Wilgotność Względna: Definicja, Skrót i Znaczenie
- Szczegóły
Wilgotność powietrza to ilość pary wodnej znajdującej się w powietrzu. Jest to procentowy stosunek aktualnej ilości pary wodnej w powietrzu do maksymalnej ilości, jaką powietrze może pomieścić w danej temperaturze. Im wyższa temperatura, tym więcej pary wodnej powietrze może utrzymać.
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.
Jedną z najciekawszych własności powietrza jest fakt, że może ono pomieścić tym więcej pary wodnej, im jest cieplejsze. W powietrzu zawsze utrzymuje się pewna ilość pary wodnej. Parowanie to proces zachodzący w każdej temperaturze, a powietrze ma zdolność do utrzymywania cząsteczek wody w stanie gazowym.
Aby pojedyncza cząsteczka wody mogła przejść z fazy ciekłej do gazowej musi pokonać siły przyciągania pomiędzy innymi cząsteczkami w cieczy. Im wyższa temperatura - tym wyższa jest energia kinetyczna cząsteczek i tym więcej z nich może uzyskać wystarczającą energię kinetyczną aby przejść do fazy gazowej. Przy wzroście temperatury więcej cząsteczek przechodzi z cieczy do gazu, a przy jej obniżaniu - odwrotnie - więcej cząsteczek kondensuje niż paruje.
W stałej temperaturze, w zamkniętym naczyniu ustaliłaby się równowaga między parowaniem i kondesacją, tzn tyle samo cząsteczek przechodzi z cieczy do gazu co wraca z gazu do cieczy.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Wilgotność względna, choć jest najczęściej używanym parametrem dla określenia wilgotności i jest używana w codziennych analizach, nie jest najlepszym parametrem do oceny warunków w zakładach produkcji spożywczej. Powietrze o tej samej wilgotności względnej, ale o różnej temperaturze, zawiera diametralnie różne ilości pary wodnej , dlatego trudno jest . Dlatego kluczowe znaczenie ma poddanie analizie wilgotności bezwzględnej - mierzonej jako ilość pary wodnej w gramach na metr sześcienny powietrza.
Podczas ogrzewania powietrza jego wilgotność względna spada, mimo że ilość pary wodnej w nim zawarta pozostaje stała. Analogicznie, ochładzanie powietrza prowadzi do wzrostu wilgotności względnej, przy realnie stałej zawartości pary wodnej, aż do momentu osiągnięcia punktu rosy, kiedy para wodna zaczyna się skraplać.
Właśnie dlatego w analizie systemów wentylacyjnych i ich wpływu na warunki w zakładach spożywczych bardziej intuicyjne jest skupienie się na wilgotności bezwzględnej powietrza. Jeśli bowiem w danym pomieszczeniu utrzymujemy cały rok niską temperaturę, to wiemy jaka jest graniczna ze względów higienicznych zawartość pary wodnej i wiemy jednocześnie jaki mamy margines bezpieczeństwa.
Jeśli mamy istniejący system, znamy parametry systemu wentylacyjnego i wiemy ile jest pary wodnej w powietrzu wyciąganym i nawiewanym możemy empirycznie stwierdzić jakie są zyski wilgoci w pomieszczeniach. Dla przykładu teraz, w momencie gdy powstaje ten artykuł, powietrze zewnętrzne ma parametry 3,4°C oraz 91% wilgotności względnej. Zawiera zatem około 5,6 g/m³ pary wodnej. Jeśli w pomieszczeniu produkcyjnym o temperaturze 12°C panuje wilgotność względna na poziomie ok. 80%, to oznacza poziom wilgotności bezwzględnej około 8,6 g/m³.
W powyższej sytuacji dostarczanie powietrza zewnętrznego, które zostało odpowiednio obrobione w centrali wentylacyjnej, będzie sprzyjać redukcji wilgotności w pomieszczeniu. Znając kubaturę pomieszczenia oraz ilość wymian powietrza możemy zatem dokładnie obliczyć zyski wilgoci.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Aktualny okres zimowy to doskonała okazja, by przeanalizować potencjalne problemy, które ujawnią się latem. Zrozumienie zależności wilgotności panującej w pomieszczeniu od parametrów powietrza zewnętrznego jest kluczowe dla zapobiegania problemom skroplin w zakładach produkcji spożywczej.
Aby uniknąć niskiej wilgotności powietrza w pomieszczeniu i zapobiec wysychaniu błon śluzowych oraz zmniejszyć ryzyko dla zdrowia należy ją utrzynywać na poziomie 40-60%. Przykład: Powietrze zewnętrzne ma temperaturę 0°C i wilgotność względną 53%, otwieramy okno w biurze lub mieszkaniu o temperaturze 20°C, chłodne powietrze zewnętrzne wpadające do pomieszczenia jest ogrzewane do 20°C, w wyniku tego ocieplenia wilgotność powietrza spada do około 14%.
Aby zapobiec tak gwałtownemu spadkowi wilgotności powietrza w pomieszczeniach i zamiast tego zapewnić korzystną dla zdrowia i przyjemną wilgotność powietrza wynoszącą co najmniej 40%, suche powietrze wewnętrzne musi być stale nawilżane w kontrolowany sposób. Systemy nawilżania w urządzeniach wentylacyjnych są szczególnie odpowiednie, gdy warunkują wlot powietrza zewnętrznego dokładnie do pożądanej minimalnej wilgotności powietrza nawiewanego.
Na diagramie h, x powyżej obszar komfortowego klimatu w pomieszczeniu jest zaznaczony na czarno. Obszar ten opiera się na wynikach wielu badań przeprowadzonych na całym świecie oraz specyfikacji, które zostały następnie przyjęte w normach. Aby zapewnić komfort i wygodę, wilgotność powietrza w pomieszczeniu powinna zawsze wynosić od co najmniej 35% do maksymalnie 65% w temperaturze pokojowej od około 22°C (zima) do 26°C (lato). Niższe wartości są określane jako „niewygodnie suche”, a wyższe jako „niewygodnie wilgotne”.
Szczególnie w sezonie grzewczym wśród pracowników biurowych pojawiają się skargi na pieczenie oczu, suchość błon śluzowych, trudności w połykaniu, zaburzenia głosu, efekty elektrostatyczne i suchość skóry. W prawie wszystkich przypadkach przyczyną tego jest zbyt suche powietrze w pomieszczeniu.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Ponadto ostatnie badania wykazały skutki niewystarczającej wilgotności powietrza w pomieszczeniach w suchych i chłodnych miesiącach zimowych. Ważne wyniki i ustalenia z tych badań podsumowano poniżej:
- Niska wilgotność względna utrzymuje cząsteczki pyłu oraz mikroorganizmy i aerozole na nich zawieszone przez dłuższy czas. Przy wyższej wilgotności względnej bakterie są zamknięte w wodzie. Zwiększa to ich wagę, dzięki czemu cząsteczki szybciej opadają na ziemię, a tym samym penetracja cząstek do dróg oddechowych zmniejsza się.
- Amerykańscy naukowcy Lowen, Mubareka, Steel i Palese odkryli w 2007 r., że wilgotność ma znaczący wpływ na szybkość przenoszenia wirusów grypy. W zakresie od 20 do 30% wilgot. ryzyko zakażenia jest około 3 razy wyższe niż 50% wilgot.względnej.
- W 2013 r. Zespół kierowany przez Johna D. Noti wykazał również ten związek z badaniem „Wysoka wilgotność prowadzi do utraty właściwości zakaźnego wirusa grypy z symulowanego kaszlu”. Przy wilgotności 43% zakaźność wirusów wynosiła 15% i wzrosła między wilgotnością względną od 7% do 23% do 77%!
„Biuro porad” stworzone przez Deutsche Netzwerk zaleca wilgotność powietrza w pomieszczeniu od 40% do 60%, przewodnik DGUV 215-510 „Ocena klimatu w pomieszczeniu” określa zakres wilgotności powietrza na poziomie 45% ± 15%, a broszura informacyjna DGUV 202-090 „Klasy w szkołach” określa: „Dobry klimat w pomieszczeniu sprzyja dobrobytowi, wydajności i zdolności do koncentracji oraz zdrowiu człowieka”.
Jak dobry klimat wewnętrzny wyraża się w liczbach? Pomimo indywidualnych odczuć klimatycznych, większość ludzi czuje się komfortowo w temperaturze od 20 do 24°C i wilgotności względnej od 40 do 65%.
Komórki nabłonkowe dróg oddechowych mają rzęski, które są pokryte warstwą śluzu. Duża część wdychanych wirusów, bakterii i zanieczyszczeń powietrza przylega do tego śluzu. Mikroorganizmy, które pokonały pierwszą linię obrony, są rozpoznawane i zjadane przez białe krwinki, policjantów wrodzonej odporności. W późnej fazie stanu zapalnego, gdy pierwsze dwie bariery zostały pokonane, powstają przeciwciała specyficzne dla patogenu. W środowisku, w którym wilgotność jest zbyt niska, te trzy bariery stają się nieskuteczne.
Nasilenie choroby pogarsza się, gdy wilgotność względna jest niska, niezależnie od miana wirusa. Kropelki zarodkowe to najmniejsze pływające kropelki zawierające patogeny. Wchodzą w powietrze przez drogi oddechowe podczas oddychania, kichania lub kaszlu i mogą przenosić patogeny, takie jak wirusy grypy, na inne osoby.
Wilgotność powietrza w pomieszczeniu odgrywa decydującą rolę w przetrwaniu drobnoustrojów i zachowaniu kropelek. W rezultacie patogeny zostają zachowane i pozostają zakaźne przez bardzo długi czas. Patogeny, takie jak wirusy grypy, można dosłownie "zamknąć" pokoju za pomocą kropelek zarodkowych przez kaszel i kichanie z prędkością do 20 m/s oraz mogą być łatwo przenoszone zarażając inne osoby przez wdychanie.
Wilgotność powietrza w pomieszczeniu odgrywa decydującą rolę w unoszeniu się kropel zarazków. W suchym powietrzu w pomieszczeniu kropelki zarazków kurczą się i pozostają zawieszone przez kilka dni. W rezultacie znacznie zwiększa się przeżywalność patogenów wewnątrz, a jednocześnie zdolność kropelek do unoszenia. Zarazki mogą wtedy „przetrwać” przez wiele godzin.
Jako alternatywa dla kontrolowanego nawilżania powietrza w miejscach pracy w biurach często podejmowane są próby zwiększenia wilgotności powietrza za pomocą roślin. Ale czy taka procedura jest naprawdę pomocna i skuteczna? Przewodnik DGUV „Klimat w biurze” zawiera przykład z otrzeźwiającym rezultatem: rośliny rzadko mogą pomóc w znacznym zwiększeniu wilgotności powietrza w pomieszczeniu.
Ponieważ gdy powietrze zewnętrzne (-4°C, 50% wilg.wzgl.) wpływa do pomieszczenia o powierzchni 20m² (22°C, 50% wilg.wzgl.) przy wymianie powietrza 0,5/h, w pomieszczeniu pozostaje wilgotność 29%. Aby utrzymać poprzednią wilgotność powietrza na poziomie 50%, powietrze wewnętrzne musi zostać zwilżone 230g wody na godzinę. Typowe rośliny biurowe mogą osiągnąć odparowanie około 10g wody na m2 powierzchni liści na godzinę. Wtedy biuro staje się dżunglą.
Poprzednie rozdziały opisywały negatywne skutki i niebezpieczeństwa związane z niewystarczającą wilgotnością powietrza na dobre samopoczucie i zdrowie ludzi. Ale te aspekty są tylko częścią poważnego globalnego problemu. Niska wilgotność powietrza znacznie zwiększa rozprzestrzenianie się wirusów grypy, a tym samym ryzyko infekcji i często ciężkiej, a nawet śmiertelnej choroby, zgodnie z najnowszymi badaniami.
Od wielu lat Instytut Roberta Kocha (RKI) rejestruje przypadki chorób i zgonów spowodowanych grypą w Niemczech w swoich raportach dotyczących epidemiologii grypy. Fala grypy rozpoczyna się pod koniec roku (50 tydz.kalend.), osiągając najwyższy poziom w lutym i marcu (od 6 do 12 tk), a następnie powoli opadła w kwietniu.
W 2017/2018 Robert Koch Institut (RKI) zarejestrowało około 9 milionów wizyt u lekarza i 45 000 przyjęć do szpitala spowodowanych infekcjami grypy. Grupa wiekowa powyżej 35 lat jest szczególnie dotknięta grypą. Według RKI dane za 2017/2018 pokazują ogromny wzrost zachorowań na grypę w porównaniu do poprzednich szczytowych lat 2012/2013 i 2014/2015 o 2 miliony chorób!
Pytanie, czy to połączenie rzeczywiście istnieje, było również kontrowersyjne w środowisku medycznym. W 2019 r. Naukowcy z renomowanego amerykańskiego Uniwersytetu Yale z powodzeniem przedstawili dowody w swoich badaniach „Niska wilgotność otoczenia zaburza funkcję bariery i wrodzoną odporność na zakażenie grypą”. Najważniejsze ustalenia to:
- Związek między niską wilgotnością powietrza, a przeżywalnością i rozprzestrzenianiem się wirusów grypy istnieje i został wyraźnie wykazany.
- Zbyt niska wilgotność powietrza zmniejsza mechanizm samooczyszczania się dróg oddechowych, a zatem prowadzi do obniżenia odporności układu odpornościowego
- Kiedy wirus przebija warstwę śluzu oddechowego jako pierwsza bariera immunologiczna, uwalniany jest interferon w celu aktywacji genów, które walczą i blokują wirusa. Jeśli wirusowi uda się przebić przez ten drugi poziom obrony, trzeci poziom aktywuje układ odpornościowy, który wyzwala specyficzne dla wirusa odpowiedzi immunologiczne. W środowisku, w którym wilgotność jest zbyt niska, te trzy bariery stają się nieskuteczne i prowadzą do grypy.
- Nasilenie choroby pogarsza się, gdy wilgotność względna jest niska, niezależnie od miana wirusa. Ponadto niewystarczająca wilgotność hamuje naprawę tkanki komórkowej.
Dyrektor ds. badań profesor dr Akiko Iwasaki podsumowuje kluczowe ustalenia badania: Nasza nowa wiedza na temat wilgotności powietrza oraz wynikające z niej aspekty i środki mające na celu zmniejszenie chorób grypy mają ogromne znaczenie, ponieważ sezonowe infekcje grypowe stale rosną i powodują co najmniej pół miliona zgonów na całym świecie każdego roku. Wykazano również, że wilgotność względna między 40 a 60% minimalizuje infekcję wirusową i komplikuje proces przenoszenia.
Nasza rekomendacja: Niski poziom wilgoci nie jest jedynym czynnikiem, który może prowadzić do rozprzestrzeniania się wirusów grypy i chorób.
W Niemczech spośród 40 milionów specjalistów około 17 milionów pracowników pracuje w biurach. Ich zdrowie, dobre samopoczucie i wydajność zależą również w dużej mierze od dobrej jakości powietrza, komfortowych temperatur i odpowiedniego poziomu wilgotności w przestrzeni biurowej.
Ogromną korzyść ze spełnienia tych warunków ilustrują roczne statystyki „Koszty ekonomiczne wynikające z niezdolności do pracy” Federalnego Instytutu Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy (BAUA). W odniesieniu do 2017 r. Ta statystyka pokazuje średni urlop chorobowy wynoszący 16,7 dni na pracownika, co daje w sumie 669 milionów dni zwolnienia chorobowego, co odpowiada 1,8 mln straconych lat pracy.
W tej statystyce opłacane są tylko „rzeczywiste” zwolnienia lekarskie - istnieje również liczba dni chorobowych niezarejestrowanych przez lekarzy. Na podstawie tych danych BAUA obliczyła całkowite koszty strat dla pracodawców w 2017 r. na 76 mld EUR (średnio 41 700 EUR na pracownika rocznie) i koszty utraty produktywności na 136 mld EUR (średnio 74 000 EUR rocznie na pracownika rocznie).
Dzięki najwyższej wartości dodanej brutto 97 500 EUR (2017) i niezdolności do pracy przez 14,6 dnia na pracownika, sektor dostawców usług finansowych, leasingowych i biznesowych jest na pierwszym miejscu w tych statystykach.
Zakłada się około 18 dni zwolnienia chorobowego na jednego pracownika biura (w tym indywidualne dni zwolnienia lekarskiego bez zaświadczenia lekarskiego), z czego 15% = 2,7 dni dotyczy chorób układu oddechowego. Obejmuje to 1,5 dnia wolnego z powodu niewystarczającej wilgotności (przeziębienie, grypa, ból głowy). Jeśli weźmiesz pod uwagę dalszą utratę koncentracji i wydajność ludzi (z powodu podrażnienia błony śluzowej nosa i gardła, suchych oczu i swędzącej skóry) na samym biurowym stanowisku roboczym, zachowawczo można założyć roczną utratę produkcji o 2,5 dnia na osobę.
Te 2,5 dni nieobecności odpowiadają około 1,2% rocznego czasu pracy. Na podstawie wartości BAUA wynoszących średnio 97 500 EUR wartości dodanej brutto na stanowisko pracy biurowej w sektorze usług finansowych, wynajmu i świadczenia usług biznesowych, strata chorobowa dla pracodawców wynosi 1,2% z 97 500 EUR, co daje 1170 EUR na osobę rocznie. W obszarze usług publicznych, w tym edukacji i zdrowia, wartość dodana brutto na osobę rocznie wynosi 46 500 EUR.
Nowy budynek biurowy w okolicach Monachium dla 100 pracowników zostanie wyposażony w system wentylacji o wydatku powietrza zewnętrznego 50 m3 / na osobę = 5000 m3 / h dla dobrej jakości powietrza w pomieszczeniu w celu zapewnienia odpowiedniej dla zdrowia wilgotności powietrza wynoszącej co najmniej 40% w chłodnych porach roku w pokojach w temperaturze pokojowej 22 ° C przez pięć dni roboczych w tygodniu.
Koszty inwestycyjne instalacji wybranego tutaj nawilżania powietrza w oparciu o opalany gazem system nawilżania parą Condair GS, w tym niezbędne uzdatnianie wody nawilżacza, stanowią jednorazową opłatę w wysokości około 29 000 EUR. Bez wchodzenia w szczegóły, roczne koszty operacyjne systemu nawilżania wynikające ze zużycia gazu, wody i energii elektrycznej, a także koszty konserwacji wynoszą około 3600 euro.
Zgodnie z wcześniejszymi obliczeniami przedsiębiorca traci produktywność na poziomie 1 170 EUR rocznie na osobę z powodu suchego powietrza w biurze. Przy 100 pracownikach odpowiada to wartości 117 000 EUR rocznie, czyli łącznie 1 755 mln EUR w ciągu 15 lat.
Aby uniknąć tych strat, nawilżanie kosztuje go 29 000 EUR jako jednorazową inwestycję i 3600 EUR rocznie w kosztach operacyjnych x 15 lat = 54 000 EUR. Daje to w sumie około 83 000 EUR na 15 lat.
Higrometry - Narzędzia do Pomiaru Wilgotności
Higrometr - zwany także wilgotnościomierzem jest przyrządem służącym do wyznaczania zawartości wilgoci w powietrzu. Nazwa pochodzi od z greckiego słowa hygros oznaczającego wilgotny, mokry. Nowoczesne higrometry mogą mierzyć wiele zróżnicowanych parametrów związanych z wyznaczaniem wilgotności powietrza.
Większość higrometrów elektronicznych, obok wskazań dotyczących wilgotności powietrza, wskazuje również jego temperaturę.
Rodzaje higrometrów:
- Włosowe - tradycyjny, najstarszy typ higrometru.
- Kondensacyjne - Higrometry tego typu mają kształt metalowego lub szklanego naczynia.
- Elektrolityczne - Są obecnie najczęściej wykorzystywaną grupą urządzeń do pomiaru wilgotności.
- Psychrometry - Budowa tego typu urządzenia opiera się na dwóch termometrach (tzw. „suchym” i „mokrym”).
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. Dzięki odpowiedniej wilgotności w pomieszczeniu możemy zadbać o nasze zdrowie. Komfortowa wilgotność względna powietrza, w której człowiek najlepiej się czuje powinna oscylować między 40% a 60% RH.
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.
Obecność widocznych grzybów w pomieszczeniu może znacząco wpływać na zdrowie. Długotrwała ekspozycja np. podczas przebywania w pomieszczeniu z zawilgoconą instalacją klimatyzacyjną pełną pleśni i grzybów sprzyja powstawaniu alergii, a nawet zwiększa ryzyko zachorowania na raka.
Niedogodności związane z nadmierną wilgotnością można wyeliminować poprzez systematyczną kontrolę i regulację wilgotności 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.
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.
Deficyt Prężności Pary (VPD)
Zauważyłeś, że mimo idealnej temperatury Twoje rośliny nie rosną tak bujnie, jak powinny? Kluczem może być parametr, który łączy temperaturę i wilgotność w jedną, potężną metrykę - Deficyt Prężności Pary (VPD). Precyzyjnie podnosi wilgotność, aby obniżyć VPD w zbyt suchych warunkach.
tags: #wilgotność #względna #skrót #definicja
