуре. Оно сильно зависит от температуры - чем выше температура, тем больше давление насыщенного пара.
Точка росы - это температура, при которой водяной пар в воздухе становится насыщенным. При дальнейшем понижении температуры происходит конденсация избыточного пара.
Относительную влажность можно выразить через парциальное давление водяного пара pп и давление насыщенного пара pн при данной температуре:
φ = (pп/pн)*100%
Для прикидочных расчетов используют упрощенную формулу, основанную на разности температур воздуха t и точки росы td:
φ ≈ 100% - 5%(t - td)
Таблицы и графики для расчета влажности воздуха
Для упрощения расчетов влажности используют специальные таблицы значений и графики. Рассмотрим некоторые из них.
При кондиционировании воздуха важно поддерживать оптимальную влажность в помещении. Она зависит от назначения помещения и регламентируется нормативами.
Как избежать ошибок при измерении и расчетах влажности
Чтобы получить точные данные о влажности воздуха, следует:
- Проверять исправность гигрометров
- Выбирать репрезентативную точку замера
- Учитывать перепады температур
- Корректно интерпретировать результаты
Психрометрические таблицы
Психрометрические таблицы позволяют определить влажность воздуха при известных значениях температуры сухого и влажного термометров психрометра. В таблицах приводятся значения температур по вертикали и горизонтали. На их пересечении находится искомое значение относительной или абсолютной влажности.
Номограмма для расчета влажности
Номограмма - это график, позволяющий находить неизвестную величину по двум или трем известным. Для определения влажности используют номограмму с осями температуры сухого и влажного термометров. Проведя линию через известные точки, находим искомое значение влажности.
Электронные калькуляторы и справочники
Существуют специализированные калькуляторы влажности - электронные устройства или компьютерные программы. Они позволяют быстро рассчитать влажность по введенным данным о температуре и давлении.
Также используются электронные справочники и таблицы значений давления насыщенного пара, упрощающие расчеты.
В интернете доступно множество сервисов для расчета влажности воздуха. Достаточно ввести известные данные в форму, и калькулятор выдаст результат. Удобно использовать на смартфонах и планшетах прямо на месте замеров.
Нормы влажности для различных помещений
Для обеспечения комфортных условий влажность воздуха в помещениях должна соответствовать определенным нормативам:
- Офисы, административные - 40-60%
- Жилые комнаты в квартирах - 30-60%
- Больничные палаты - 40-60%
- Музеи, архивы - 50-60%
Оборудование для увлажнения и осушения воздуха
Для регулирования влажности применяют:
- Увлажнители воздуха - повышают влажность испарением воды
- Осушители воздуха - понижают влажность с помощью абсорбентов или охлаждения
Правильный подбор оборудования важен для эффективного кондиционирования.
