Wilgotność Powietrza: Tablice Wartości i Kluczowe Aspekty
- Szczegóły
Wilgotność powietrza określa zawartość pary wodnej w powietrzu. Para wodna pochodzi z parowania ze swobodnych powierzchni wodnych i lądowych (gruntu, roślinności...). Można to wyobrazić sobie jako różnicę ciśnienia w zamkniętej objętości powietrza i bez zmiany jego temperatury przed (p) i po całkowitym usunięciu z tej objętości znajdującej się pary wodnej (p').
Wilgotność Bezwzględna Powietrza
Wilgotność bezwzględna powietrza, czyli zawartość pary wodnej w powietrzu, podawana jest w gramach na metr sześcienny (g/m³). Maksymalna ilość pary wodnej, jaka może znajdować się w powietrzu, zależy przede wszystkim od temperatury powietrza. W powietrzu ciepłym można „rozpuścić” więcej pary wodnej, podobnie jak w ciepłej wodzie można rozpuścić więcej cukru.
Na przykład, w metrze sześciennym powietrza o temperaturze -20°C, można „rozpuścić” maksymalnie 1,08 grama pary wodnej, natomiast w powietrzu o temperaturze +20°C - aż 17,28 gramów. Po przekroczeniu tych wartości, następuje skraplanie się wody, co objawia się w postaci kropel rosy czy mgły. Punkt ten nazywany jest temperaturą punktu rosy. Wyjątkiem jest powstanie pary przechłodzonej (czyli pary przesyconej), z powodu braku centrów kondensacji.
Poniżej przedstawiono zależność maksymalnej zawartości pary wodnej od temperatury:
| Temperatura | Maksymalna zawartość pary wodnej (g/m³) |
|---|---|
| -20°C | 1,08 |
| -10°C | 2,36 |
| 0°C | 4,85 |
| +10°C | 9,39 |
| +20°C | 17,28 |
| +30°C | 30,35 |
| +40°C | 51,18 |
Punkt Rosy
To temperatura, do której musimy schłodzić przedmiot, aby na jego powierzchni zaczęła skraplać się zawarta w powietrzu para, tworząc rosę.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Wilgotność Względna Powietrza
Wilgotność względna powietrza waha się w przedziale od 0% do 100% i określa nasycenie powietrza parą wodną. Jest to stosunek masy aktualnie znajdującej się pary wodnej w powietrzu do jej maksymalnej możliwej ilości w danej temperaturze. Wilgotność względna powietrza powyżej 60% powoduje korozję stali, utlenianie metali i możliwość rozwoju grzybów. Dlatego wilgotność względna nie powinna stale przekraczać 60%. Jednakże, gdy trzeba przekraczać 60% wilgotności, należy zabezpieczyć środowisko przed rozwojem bakterii i grzybów. W komorach nawilżania stosuje się lampy UV-C, jak również powłoki z jonami srebra.
Prężność pary wodnej, jaka występuje w danej chwili w powietrzu nazywa się prężnością aktualną i oznacza zazwyczaj symbolem e. Prężność aktualna w atmosferze zmienia się stosunkowo powoli; aby wzrosła, musi wzrosnąć również zawartość pary w powietrzu. Proces parowania, który dostarcza pary wodnej do powietrza jest procesem energochłonnym, przez to powolnym.
Różnicę, między prężnością maksymalną (E) w temperaturze powietrza, w której została zmierzona prężność aktualna a wartością prężności aktualnej (e), wyrażona w hPa: d = E - e [hPa], określa się mianem niedosytu wilgotności, który informuje o tym, ile jednostek prężności potrzeba do całkowitego nasycenia danego powietrza.
Wilgotność względna (oznaczana najczęściej jako f), którą definiuje się jako: f = (e/E) * 100 [%], informuje, w jakim procencie, w stosunku do maksymalnie możliwego w danej temperaturze (tj. temperaturze, w której zmierzono e) powietrze jest nasycone parą wodną. Zauważmy, że w różnych temperaturach powietrza taka sama wartość wilgotności względnej (np. 50%) będzie oznaczała zupełnie rożne ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu.
Temperatura punktu rosy powietrza, w którym nie zachodzą procesy kondensacji, zależy jedynie od wartości prężności aktualnej. Tak długo, jak temperatura powietrza nie spadnie poniżej temperatury punktu rosy, temperatura punktu rosy tego powietrza pozostaje stała.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Wykres Molliera
Wykres Molliera (nazywany czasami wykresem i-x lub h-x) jest podstawowym narzędziem pozwalającym na określenie parametrów powietrza wilgotnego. Wykres został opublikowany przez niemieckiego profesora Richarda Molliera w 1904 roku. Możemy z niego odczytać wzajemne zależności temperatury, wilgotności względnej oraz bezwzględnej, temperatury punktu rosy i entalpii powietrza wilgotnego. Znając dwa z wymienionych parametrów możemy z wykresu Molliera odczytać pozostałe z wymienionych.
Wykres Molliera może posłużyć do zobrazowania przemian, jakie zachodzą w powietrzu np. pod wpływem typowych procesów jakie zachodzą w centralach klimatyzacyjnych. Jeśli znane są parametry początkowego i końcowego punktu danej przemiany, to mając dane masę powietrza lub jego strumień jesteśmy w stanie wyznaczyć ilość energii lub moc, która została dostarczona bądź odprowadzona z układu.
W branży HVAC częściej operuje się strumieniem objętości powietrza V[m3/s] niż strumieniem masy. Na poziomie morza w temperaturze 20°C gęstość powietrza wynosi około ρ=1,2 kg/m3.
Pomiary Wilgotności Powietrza
Pomiary wilgotności powietrza mają duże znaczenie tak dla wykonania obserwacji meteorologicznych na statku (depesza SHIP), jak i w codziennej praktyce eksploatacyjnej statku (przewóz ładunków, wentylacja wnętrza statku, ...). Dość skomplikowana natura miar wilgotności powietrza powoduje, że i pomiary wilgotności, choć technicznie łatwe, wydają się być skomplikowane.
Higrometr Włosowy
Higrometr włosowy jest nieskomplikowanym, tanim przyrządem, służącym do pomiaru wilgotności względnej. Elementem mierzącym (reagującym na zmiany wilgotności względnej) jest w nim odtłuszczony włos ludzki (dokładniej pęczek włosów). Włos, gdy wilgotność względna rośnie, absorbuje parę wodną z powietrza i zmienia swoją grubość i długość; przy wzroście wilgotności względnej włos się wydłuża, przy zmniejszaniu się wilgotności względnej - kurczy.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Higrometry włosowe pozwalają na dość pewny (dokładność pomiaru nie jest obarczona większym błędem niż 5%) pomiar wilgotności względnej od 30 do 100%. Pomiar wilgotności w zakresie od 20 do 30% obarczony jest błędem przekraczającym 5%. Związane to jest ze stopniowym wysychaniem włosa (pęczka włosów). Z tego względu, nie rzadziej niż 3 miesiące w przeciętnych warunkach wilgotnościowych i nie rzadziej niż co 1 miesiąc w warunkach zwiększonej suchości powietrza, higrometr należy poddać procesowi ponownego tarowania (‘świeżenia’).
Typowe Lata Meteorologiczne
Zamieszczone poniżej pliki zawierają typowe lata meteorologiczne oraz opracowane na ich podstawie statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski. Z bazy danych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej wygenerowane zostały zbiory danych niezbędne do wyznaczenia typowych lat meteorologicznych i zagregowanych danych klimatycznych dla potrzeb analiz i symulacji energetycznych budynków.
Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych ISO został opracowany przez International Organization for Standardization i zakceptowany przez CEN jako norma EN ISO 15927-4 Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data - Part 4 Data for assessing the annual energy for cooling and heating systems. Roczny ciąg danych pogodowych dla obliczeń energetycznych tworzony jest z 12 miesięcy wybranych z okresu minimum 10 lat obserwacji meteorologicznych dla danej lokalizacji. Wybór miesiąca przeprowadza się poprzez wyznaczenie z wielolecia trzech miesięcy, dla których suma statystyk Finkelsteina-Schafera dla natężenia całkowitego promieniowania słonecznego, temperatury termometru suchego i wilgotności względnej jest najmniejsza.
tags: #wilgotność #powietrza #tablice #wartości
