Przyrządy do pomiaru wilgotności powietrza w pomieszczeniu: rodzaje + zalecenia dotyczące wyboru

Komfortowy pobyt w mieszkaniu jest możliwy po zapewnieniu komfortowego mikroklimatu, odpowiedniego dla pomieszczeń mieszkalnych. Warunki klimatyczne w pokoju zależą od temperatury i wilgotności powietrza, dlatego te wskaźniki należy dokładnie kontrolować za pomocą specjalnych urządzeń.

Tak, do określenia temperatury w pomieszczeniu używa się termometru, a urządzenie do pomiaru wilgotności powietrza nazywa się higrometr. Zasada działania termometru jest znana każdemu, ale jak działa wilgotnościomierz i jak wybrać odpowiednią opcję, wie niewielu.

Wspólnie przyjrzyjmy się istniejącym rodzajom tych urządzeń i cechom ich działania w tym materiale. Porozmawiajmy również o zasadach wyboru odpowiedniego higrometru.

Jak mierzy się wilgotność powietrza?

Ilość wilgoci można określić za pomocą improwizowanych środków: zapalonej świecy, szyszki świerkowej, szklanki wody lub stanu liści domowej rośliny wilgociolubnej. Metody te są stosowane od dawna, ale określają jedynie przybliżone wartości.

Dokładne odczyty można uzyskać za pomocą zwykłego termometru. Ta metoda jest długa i niezbyt wygodna, ponieważ wymaga przestrzegania określonych instrukcji, bez których uzyskane dane mają znaczący błąd.

Nowoczesne wilgotnościomierze są bezpieczne i harmonijnie wpisują się w wystrój wnętrz. Dlatego mogą być używane w każdym pomieszczeniu do stworzenia komfortowego mikroklimatu.

Do obiektywnego pomiaru pary wodnej w powietrzu używa się specjalnych urządzeń, które przetwarzają dane o temperaturze i stężeniu pary.

Do takich urządzeń należą:

1. Higrometry.
2. Psychrometry.

Urządzenia o różnej zasadzie działania pokazują wartości z różnym stopniem błędu. Niektóre urządzenia podają dokładne dane o zawartości wilgoci w powietrzu, inne dopuszczają błąd.

Istnieją urządzenia rejestrujące wartości bezwzględne oraz mierniki odzwierciedlające wartość względną. Dlatego przed wyborem higrometru należy zapoznać się z zasadą działania urządzeń i uwzględnić warunki, w jakich będzie używane urządzenie.

Wilgotność bezwzględna odzwierciedla wagę pary wodnej w metrze sześciennym powietrza. Wartość wyrażana jest w gramach, kilogramach na metr sześcienny. Taka wartość nic nie powie zwykłemu człowiekowi, dlatego za jednostkę miary przyjmuje się wilgotność względną powietrza.

Wilgotność względna – to stosunek pary wodnej do powietrza. Maksymalna możliwa ilość pary w powietrzu wynosi 100%, pozostałe wartości są wyznaczane w odniesieniu do wartości maksymalnej.

Do obliczenia względnej ilości wilgoci w powietrzu każde urządzenie jest wyposażone w czujnik temperatury. Niektóre urządzenia przekazują dodatkowe dane o temperaturze, co jest wygodne, ponieważ nie trzeba osobno kupować termometru.

Zgodnie z SNiP 2.04.05-91 wilgotność względna powietrza powinna utrzymywać się w granicach 30-60%. W klimatycznie wilgotnych regionach, gdzie zawartość pary na zewnątrz przekracza 75%, wartości będą nieco wyższe.

Zasada działania i rodzaje urządzeń

Działanie higrometrów opiera się na zmianach parametrów fizycznych różnych materiałów. Wraz ze zmianą ilości pary w powietrzu zmieniają się właściwości: gęstość, masa, długość i inne parametry robocze substancji. Rejestrując zmiany charakterystyk fizycznych materiałów, można wyciągać wnioski o ilości pary w powietrzu.

Higrometry włosowe i foliowe

Najprostsze mechanizmy tych urządzeń, analizując fizyczne właściwości materiałów, pozwalają bezbłędnie określić ilość pary w powietrzu.

Urządzenie włosowe składa się z syntetycznego, odtłuszczonego włosa, podstawy ze skalą, wskazówki i koła pasowego. Wraz ze wzrostem lub spadkiem ilości pary zmienia się siła naciągu włosa, koło pasowe obraca się, zmieniając położenie wskazówki na skali z wartościami.

Rzadkie i ekskluzywne modele higrometrów włosowych działają wyłącznie zgodnie z prawami mechaniki, dlatego nie wymagają zewnętrznego źródła zasilania.

Taki miernik działa w zakresie od 30 do 80%. Obecnie jest prawie nieużywany, ponieważ istnieją inne modele o większym zakresie pracy.

W higrometrze foliowym elementem czułym jest organiczna folia przymocowana do koła pasowego. Wraz ze zmianą wilgotności zwiększa się lub zmniejsza napięcie folii, co prowadzi do ruchu koła pasowego, które zmienia kąt nachylenia wskazówki.

Wskaźnik porusza się po łukowatej tarczy, pokazując procent wilgotności powietrza w pomieszczeniu.

Oba mechanizmy działają zgodnie z prawami mechaniki, dzięki czemu mogą dokładnie mierzyć wilgotność w pomieszczeniach, w których utrzymuje się niska temperatura, do 0 °C.

Mierniki wagowe i kondensacyjne

Za pomocą higrometru wagowego można określić wilgotność bezwzględną powietrza. Takie urządzenie jest używane do eksperymentów laboratoryjnych, dlatego nie nadaje się do użytku domowego w pomieszczeniach.

Miernik kondensacyjny podsumowuje najdokładniejsze dane. Konstrukcja takiego przyrządu składa się z płaskiej powierzchni, na której osadza się wilgoć, termometru określającego moment powstania kondensatu oraz wiązki światła wykrywającej pojawienie się pierwszego kondensatu. Zakres roboczy miernika wynosi od 0 do 100%.

Przyrząd kondensacyjny ma duże gabaryty. Do uruchomienia urządzenia używa się gumowej gruszki, dlatego takie higrometry są używane tylko w laboratoriach

Te mechanizmy generują wyniki z wysoką dokładnością, co jest konieczne do badań, ale nie jako domowe mierniki wilgotności powietrza.

Urządzenia mechaniczne i elektryczne

Mechaniczny lub ceramiczny wilgotnościomierz działa poprzez opór elektryczny masy. Ponieważ w skład masy ceramicznej wchodzi krzem i kaolin z cząstkami metalu, uzyskana mieszanka zmienia opór po zmianie wilgotności powietrza.

Dzięki temu przy różnej zawartości pary wodnej wskazówka na przyrządzie zmienia położenie, odzwierciedlając wilgotność powietrza.

Ten mechanizm działania pozwala na produkcję kompaktowych ceramicznych przyrządów, dlatego cieszą się one popytem do pomiaru wilgotności powietrza w gospodarstwie domowym.

Elektroniczny lub pokojowy higrometr – nowoczesny, szybki przyrząd do określania wilgotności powietrza w pomieszczeniu.

W konstrukcji mogą być stosowane następujące zasady działania:

• pomiar przewodności elektrycznej otaczającego powietrza;
• metoda optoelektroniczna, z pomiarem punktu rosy;
• pomiar oporu elektrycznego polimerów i soli;
• analiza pojemności kondensatu.

Cyfrowy wilgotnościomierz działa za pomocą mikroukładów, dlatego obliczenia wykonywane są w ciągu kilku sekund, a dane wyjściowe mają minimalny błąd.

Dokładne odczyty higrometru elektronicznego są możliwe przy braku przeciągu. Niektóre modele dopuszczają wahania do 2 m/s, aby to uwzględnić, należy wcześniej zapoznać się z dokumentacją techniczną

Przy określaniu wilgotności powietrza urządzeniami tego typu należy uwzględnić temperaturę otoczenia. Najmniejsze odchylenia od warunków stacjonarnych wpływają na końcowe wskazania, dlatego przed bezpośrednim pomiarem drzwi zewnętrzne powinny być zamknięte przez 15 minut.

Oprócz wahań temperatury na pracę urządzeń wpływa bliskość grzejników. Dlatego przy umieszczaniu higrometrów dowolnego typu należy uwzględnić bliskość kaloryferów i umieścić je na przeciwległej ścianie lub stoliku znajdującym się w znacznej odległości od grzejników.

Zasada działania psychrometru

Kolejnym przyrządem do pomiaru wilgotności powietrza w pomieszczeniach jest psychrometr. Mechanizm działania urządzeń psychrometrycznych opiera się na wykorzystaniu fizykochemicznych właściwości cieczy.

Do pomiaru na przyrządzie zamontowane są dwie rurki termometryczne z cieczą, z których jedna owinięta jest mokrą tkaniną. Podczas parowania wilgoci wskazanie temperatury na owiniętej rurce jest niższe niż na suchej.

Jako ciekłe materiały do napełniania termometrów psychrometru używa się rtęci i toluenu. Przyrząd z toluenem jest mniej niebezpieczny do użytku domowego.

Aby uzyskać wynik, należy odczytać temperaturę powietrza na termometrze nieowiniętym tkaniną, a następnie obliczyć różnicę wskazań cieczy między obiema rurkami.

Następnie, w pierwszej kolumnie tabeli wartości należy znaleźć temperaturę powietrza według termometru. W górnym wierszu znaleźć różnicę wartości. Liczba na przecięciu kolumny i wiersza jest wskaźnikiem wilgotności.

Psychrometry występują w trzech rodzajach:

1. Stacjonarny. Prosty przyrząd składający się z dwóch termometrów zamkniętych w kolbie meteorologicznej. Jeden z termometrów współdziała z mokrą tkaniną, przez co ciecz zmienia właściwości fizykochemiczne i pojawia się różnica stopni. Wyniki oblicza się za pomocą tabeli.
2. Aspiracyjny psychrometr jest podobny do stacjonarnego, różnica polega na tym, że w obudowie ochronnej zamontowany jest wentylator aspiracyjny, do przemieszczania sprężonego gazu. Swoista próżnia stwarza warunki do uzyskania maksymalnie dokładnych wskazań.
3. Zdalny przyrząd może być manometryczny lub elektryczny. W konstrukcji występują termometry manometryczne lub termistory, które zmieniają opór w zależności od stanu otoczenia. Gotowe wyniki wyświetlane są na cyfrowym wyświetlaczu przyrządu.

Urządzenia psychrometryczne przechodzą normalizację i wzorcowanie, dlatego wartości wyjściowe można uznać za najbardziej dokładne.

Stacjonarne przyrządy do pomiaru wilgotności powietrza bywają wiszące i stołowe, dlatego harmonijnie wkomponują się w każde wnętrze.

Na co zwrócić uwagę przy zakupie?

Do pokojowych modeli przyrządów do pomiaru wilgotności powietrza należą mechaniczne i elektroniczne higrometry. Mają kompaktową konstrukcję, są bezpieczne dla otoczenia i wykazują minimalny błąd w obliczeniach. Aby utrzymać myśl projektową, nowoczesne urządzenia mają minimalistyczny design.

Kryterium #1 — zasada działania

Mechaniczne i cyfrowe higrometry mają szereg zalet, które mogą wpłynąć na wybór przyrządu.

Do zalet mechanicznych modeli higrometrów można zaliczyć to, że:

• praca przyrządu nie zależy od zewnętrznych źródeł zasilania;
• są proste w użyciu, ponieważ wymagana jest minimalna dodatkowa regulacja niezbędnych parametrów pracy;
• koszt mechanicznego higrometru jest nieco niższy niż elektronicznego.

Cyfrowe modele wykonywane są w formie składanych, przenośnych gadgetów.

Ponadto do zalet modeli elektronicznych należą:

• wysoka szybkość uzyskiwania wyniku;
• mniejszy błąd wskazań w porównaniu z przyrządem mechanicznym;
• dane wyjściowe podlegają dalszej obróbce ze względu na wbudowaną pamięć wewnętrzną.

Niektóre elektroniczne mierniki wilgotności łączą w sobie kilka przyrządów: higrometr, zegar, kalendarz, termometr, barometr, miernik punktu rosy. Dlatego jeśli urządzenie pełni kilka funkcji klimatycznych – jest to stacjonarna stacja meteorologiczna.

Niektóre mierniki wilgotności mają wbudowany system powiadamiania, który uruchamia się, gdy poziom pary wodnej spada lub wzrasta do 30 i 60%. Taki przyrząd powinien znajdować się w domach, gdzie warunki klimatyczne regionu zakładają podwyższoną wilgotność lub suchość powietrza.

Dla komfortu dziecka i rodziców higrometr może być wbudowany w nianię elektroniczną. Taki przyrząd ma dużą funkcjonalność i system powiadamiania.

Najnowsze modele są wyposażone w moduł Wi-Fi do wyświetlania informacji o pogodzie w regionie, poprzez pobieranie danych przez Internet.

Nowoczesne modele higrometrów są przeznaczone do określonej specyfiki pracy, dlatego aby dokładnie zmierzyć wilgotność powietrza w pokoju, mieszkaniu lub innych pomieszczeniach, należy zrozumieć, jak będzie używany przyrząd. Wtedy zakupiony miernik wilgotności będzie w pełni odpowiadał wymaganym potrzebom.

Kryterium #2 — zakres wilgotności

Optymalna wilgotność powietrza jest określana przez przeznaczenie pomieszczeń. W sypialniach, salonie normalne wartości higrometru wynoszą od 20 do 80%. Przy balkonie, w holu, na strychu i w kuchni od 10 do 90%. Więcej o normach wilgotności powietrza w mieszkaniu zalecamy przeczytać w tym materiale.

W pomieszczeniach o dużej wilgotności zakres wartości roboczych może sięgać 100%. Im szerszy zakres wartości rejestrowanych przez przyrząd, tym wyższa jego cena. Dlatego przy wyborze urządzenia do sypialni, holu i przestrzeni strychowej można wybrać urządzenia o małym zakresie wartości.

Przy zakupie higrometru należy zapoznać się z charakterystykami roboczymi podanymi w karcie produktu. Ważne, aby parametry przyrządu obejmowały górne wartości zakresu przewidywanych temperatur roboczych.

Dla niektórych mierników wilgotności ważny jest maksymalny próg nagrzewania. Tak, przyrząd do łaźni lub sauny powinien obejmować w zakresie temperatur roboczych wartości do 120 °C. Dlatego do pomieszczeń, w których temperatura i wilgotność mogą osiągać dość wysokie wartości, należy nabywać specjalne przyrządy do pomiaru pary wodnej w powietrzu.

Kryterium #3 — dokładność pomiaru

Do wyposażenia specjalnych magazynów wymagane są przyrządy o najmniejszym błędzie wskazań.

Tak, w domowej winoteki wilgotność cyrkulującego powietrza powinna utrzymywać się na poziomie 65-75%, a zawartość pary wodnej w bibliotece nie powinna być niższa niż 50% i wyższa niż 60%.

Dlatego, do pomiaru wilgotności powietrza w takich pomieszczeniach, należy użyć psychrometru lub wysokoprecyzyjnego elektronicznego higrometru, który mierzy ilość pary wodnej poprzez zmianę przewodności elektrycznej powietrza.

Błąd psychrometru waha się od 1 do 5%, błąd urządzenia cyfrowego od 5 do 10%. Dlatego mogą być one używane w pomieszczeniach, gdzie wilgotność powietrza musi być utrzymywana zgodnie z dokładnie określonymi wartościami.

Jeśli poziom wilgotności nie odpowiada normom, ale będzie potrzebne urządzenie do jego podwyższenia – nawilżacz powietrza.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

W filmie będzie mowa o zasadach działania stacjonarnych psychrometrów, zostanie przedstawione porównanie uzyskanych wyników z odczytami cyfrowych higrometrów:

Optymalna wilgotność powietrza w pomieszczeniach zmniejsza ryzyko wystąpienia chorób przewlekłych, łagodzi objawy przebiegu istniejących chorób oskrzelowo-płucnych, zmniejsza objawy reakcji alergicznych.

Ilość wilgoci w powietrzu wpływa na wydajność, wygląd i zdrowie człowieka. Dlatego pomiar pary wodnej w pomieszczeniu powinien stać się użytecznym nawykiem w każdej rodzinie.

Czy mają Państwo pytania dotyczące wyboru higrometru? A może chcą Państwo uzupełnić naszą publikację użytecznymi uwagami? Prosimy pisać swoje komentarze pod tym materiałem.

Jeśli mają Państwo w domu higrometr i chcą Państwo opowiedzieć o jego plusach i minusach, proszę napisać o tym poniżej pod artykułem.