Формула для расчета влажности воздуха: все тонкости

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:

ρ_п = (M/RT)*p_п

где ρ_п - плотность водяного пара, кг/м3; M - молярная масса воды, кг/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль*К); T - температура, К; p_п - парциальное давление пара, Па.

Преобразуем это уравнение, учитывая, что абсолютная влажность выражается в г/м3. Получаем формула влажность воздуха для расчета:

ρ_п = 216,7*e^(-5415/T)*p_п

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 p_п и давление насыщенного пара p_н при данной температуре:

φ = (p_п/p_н)*100%

Для прикидочных расчетов используют упрощенную формулу, основанную на разности температур воздуха t и точки росы t_d:

φ ≈ 100% - 5%(t - t_d)

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.