Higrometry - zasada działania i wykorzystanie

Wykorzystanie higrometrów

Nowoczesne higrometry mogą mierzyć wiele zróżnicowanych parametrów związanych z wyznaczaniem wilgotności powietrza. Można do nich zaliczyć takie parametry jak:

•  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. Jest to temperatura, w której nastąpi skraplanie pary wodnej zawartej w powietrzu, przyjmuje się, że ciśnienie i wilgotność powietrza nie zmieniają się.

Większość higrometrów elektronicznych, obok wskazań dotyczących wilgotności powietrza, wskazuje również jego temperaturę. Urządzenia takie nazywane są termohigrometrami.

Współczesne termohigrometry posiadają wiele rozbudowanych funkcji takich jak:

• wyznaczanie temperatury powietrza
• określanie najwyższej i najniższej osiągniętej temperatury
• wskazywanie najwyższego i najniższego stężenia pary wodnej w powietrzu

Rodzaje higrometrów

Istnieje wiele rodzajów higrometrów i psychrometrów, jednak najbardziej rozpowszechnione obecnie to:

• 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. Termometr suchy zaś pokazuje temperaturę otoczenia. Na podstawie różnicy temperatur można wyliczyć wilgotność powietrza.

Zastosowanie higrometrów

Odpowiedni poziom wilgotności

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. 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. mebli i podłóg.

Zapobieganie powstawaniu pleśni

Niekorzystny klimat wewnątrz pomieszczeń sprzyja rozwojowi pleśni oraz grzybów. Pleśń rozprzestrzenia się poprzez zarodniki. Są one bardzo małe, dlatego z łatwością są przenoszone przez powietrze jak cząstki pyłu i osadzają się na ścianach. Mogą one przekształcić się w pleśń. Zarodniki pleśni do kiełkowania i do wzrostu potrzebują pewnej wilgoci i źródła składników odżywczych. Oba te czynniki znajdują się często na ścianach. Kondensacja może zapewnić wystarczająco wilgotne środowisko do kiełkowania zarodników. Cząsteczki kurzu lub celuloza w tapecie są wystarczające dla rozwoju zarodników.

Ponadto, inne czynniki, takie jak:

• zawartość tlenu,
• temperatura,
• pH na powierzchni wpływa na ich rozwój.

Zwłaszcza w mieszkaniu lub domu istnieje możliwość rozwoju pleśni. Przede wszystkim wilgotne miejsca, jak łazienka i kuchnia są najbardziej zagrożone. Para wodna wytwarzana przez mycie i gotowanie powoduje wzrost wilgotności.

Pleśń może być już widoczna jako ciemne, charakterystyczne plamy na ścianie. 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. Takie warunki mogą doprowadzić także  do infekcji, zwłaszcza u ludzi z obniżoną odpornością.

Niedogodności związane z nadmierną wilgotnością można wyeliminować poprzez systematyczną kontrolę i regulację wilgotności w pomieszczeniach. To wymaga posiadania odpowiedniego higrometru (wilgotnościomierza).

Wybór właściwego higrometru

Do zastosowań profesjonalnych

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. Określa ona wilgotność względną oraz prędkość przepływu powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi w zależności od pory roku oraz aktywności fizycznej przebywających w pomieszczeniu osób np.:

• 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. We wszystkich wymienionych wariantach wilgotność względna powietrza zimą powinna mieścić się w zakresie 40-60%.

Higrometry do kontroli poziomu wilgotności powietrza w pomieszczeniach, o różnym przeznaczeniu są produkowane przez kilka specjalizujących się marek - są to miedzy innymi:

• TFA
• Renkforce
• Techno Line
• Bresser Optik
• Eurochron

Porównianie wybranych modeli 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. Obecnie na rynku możemy wybierać w wielu modelach higrometrów. Poniżej przedstawiamy zestawienie wybranych modeli z ważniejszymi parametrami.

Termohigrometr Voltcraft BL-20

Termohigrometr VOLTCRAFT HY-10 TH to niewielki ręczny przyrząd do pomiaru temperatury powietrza i względnej wilgotności powietrza. Obie wartości są wyświetlane równocześnie na wyświetlaczu.