Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

Опубликовано: 19.05.2020
Время на чтение: 12 мин
0
3

Приборы для измерения влажности воздуха

В состав воздуха всегда входят, помимо кислорода, азота и углекислого газа, водяные пары. Именно их содержание и предопределяет влажность.

В атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. Вопрос лишь в концентрации – это как раз и показывает параметр влажности.
В атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. Вопрос лишь в концентрации – это как раз и показывает параметр влажности.

Оперируют двумя показателями влажности, абсолютной и относительной.

  • Абсолютная влажность – это, по сути, «чистое» весовое содержание воды в определённом объеме воздуха. Стало быть, и измеряется в граммах на кубический метр. Иными словами – это плотность водяного пара.

Надо сказать, что такой параметр, с практической точки зрения – не слишком удобный, мало о чем говорящий неспециалисту. Поэтому для оценки влажности чаще используется ее относительный показатель. 

  • Относительная влажность, выраженная в процентах, сразу дает нужное представление. Именно на нее ориентируются при поддержании требуемого микроклимата в помещениях. Кстати, в сводках метеопрогнозов, да и вообще на «погодных» интернет-ресурсах также указывается именно относительная влажность.

Откуда берется этот показатель? Дело в том, что насыщение воздуха водяным паром не может проходить бесконечно. Существует определённые предел, насыщенное состояние, при котором начинается конденсация, то есть переход пара в жидкую форму. Важно то, что для разных показателей температур и атмосферного давления этот предел также имеет разные значения. Граница насыщения может выражаться в плотности насыщенного пара (г/м³) или его давлении (кПа или миллиметры ртутного столба).

Так вот, относительная влажность при текущей температуре показывает, сколько в процентах составляет отношение абсолютной влажности к возможной плотности насыщенных паров (или же отношение между текущим парциальным давлением водяного пара и равновесным давлением насыщенных паров ).

RH = 100 × p / p₀

RH — относительная влажность воздуха;

p — парциальное давление водяных паров (кПа или мм рт. ст.);

p₀ — равновесное давление насыщенных паров при текущей температуре (также кПа или мм рт. ст.);

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

100 — коэффициент для перевода результата в процентное отображение.

RH = 100 × φ / φ₀

φ — абсолютная влажность воздуха (г/м³);

φ₀ — плотность насыщенного водяного пара при текущей температуре (г/м³).

Понятно, что показатели относительной влажности тесно взаимосвязаны с температурными параметрами. На этом, кстати, основывается и один из способов измерений, о чем пойдет речь ниже.

Относительная влажность — величина нестабильная, и ее показатели могут довольно ощутимо изменяться даже в течение одного дня. По-разному может складываться влажностный режим и в различных помещениях дома или квартиры. Но для того чтобы обеспечивать комфортный микроклимат, следует контролировать этот уровень и принимать адекватные меры к поддержанию его в оптимальном диапазоне.

На шкалах многих приборов для удобства сразу выделены оптимальные диапазоны и температуры, и влажности.
На шкалах многих приборов для удобства сразу выделены оптимальные диапазоны и температуры, и влажности.

Какой же уровень влажности принято считать оптимальным?

Действующими СНиП и СанПиН установлено, что в жилых помещениях оптимальным уровнем влажности зимой является показатель в 30 ÷ 45%, предельно допустимый – 60%. Летом эти показатели несколько меняются – на 30 ÷ 60% и 65% соответственно.

В других помещениях жилого дома или квартиры уровень влажности не регламентируется. Тем не менее, можно сделать несколько комментариев.

Физиологи утверждают, что минимальный предел в 30% слишком уж занижен – воздух явно будет отдавать некомфортной сухостью. Поэтому их рекомендация – поддерживать стабильный уровень влажности в границах 40 ÷ 60% вне зависимости от времени года.

Кроме того, 30% — это и явная нехватка атмосферной влаги для комнатных растений, если они содержатся в доме. Если даже не брать в расчет всякую экзотику, то для большинства культивируемых в наших условиях домашних цветов будет оптимальной влажность от 40 до 70%.

Есть специфика и у детских комнат. Ведущие специалисты в области педиатрии настаивают, что для детской комнаты оптимальным уровнем надо полагать влажность в 50÷60%. Это не допустит пересыхания слизистых оболочек носоглотки малыша при дыхании, предупредит развитие болезней. А для заболевшего ребенка влажность в комнате часто рекомендуют поднять даже до 70%.

Существует несколько типов приборов-гигрометров, позволяющих определять показатели влажности воздуха. Они могут серьезно отличаться принципом своего действия.

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

Так, различают:

  • Волосяные и пленочные измерители влажности;
  • Приборы психрометрического типа;
  • Конденсационные гигрометры;
  • Весовые;
  • Керамические и электролитические приборы;
  • Электронные гигрометры.

Не все из них применимы в бытовых условиях, но нескольких слов все рано и они заслуживают.

Волосяной гигрометр – один из «старожилов» в этом семействе приборов. Простота устройства и понятность принципа работы делают их востребованными и по сей день, хотя уже не в таких широких масштабах, как было ранее.

Предлагаем ознакомиться  Вентиляция в бане: 5 лучших схем бонус
Устройство волосяного измерителя относительной влажности
Устройство волосяного измерителя относительной влажности

Прибор чаще всего имеет вертикально расположенный корпус (поз.1) или раму, довольно внушительной высоты. Сверху расположен подвес (поз. 2), к которому закреплен длинный обезжиренный волос (поз.3). На подвесе обычно имеется механизм точной регулировки натяжения волоса.

Вертикально расположенный волос перекинут витком через шкив (поз.4) и снизу натянут подвешенным грузиком (поз.5). К шкиву, в свою очередь, жестко закреплена стрелка (поз.6), указатель которой перемещается по дуге вдоль шкалы (поз.7) с нанесенными значениями относительной влажности в процентах.

Как это работает?

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

Натуральный волос очень чутко реагирует на изменение влажности. А именно: при ее увеличении он несколько удлиняется и, наоборот, если атмосфера сухая, стремится уменьшиться. Это колебание длины, за счет того, что волос постоянно натянут и перекинут витком через шкив (блок), приводит к небольшому проворачиванию самого шкива – про часовой стрелке при удлинении и против – при укорачивании волоса. Соединенная со шкивом стрелка показывает на шкале текущее значение относительной влажности.

К достоинствам такой схемы относят следующее:

  • Прибор показывает очень высокую чувствительность и скорость реакции на изменение внешних условий.
  • Схема проста и наглядна, не требует каких-то дополнительных действий или вычислений.
  • Прибор способен работать в широком диапазоне показателей влажности – от 20 и до 80%.

Недостатки тоже имеются:

  • Прибор – довольно «нежный», и требует, по вполне понятным причинам, крайне бережного обхождения.
  • Не всем понравится «простоватая» форма классического волосяного гигрометра для размещения в жилой комнате Хотя, как знать, судя по фотографиям интерьеров, он порой становится неплохим оригинальным дополнением к общей отделке помещения. Кроме того, можно отыскать и вполне симпатичную настольную модель, антикварную или же выполненную «под старину».
Волосяные гигрометры – настенного и настольного исполнения.
Волосяные гигрометры – настенного и настольного исполнения.
  • Основной недостаток – у таких приборов довольно высокая погрешность показаний, в районе 10%.

Главным образом именно по последней указанной причине, волосяные гигрометры в наше время «сняты с вооружения», хотя и продолжают верно служить своим хозяевам. И даже пользуются определенным спросом.

Год выпуска не указан, но, судя по шрифту и тексту, этот антикварный волосяной гигрометр увидел свет еще до революции 1917 года.
Год выпуска не указан, но, судя по шрифту и тексту, этот антикварный волосяной гигрометр увидел свет еще до революции 1917 года.

Кстати, волосяные гигрометры могут иметь и вполне компактные размеры – их заключают в довольно тонкий цилиндрический корпус с круглой шкалой на фасаде. Правда, за счет потери и так не выдающейся точности.

У пленочных гигрометров – очень похожий принцип устройства и действия. Только в качестве чувствительного элемента используется органическая мембрана, изменяющая свой размер в зависимости от изменения уровня влажности.

Устройство пленочного (мембранного) гигрометра – очень схоже с волосяным. И принцип действия – аналогичен.
Устройство пленочного (мембранного) гигрометра – очень схоже с волосяным. И принцип действия – аналогичен.

Достоинства и недостатки мембранных гигрометров тоже мало отличаются от волосяных приборов измерения влажности. А встречаются они по нынешним временам – еще реже.

Всем известно, что испарение воды сопровождается поглощением энергии – поверхность, с которой происходит испарение, охлаждается. А интенсивность испарения, понятно, зависит и от температуры, и от текущего парциального давления содержащихся в воздухе водяных паров. Одним словом, от текущей влажности воздуха. На этом построен очень точный алгоритм определения относительной влажности с использованием специфичного прибора – психрометра.

Различают психрометры Августа и Ассмана.

Для начала – широко распространенные психрометры Августа.

Устройство психрометра Августа – ничего сложного и никакой механики
Устройство психрометра Августа – ничего сложного и никакой механики

Устроен прибор несложно. Это два расположенных на штативе (на панели) неподалёку друг от друга идентичных жидкостных термометра (ртутных или спиртовых). Но один из них имеет открытую колбу, то есть показывает реальную температуру в помещении. А колба второго находится в увлажненном состоянии – она укутана в тканевый мешочек, другой конец которого погружен в емкость с водой. Вода капиллярно перемещается по такому «фитилю», и тем самым происходит постоянное увлажнение колбы.

Понятно, что показания термометра с влажной колбой должны быть несколько ниже, чем у сухого.

Снятые одновременно показания температуры с обоих термометров позволяют войти в психрометрическую таблицу, которая очень часто располагается на фасадной панели прибора. Пересечение строки с текущей температурой в помещении и столбца с разницей температур по двум термометрам («сухая» минус «мокрая») покажет значение относительной влажности воздуха в комнате.

Пример психрометрической таблицы – ее значения рассчитываются по специальным формулам.
Пример психрометрической таблицы – ее значения рассчитываются по специальным формулам.

Способ расчёта – очень точный, базирующийся на основополагающих законах физики. Правда, по большому счету, прилагаемая в единичном экземпляре таблица все же не учитывает возможное движение воздуха и показатель атмосферного давления, а там тоже есть зависимость. То есть, даже если предположить, что перемещения воздуха в помещении практически нет (сквозняк во время измерений отсутствует), при пользовании таблицей, составленной, скорее всего, для нормального уровня атмосферного давления, возможны определенные погрешности. Но для бытового применения они, долдно быть, не будут носить принципиального характера.

Предлагаем ознакомиться  Увлажнитель воздуха для детей: какой лучше купить увлажнитель в детскую
Это тоже психрометры, причем слева – явно антикварная модель
Это тоже психрометры, причем слева – явно антикварная модель

Влагомер – старейший измерительный прибор

Впервые идея создания приспособления для измерения уровня влажности пришла в голову талантливому художнику и изобретателю Леонардо да Винчи в 1400 году. Устройство это было достаточно простым: на одной чаше весов находился кусочек пористого материала, хорошо впитывающего влагу, а на другой – кусочек воска, обладающий противоположными свойствами.

Постоянно запотевшие окна – это явный признак повышенной влажности. Надо принимать меры!

При нормальном уровне влажности чаши весов находились в состоянии равновесия, а при повышенном – наблюдалось отклонение в сторону чаши, где находился кусочек пористого материала. О получении каких-либо точных данных с помощью такого приспособления не могло быть и речи, но именно оно считается первым гигрометром. По его подобию был позже создан весовой механический гигрометр (или, как его еще называют, абсолютный).

Еще одно изобретение для измерения влажности воздуха принадлежит швейцарцу Орасу Бенедикту де Соссюру. В 1783 году он сконструировал прибор, в котором в качестве реагента использовал человеческий волос, способный менять свою длину при изменении уровня влажности. Эта реакция передавалась металлической рамке, на которой был закреплен волос, и приводилась в движение стрелка, показывая значение на циферблате.

Сегодня наибольшее распространение получили электронные гигрометры. Это компактные приборы, у которых имеется специальный датчик, реагирующий на молекулы воды и передающий данные микропроцессору. Полученное значение выводится на дисплей, также у многих устройств имеется встроенная память, что позволяет сохранять результаты. Электронный гигрометр удобен в эксплуатации, так как помещается в руке и имеет простое управление. Работает он от батареек.

Проследив эволюцию прибора от простейших весов до высокотехничного электронного устройства, мы убеждаемся, что необходимость измерения влажности неизменно актуальна как несколько веков назад, так и сегодня. Теперь поговорим подробнее о том, какие существуют электронные измерители влажности и для чего их используют.

Виды и сфера применения гигрометров

Название Описание Назначение
Измеритель влажности твердых сред Используется для проверки таких материалов как бетон, цемент, древесина, картон, бумага и т.д. Один прибор может быть рассчитан на работу только с одним видом материала, например, только древесина, или сочетать в себе сразу несколько возможностей.
Замер может проводиться путем введения специальных острых зондов в структуру объекта либо бесконтактным способом без нарушения внешнего вида изделия.
Контроль качества строительных материалов на производстве, при закупке, хранении, проверка качественных характеристик бетонных конструкций, готовой продукции из древесины, бумаги и т.д.
Измеритель влажности воздуха Оснащен зондом или датчиком, реагирующим на скопление мельчайших водяных частиц в воздухе. Проверка условий хранения книг и предметов искусства в музеях, библиотеках, контроль процесса сушки продукции на производстве.
Термогигрометр Имеет сенсор, который снимает показания и температуры, и влажности воздуха. Работает, как и предыдущий, бесконтактным способом. Измерение параметров микроклимата в жилых, производственных помещениях, офисах, местах содержания животных, теплицах, на складах и т.д.
Универсальный гигрометр Предназначен для измерения влажности воздуха, твердых сред, а также температуры и точки росы. Может применяться в разных сферах деятельности: при проверке условий хранения бумажной продукции, продовольственных товаров, зерна, а также в быту.

Подробнее об использовании приборов для измерения влажности читайте в статье «Как получать всегда точные данные при работе с влагомером?».

Если какие-то из приведенных примеров Вам близки, и Вы задумались о покупке гигрометра, нужно учесть несколько важных аспектов. Поговорим об этом подробнее.

А можно ли обойтись без приборов?

Если говорить про полное отсутствие приборов, то, да, существует парочка методов, правда, очень приблизительной оценки относительной влажности воздуха. 

  • Используют для этих целей обыкновенную свечу. Для проведения «опыта» необходимо полностью исключить сквозняк в помещении, то есть закрыть все окна и двери. Желательно добиться максимально возможной темноты.
Пламя свечи может подсказать об избыточной влажности воздуха.
Пламя свечи может подсказать об избыточной влажности воздуха.

После того как свеча будет зажжена, следят за ее пламенем.

Аспирационный психрометр Ассмана – сверху хорошо заметен привод для создания принудительного обдува обоих термометров.

— Ровное вертикальное пламя с язычком желто-оранжевого цвета и четким границами говорит о нормальном уровне влажности.

— Если пламя «играет», а ареол вокруг язычка принимает малиновый окрас, можно предположить избыточную влажность воздуха.

Предлагаем ознакомиться  Монтаж водопровода из труб вчшг в траншею

И на этом – всё…

  • Второй способ – с использованием стакана охлажденной воды.

Для опыта необходимо набрать стакан обычной воды из-под крана и поместить в холодильник на несколько часов. Требуется, чтобы вода остыла до примерно 5÷6 градусов.

Опыт со стаканом воды
Опыт со стаканом воды

После этого стакан достают, ставят на стол в комнате, где проводится исследование влажности. Сразу следует визуально оценить конденсат, выступивший на его стенках после переноса из холодильника.

Важно, чтобы стакан стоял не ближе 1 метра от окон, стен и отопительных приборов. В таком положении, не допуская сквозняка, его оставляют примерно на 10 минут. После этого можно проводить оценку.

— Если конденсат на внешних стенках высох – это говорит о недостаточной влажности воздуха.

— Конденсат, в принципе, не претерпел особых изменений – влажность можно считать в пределах нормы.

Это лишь несколько представителей из широкого разнообразия электронных измерителей влажности воздуха

— Конденсат собрался каплями и даже натек на поверхность стола – влажность воздуха в помещении явно повышенная.

Опять же – говорить о точности не приходится. Да и подготовка к опыту, требующая нескольких часов, тоже не привлекает.

Но вообще без приборов иначе и не получится.

Ну а если в распоряжении есть самый обычный стеклянный спиртовой или ртутный термометр, то влажность можно определить с точностью, ничуть не меньшей, чем дают профессиональные приборы.

С помощью обычного термометра модно получить очень точное значение относительной влажности.
С помощью обычного термометра модно получить очень точное значение относительной влажности.

Для начала необходимо положить термометр в комнате, где проводится определение влажности, так, чтобы на него не падал прямой солнечный свет. Лучше всего – на столе в затенённом месте ближе к центру помещения. Естественно, сквозняк должен быть исключен. Через 5÷10 минут снимаются и записываются показания температуры в комнате.

После этого колбу термометра обертывают обильно увлажнённой тряпочкой (комнатной температуры!), и кладут на то же место.  Спустя 10 минут снимают показания, как для «мокрого» термометра в психрометре. Записывают и их.

Имея на руках два показания термометра, для «сухого» и «мокрого», можно, отыскав психрометрическую таблицу, зайти в нее и определить уровень относительной влажности. А еще лучше – провести более тщательный расчет.

Не пугайтесь, автор не собирается «грузить» вас формулами. Все они уже заложены в предлагаемый вниманию онлайн-калькулятор.

Алгоритм расчета составлен для обычного движения воздуха в доме или квартире, свойственного нормальной работе естественной вентиляции.

В калькуляторе запрашивается еще одна величина – уровень атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба. Если есть возможность указать его (дома есть барометр или имеется информация местной метеостанции) – отлично, результаты получатся максимально точными. Если нет, ну что ж, тогда да оставьте нормальное давление, по умолчанию 755 мм рт. ст., и расчет будет вестись от него.

Больше вопросов этот калькулятор вызвать не должен.

Какое устройство выбрать?

Все измерители влажности различаются не только по предназначению, но и по точности проведения замеров. Чем меньше процент погрешности, тем точнее будут полученные в результате проверки данные. У разных моделей погрешность составляет от 0,1 до 3,5%. Высокое значение погрешности не является показателем того, что прибор некачественный, совсем наоборот, он может не уступать высокоточному гигрометру по функциональности и надежности.

Принцип устройства и работы весового гигрометра

Просто сфера применения таких устройств будет различна. Приборы с погрешностью до 1% используются там, где предъявляются очень строгие требования уровню влажности, значит, и измерения должны быть максимально точными, например, в лабораториях, строительстве, местах содержания экзотических животных. Для бытового использования или для контроля уровня влажности на складе не обязательно покупать высокоточный влагомер, ведь отклонение на 2-3% от нормы не будет так критично.

Также при покупке гигрометра обратите внимание на диапазон измерений, который находится в пределах от 0 до 100%, например, 4 – 85% или 0 – 90%. Чем шире диапазон, тем больше возможностей у прибора. Ведь, если в помещении уровень влажности составляет 85%, а крайний предел влагомера – 60%, то электронное устройство сообщит об ошибке, и получить данные не удастся.

Подробнее о выборе гигрометра Вы узнаете из статьи «Помощь в выборе гигрометра (влагомера)».

Теперь Вы знаете, какими приборами можно измерять влажность воздуха, твердых и волокнистых материалов. Эти компактные и в то же время функциональные устройства значительно облегчат процесс проведения контроля микроклимата в помещениях, качества материалов и условий выращивания растений или животных.

, , , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector