Metoda Psychometryczna Pomiaru Wilgotności: Zasada Działania i Zastosowanie

Szczegóły: Opublikowano: 12. March 2026

W powietrzu, którym oddychamy, znajdują się cząsteczki pary wodnej. Mikroskopijne drobiny silnie oddziałują na wszystkie organizmy żywe i materiały. Nadmiar wody sprzyja powstawaniu korozji, procesów gnilnych i namnażaniu się bakterii. Przesuszone powietrze osłabia zaś płuca ludzi i zwierząt, wywołuje też skurcz drewna.

Jak zachować optymalną wilgotność powietrza? Wystarczy użyć higrometru.

Co to jest higrometr?

Higrometr - zwany także wilgotnościomierzem jest przyrządem służącym do wyznaczania zawartości wilgoci w powietrzu. Higrometr, nazywany też wilgotnościomierzem, to przyrząd, służący do mierzenia wilgotności powietrza. Nazwa pochodzi od z greckiego słowa hygros oznaczającego wilgotny, mokry. Nazwa tego miernika powstała ze zlepku dwóch greckich słów: hygrós, czyli mokry oraz métron - miara.

Historia higrometru

Pierwsze próby analizy zawartości pary wodnej w powietrzu podejmował już pół tysiąca lat temu Leonardo da Vinci. Za twórcę pierwszego higrometru uznawany jest Leonardo da Vinci, który w 1500 roku zbudował przyrząd składający się z kuli wełnianej zawieszonej na wadze, która zmieniała swój ciężar pod wpływem wchłoniętej wilgoci. Szczyt osiągnięć w dziedzinie badań nad wilgotnością powietrza przypada na wiek osiemnasty. Twórcą pierwszego higrometru był Szwajcar, Horace-Bénédict de Saussure, który opracował innowacyjny miernik wilgoci, wykorzystując ludzki włos. W dziewiętnastym wieku do pomiarów wilgotności w pomieszczeniach zaczęto również stosować tak zwany psychrometr Augusta.

Zasada działania higrometru

Higrometr wskazuje wilgotność względną powietrza, czyli stosunek ilości pary wodnej w powietrzu względem zawartości pary wodnej w stanie nasycenia.

Przeczytaj także: Jak działa odwrócona osmoza?

Jak działa wilgotnościomierz elektroniczny?

Wewnątrz higrometru znajdują się 2 elektrody, oddzielone warstwą polimeru i osadzone na podłożu ze szkła lub krzemu. Ilość pary wodnej pochłoniętej w folii polimerowej zmienia właściwości elektryczne czujnika wilgotności i ma wpływ na zmianę jego pojemności. Zmiana pojemności jest proporcjonalna do zmiany wilgotności względnej i jest analizowana przez dalszą elektronikę i przekształcana na znormalizowany sygnał wyjściowy. Dzięki specjalnej konstrukcji i małej masie własnej pojemnościowych czujników wilgotności uzyskuje się bardzo krótkie czasy reakcji. Ponadto, są one w dużej mierze niewrażliwe na lekkie zabrudzenia i kurz. W celu ochrony przed kontaktem z powierzchniami, czujniki są zamknięte w obudowie z tworzywa sztucznego. Pojemnościowe metody pomiarowe stosowane są np. Standardowy zakres pomiarowy dla pojemnościowych czujników wilgotności to przede wszystkim 10 do 90 % RH.

Rodzaje higrometrów

Istnieje kilka rodzajów higrometrów. Mierniki różnią się metodą dokonywania pomiaru. Mogą one wykorzystywać właściwości materiałów albo zjawisko parowania wody wskutek oddziaływania temperatury.

Włosowe: Tradycyjny, najstarszy typ higrometru. Konstrukcja urządzenia opiera się na specyficznych właściwościach włosa ludzkiego lub końskiego. Obecnie wykorzystuje się również włókna syntetyczne lub bawełniane. Włókna te - pod wpływem wilgoci - zmieniają swoją długość. Wskazówka, pokazująca na podziałce odczyt, połączona jest z włosem lub włóknem i reaguje na zmianę jego długości. Niewątpliwą zaleta higrometru tego typu jest prosta i tania budowa, która dodatkowo jest odporna na uszkodzenia. Higrometry te cechują się dosyć dużym marginesem błędu mogącym wynosić nawet 7%.
Kondensacyjne: Higrometry tego typu mają kształt metalowego lub szklanego naczynia. Naczynie to jest schładzane. Wilgotność powietrza w higrometrach kondensacyjnych obliczana jest na podstawie temperatury, przy której para wodna skrapla się na elementach urządzenia. Mając dane temperatury punktu rosy, ciśnienia atmosferycznego i używając tabeli, można wyliczyć wilgotność powietrza. Do samych obliczeń wykorzystać można specjalnie do tego stworzone kalkulatory internetowe.
Elektrolityczne: Są obecnie najczęściej wykorzystywaną grupą urządzeń do pomiaru wilgotności. Higrometry elektrolityczne są dokładne i proste w użyciu. Dzięki temu są często używane we wszelkiego rodzaju nawilżaczach, systemach ogrzewania i klimatyzacji. Urządzenia te bardzo precyzyjnie określają wilgotność powietrza w oparciu o specjalny czujnik, który wychwytuje zmiany w oporności oraz przewodności.
Psychrometry: Budowa tego typu urządzenia opiera się na dwóch termometrach (tzw. „suchym” i „mokrym”). Termometr mokry ma zbiorniczek na rtęć obłożony łatwo chłonącym wilgoć materiałem. Wykorzystuje on zjawisko hamowania parowania przez powietrze wilgotne i przyspieszania go przez powietrze suche. Im wyższa wilgotność powietrza, tym niższą temperaturę wskazuje termometr mokry.

Psychrometry - zasada działania

Psychrometr składa się zasadniczo z dwóch niezależnych czujników temperatury, z których jeden jest stosowany jako czujnik temperatury "wilgotny", a drugi jako czujnik temperatury "suchy". Czujnik temperatury wilgotności jest otoczony chłonną tkaniną nasączoną wodą. W zależności od temperatury lub wilgotności krążącego powietrza, pewna ilość pary wodnej jest uwalniana przez odparowanie poprzez niezbędny przepływ powietrza. Powoduje to zauważalne schłodzenie powierzchni wilgotnego termometru (temperatura mokrej główki). W tym samym czasie za pomocą drugiego czujnika temperatury mierzona jest temperatura powietrza otoczenia (temperatura "sucha").

Temperatura mokrego termometru to najniższa temperatura, do jakiej można schłodzić ciało przy pomocy parowania w danej wilgotności powietrza i ciśnieniu atmosferycznym. Aby ją odczytać, termometr należy zmoczyć, a następnie umieścić w strumieniu powietrza. Metoda ta służy do tego, by określić poziom wilgotności.

Gdy wilgotność względna wynosi 100%, temperatura termometru suchego i mokrego nie różni się. Przy pomocy psychrometru i starannej obsługi można przeprowadzić dokładne pomiary wilgotności powietrza. Na przykład psychrometry aspiracyjne według Assmanna są stosowane jako uznane na całym świecie urządzenia referencyjne i kontrolne. Wbudowany wentylator z uzwojeniem sprężynowym zapewnia średnią stałą prędkość przepływu powietrza ok. 3 m/s, które przepływa wokół termometrów. Ocenę przeprowadza się ręcznie za pomocą tabeli lub panelu graficznego psychrometru. Oprócz psychrometrów aspiracyjnych dostępne są również różne wersje wykresów.

Przeczytaj także: Zasada Działania Metody Karbidowej

Zakres zastosowania większości psychrometrów mechanicznych z termometrami szklanymi jest ograniczony do zakresu temperatur pomiaru ≤ 60 °C. Psychrometry elektryczne umożliwiają rozszerzenie zakresu zastosowań. Pomiar temperatury "mokrej" i "suchej głowicy" odbywa się za pomocą termometrów oporowych Pt-100.

Psychometryczna metoda pomiarowa jest niewrażliwa na inne metody pomiaru wilgotności i dlatego w dużym stopniu umożliwia pomiary w brudnych, zawierających rozpuszczalniki i agresywnych gazach. Dzięki znanej od ponad stu lat psychrometrycznej metodzie pomiaru zrealizowano prostą i ekonomiczną metodę pomiaru wilgotności. Niezawodne pomiary ciągłe wymagają jednak spełnienia specyficznych dla danego zastosowania kryteriów. Na przykład wystarczająca wentylacja i nawilżanie, jak również konserwacja urządzeń pomiarowych.

Parametry wilgotności powietrza

Nowoczesne higrometry mogą mierzyć wiele zróżnicowanych parametrów związanych z wyznaczaniem wilgotności powietrza.

Wilgotność względna: Oznaczana jest symbolem RH i podawana w procentach. Określa proporcje masy pary wodnej (znajdującej się w danej objętości powietrza) do masy pary, która nasyca tę objętość w tej samej temperaturze.
Wilgotność bezwzględna: Podawana jest w gramach i opisywana symbolem dv. Jest to masa pary wodnej zawarta w 1 m³.
Wilgotność właściwa: Podawana jest w gramach (g) i opisywana symbolem r. Jest to masa pary wodnej wyrażona w gramach przypadająca na 1 kg powietrza.
Temperatura punktu rosy: Podawana w stopniach Celsjusza i oznaczana symbolem Td.

Większość higrometrów elektronicznych, obok wskazań dotyczących wilgotności powietrza, wskazuje również jego temperaturę.

Zastosowanie higrometru

Urządzenia do pomiaru wilgotności względnej powietrza znajdują obecnie bardzo szerokie zastosowanie w wielu branżach. Kontrola poziomu wilgotności w powietrzu to obecnie również standard w obiektach muzealnych i galeriach. Czujniki poziomu wilgoci coraz częściej znaleźć też można w domach prywatnych i mieszkaniach. Instalacje inteligentne, złożone z systemów wentylacji oraz czujników temperatury i wilgotności, pozwalają utrzymać w pomieszczeniach mikroklimat przyjazny ludzkim płucom (40-60% wilgotności).

Przeczytaj także: Zasada działania oczyszczalni Brixa

Od stopnia wilgotności panującej w naszym otoczeniu zależy bardzo wiele czynników. Zależy od niego nie tylko prawidłowy wzrost roślin, ale także nasze samopoczucie. Nieodpowiednia wilgotność może doprowadzić do wymiernych strat w magazynach produktów żywnościowych, archiwach, laboratoriach, muzeach itp. Higrometr może być przydatnym urządzeniem kontrolującym wilgotność powietrza w domu lub mieszkaniu. Komfortowa wilgotność względna powietrza, w której człowiek najlepiej się czuje powinna oscylować między 40% a 60% RH. Wilgotność na tym poziomie jest optymalna dla zdrowia, ale także odpowiednia dla mebli i innych elementów wyposażenia znajdujących się w pomieszczeniach. Zbyt suche powietrze w pomieszczeniach jest bardzo niekomfortowe, powoduje uczucie suchości w ustach, nosie oraz drapanie w gardle oraz trudności w oddychaniu. Zbyt suche powietrze powoduje także procesy wpływające na niszczenie np. Niekorzystny klimat wewnątrz pomieszczeń sprzyja rozwojowi pleśni oraz grzybów.

Zalecane wartości temperatury i wilgotności powietrza w pomieszczeniach

Zalecane wartości temperatury i wilgotności powietrza wewnątrz pomieszczeń wentylowanych i klimatyzowanych, które są przeznaczone do stałego przebywania ludzi ustala w Polsce norma PN78/B-03421.

przy niskim tempie metabolizmu (np. szycie, pisanie na maszynie): temperatura powietrza zimą 20-22°C, latem 23-26° C, wilgotność względna latem 40-55%, maksymalna prędkość ruchu powietrza zimą 0,2 m/s, latem 0,3 m/s.
przy średnim tempie metabolizmu (np. wbijanie gwoździ, tynkowanie) temperatura powietrza zimą 18-20°C, latem 20-23°C, wilgotność względna latem 40-60%, maksymalna prędkość ruchu powietrza zimą 0,2 m/s, latem 0,4 m/s.
przy wysokim tempie metabolizmu (np. przenoszenie ciężkich przed-miotów) temperatura powietrza zimą 15-18 °C, latem 18-21°C, wilgotność względna latem 40-60%, prędkość ruchu powietrza zimą maksymalnie 0,3 m/s, latem 0,6 m/s.

Gdzie zamontować higrometr?

Decydując się na montaż czujnika wilgotności, warto zastanowić się nad optymalnym miejscem dla jego umiejscowienia. Lokalizacja higrometru ma spore znaczenie dla uzyskania precyzyjnych pomiarów, które są kluczowe dla utrzymania zdrowego klimatu w naszym domu lub biurze.

Wybierając miejsce montażu, pamiętaj, że czujnik nie powinien być wystawiony bezpośrednio na promienie słoneczne, ani umieszczony blisko źródeł ciepła jak kaloryfery czy piece. Poszukując optymalnego miejsca, skup się na pomieszczeniach, gdzie spędzasz najwięcej czasu lub gdzie precyzyjny pomiar wilgotności jest szczególnie istotny - może to być sypialnia, salon, pomieszczenia z roślinami, czy też miejsca przechowywania żywności.

Metody Pomiarowe Wilgotności Materiałów

Pomiary wilgotności odgrywają istotną rolę w wielu dziedzinach przemysłu, ponieważ zawartość wody znacząco wpływa na fizyczne i chemiczne właściwości różnych materiałów. Kontrolowanie wilgotności w procesach produkcji i przetwarzania jest często konieczne ze względów ekonomicznych.

Zawartość wody w ciałach stałych definiuje się dwojako:

Stosunek masy wody do masy materiału suchego (wilgotność bezwzględna, zawartość wilgoci).
Stosunek masy wody do całkowitej masy badanej substancji (wilgotność względna).

Obydwa te parametry wyrażane są procentowo.

Główne Metody Pomiarowe

Do głównych metod pomiarowych stosowanych w urządzeniach można zaliczyć:

Metoda Elektrooporowa: Polega na pomiarze zjawisk elektrycznych zachodzących w materiałach porowatych w zależności od stopnia ich zawilgocenia. Ponieważ odczyty pomiaru dotyczą tylko powierzchni materiału, a nie jego struktury, ich wyniki są obarczone błędami pomiarowymi. Mierniki wykorzystywane w tych metodach wskazują bezpośrednio wilgotność masową materiału lub wielkość bezwymiarową. Przy odczytywaniu wyników pomagają załączone do urządzeń tabele lub krzywe, które interpretują wynik, uzależniając go od rodzaju mierzonego materiału. Systemy te są pomocne, gdy nie można pobrać dużej liczby próbek. Są też stosunkowo wygodne i proste w obsłudze oraz umożliwiają dokonanie szybkiego odczytu.
Metoda Mikrofalowa: Jest jedną z bardziej zaawansowanych i cechujących się dużą dokładnością metod pomiarowych. Mierząc przesunięcie fazowe i stopień tłumienia fali elektromagnetycznej w danym materiale oraz wykorzystując zależność tych parametrów od masy wody, można wyznaczyć zawartość wilgoci. Jeżeli długość fali oraz grubość próbki są stałe, to tłumienie zależy jedynie od dielektrycznych właściwości materiału.
Bezkontaktowy Pomiar Neutronowy: Neutronowa metoda pomiaru wilgotności polega na spowalnianiu szybkich neutronów przez atomy wodoru. Masa neutronu jest w przybliżeniu równa masie atomu wodoru. Inne jądra atomowe są 10-200 razy cięższe.
Kontaktowy Pomiar Pojemnościowy: Każdy materiał ma swoją stałą dielektryczną, którą mierzą czujniki pojemnościowe. Dla lepszego zrozumienia zasady działania, można przedstawić bardzo uproszczone wyjaśnienie: woda ma względną stałą dielektryczną około 80, w większości innych materiałów jest to od około 1 do 10.

Osuszanie Budynków - Metody

Osuszanie budynku polega na zmniejszeniu poziomu zawilgocenia ścian, aby umożliwić właściwą jego eksploatację. Dostępnych jest wiele metod osuszania budynków - od naturalnych po te, wykorzystujące interferencje magnetyczne. Warto pamiętać, iż podczas osuszania budynków trzeba przestrzegać kilku zasad. Należy do nich m.in. Odnosi się głównie do przegród, które uległy awarii lub zalaniu po powodzi, a mają sprawne izolacje przeciwwilgociowe lub izolacje przeciwwodne.

Naturalne Osuszanie: Skuteczność naturalnego osuszania budynków zależy w istotny sposób od prędkości przepływu powietrza przy osuszanej powierzchni. Można ją poprawić za pomocą dmuchaw, wentylatorów lub wytworzenia przeciągu, a także poprzez zmniejszenie wilgotności względnej powietrza przy przegrodzie oraz podniesienie temperatury powierzchni przegrody w stosunku do temperatury otoczenia.
Osuszanie za Pomocą Absorberów Wilgoci: Ta metoda osuszania budynków polega na umieszczeniu w nawierconych wcześniej otworach perforowanych woreczków zawierających związki chemiczne o dużej absorpcji wilgoci. Wymienia się je po upływie ok. jednego miesiąca - jest to bowiem czas wystarczający, aby absorber wchłonął wilgoć.
Osuszanie Gorącym Powietrzem: Do sposobów nieinwazyjnego osuszania w budynkach zalanych lub zawilgoconych technologicznie ścian należy podwyższenie temperatury przegród (najczęściej poprzez podniesienie temperatury powietrza w pomieszczeniu), z jednoczesnym wymuszeniem ruchu powietrza. Do osuszania gorącym powietrzem stosuje się nagrzewnice elektryczne, olejowe lub nagrzewnice gazowe, które gwarantują przepływ powietrza w granicach 260-840 m³/h i temperaturę wydmuchiwanego powietrza na poziomie 50-250°C.
Osuszanie Kondensacyjne: Wilgotne powietrze z uszczelnionego uprzednio pomieszczenia wysysane jest przez wentylator i podawane na parownik. Nadmiar pary wodnej z powietrza zostaje zabrany w postaci kondensatu (wody) do zainstalowanego zbiornika, wyposażonego w pompkę, umożliwiającą odprowadzanie wody do kanalizacji.
Osuszanie Absorpcjne: Osuszanie absorpcyjne to zjawisko fizyczne polegające na odbieraniu wody z materiałów przez otaczające je osuszone powietrze i doprowadzeniu ich do tzw. wilgotności sorpcyjnej (równowagowej). Zasada działania polega więc na pochłanianiu wody z zasysanego powietrza i, poprzez doprowadzenie do tzw. pasażu powietrznego, utworzeniu dwóch stref pracy - w jednej następuje absorpcja wody w obracającym się filtrze (średnio 10 razy na godzinę), a w drugiej regeneracja i aktywne osuszanie powietrza.
Termoiniekcja: W nawiercone rzędowo otwory hydrofobowe wprowadza się prętowe grzałki termowentylacyjne (najczęściej o średnicy od 16 do 22 mm), które dostarczają do przegrody suche powietrze o określonej temperaturze i przepływie, powodujące spadek jej wilgotności rzędu 3% na dobę.
Osuszanie Mikrofalowe: Generatory stosowane w technice mikrofalowej służą do szybkiego suszenia wybranych fragmentów ścian, stropów lub posadzek. Energia mikrofalowa pojawia się w murach obiektu, dlatego że generator przystawiony do ściany, emitując szybkozmienne pole elektromagnetyczne, nie jest obojętny dla zawartej w kapilarach ścian wody.
Iniekcja Grawitacyjna: Rzadko obecnie stosowana metoda osuszania budynków. Otwory trzeba wykonać od strony zewnętrznej ku górze. Ich średnica powinna wynosić 3-5 cm, a głębokość sięgać od 2/3 do 3/4 grubości muru. Tworzy się je w dwóch rzędach w układzie naprzemiennym.
Interferencja Magnetyczna: Nieinwazyjne osuszanie budynków metodą interferencji magnetycznej, inaczej zwaną magneto-kinetyczną, pozwala zabezpieczyć budynek przed podciąganiem kapilarnym wody z gruntu (wilgocią kapilarną).

Wpływ wilgotności na drewno

Drewno jest materiałem anizotropowym o złożonej budowie fizycznej i chemicznej. Jego właściwości znacznie różnią się w zależności od gatunku, a także siedliska, warunków wzrostu, wilgotności i położenia na pniu poszczególnych elementów. Pod wpływem modyfikacji warunków zewnętrznych zmienia się przede wszystkim wilgotność drewna, a w efekcie jego wymiary. Wynika to z jego kurczenia się lub pęcznienia, na które wpływ ma głównie budowa mikroskopowa i błony komórkowe. Nierównomierna kurczliwość poszczególnych składników anatomicznych powoduje zmiany o charakterze nieizotropowym.

Przykłady higrometrów dostępnych na rynku

Obecnie na rynku możemy wybierać w wielu modelach higrometrów. Biorąc pod uwagę postęp technologiczny oraz popularyzację systemów klimatyzacji i wentylacji, jaki dokonał się na przełomie ostatnich lat istotne jest zapewnienie parametrów komfortu cieplnego. W tym kontekście pomiar i kontrola wilgotności staje się sprawą ważną i istotną.

Termohigrometr VOLTCRAFT HY-10 TH to niewielki ręczny przyrząd do pomiaru temperatury powietrza i względnej wilgotności powietrza.
Higrometr testo 605-H1 to mały, poręczny i precyzyjny termohigrometr.
Termohigrometr Testo 635-1 jest pomocny przy pomiarze wilgotności powietrza, materiałów, punktu rosy i ciśnienia w instalacji sprężonego powietrza oraz wilgotności na sufitach i ścianach.
Termohigrometr testo 610 to dokładny, niezwykle poręczny miernik wilgotności.

Przedstawione modele to tylko kilka przykładów higrometrów z bogatej oferty profesjonalnych urządzeń do pomiaru warunków środowiskowych. Należy pamiętać, aby podczas doboru typu higrometru wziąć pod uwagę system regulacji wilgotności powietrza (zakres pomiarów oraz rozdzielczość) oraz parametry powietrza, jakie mają panować w pomieszczeniu lub prowadzonym procesie technologicznym. Należy również zwrócić uwagę na świadectwo wzorcowania. Wzorcowanie daje gwarancję dokładności wskazań, zwiększając jednak przy tym cenę urządzenia.

tags: #metoda #psychometryczna #wilgotność #zasada #działania