Jak obliczyć wilgotność na higrometrze: poradnik użytkowania urządzeń + przykłady obliczeń

Mikroklimat w pomieszczeniu odgrywa dużą rolę. Naukowcy udowodnili, że wilgotność ma znaczący wpływ na zdrowie człowieka. Dlatego pożądane jest, aby ten wskaźnik zawsze znajdował się w granicach normy. Czy zgadza się Pan/Pani?

Do pomiaru wilgotności używa się higrometrów. Różnią się one zasadą działania, występują w różnych rodzajach. Niektóre modele automatycznie określają poziom wilgotności. Przy korzystaniu z innych odmian urządzeń trzeba wykonać szereg czynności, samodzielnie dokonać obliczeń. Wymaga to pewnej wiedzy, dlatego trzeba rozumieć, jak prawidłowo obliczyć wilgotność na higrometrze.

Następnie opowiemy o tym, jakie są urządzenia do pomiaru wilgotności w pomieszczeniu, przyjrzymy się zasadzie ich działania. Ponadto z naszego materiału dowie się Pan/Pani, jak wybrać odpowiednie urządzenie do pomiaru wilgotności.

Do czego służą higrometry?

Higrometr to urządzenie laboratoryjne, za pomocą którego dokonuje się pomiaru wilgotności względnej lub bezwzględnej powietrza atmosferycznego, gazów. To urządzenie nazywane jest również higroskopem.

Higrometr w tłumaczeniu z greckiego, «ὑγρός» oznacza «płynny», a «μετρέω» – «miara». Takie urządzenie będzie przydatne zarówno w domu, jak i w przemyśle.

Wilgotność, podobnie jak temperatura, jest ważnym wskaźnikiem mikroklimatu. Zaleca się utrzymywać ją w granicach normy: dla każdego rodzaju pomieszczenia ustalono optymalny poziom. Jest to korzystne dla zdrowia człowieka oraz zachowania rzeczy, konstrukcji, produktów spożywczych.

Od zbyt wilgotnego powietrza szybko rozprzestrzeniają się grzyby i wirusy, zaczynają gnić warzywa i owoce, pojawia się pleśń na ścianach. Kondensat osiadający na urządzeniach elektrycznych, konstrukcjach metalowych, papierze prowadzi do ich uszkodzenia. Naruszony zostaje również skład chemiczny leków.

Przesuszona atmosfera pogarsza właściwości ochronne błony śluzowej nosogardzieli. Prowadzi to do tego, że człowiek staje się podatny na wpływ różnych wirusów i infekcji.

Również niski poziom wilgotności niekorzystnie wpływa na jakość i świeżość produktów spożywczych: zaczynają one więdnąć i tracić swoje wartości odżywcze. Optymalny mikroklimat jest istotny podczas prac budowlanych i remontowych, zwłaszcza gdy stosowane są różne zaprawy.

Rodzajów higrometrów jest wiele. Ich dokładność może być różna. Wybór urządzenia należy dokonać w zależności od obszaru, w którym planowane jest jego użycie.

Aby utrzymać wilgotność na odpowiednim poziomie, należy regularnie przeprowadzać jej pomiar i podejmować odpowiednie środki w przypadku odchylenia wskaźnika od normy.

Higrometr jest używany w różnych dziedzinach:

• przemysł spożywczy;
• handel;
• hodowla zwierząt;
• uprawa roślin;
• przemysł farmaceutyczny;
• gospodarka szklarniowa i komunalna;
• budownictwo itp.

Mimo swojej użyteczności, higrometry nie zyskały szerokiego rozpowszechnienia w pomieszczeniach mieszkalnych. Zwykle stosuje się je na stacjach meteorologicznych i w służbach kontrolnych.

Zdecydowanie zaleca się regularne przeprowadzanie pomiarów wilgotności w szpitalach, przedszkolach i szkołach. Warto zaopatrzyć się w takie urządzenie również do domu. Utrzymując wilgotność w określonym zakresie, można znacznie poprawić wszystkie sfery swojego życia.

Popularne rodzaje urządzeń

Sposób i cechy pomiaru wilgotności higrometrem zależą od rodzaju używanego sprzętu laboratoryjnego. Urządzenia te różnią się między sobą budową, zasadą działania oraz szeregiem innych parametrów.

Ze względu na konstrukcję higrometry dzielą się na mechaniczne i elektroniczne. Pierwsze mają tarczę ze wskazówką, drugie – wyświetlacz, na którym pojawiają się informacje.

Ze względu na zasadę działania istnieją następujące typy urządzeń:

• foliowe;
• włosowe;
• wagowe;
• pojemnościowe;
• rezystancyjne;
• ceramiczne;
• kondensacyjne;
• elektrolityczne;
• psychrometryczne.

Higrometry foliowe mają tarczę ze wskazówką. Czujnikiem jest specjalna folia. Składa się ona z materiału organicznego i jest połączona ze wskazówką.

Pod wpływem zmian wilgotności powietrza atmosferycznego folia zmienia swój rozmiar. Powoduje to przesunięcie wskazówki w prawo lub w lewo, pokazując wynik na tarczy.

Zaletą higrometru włosowego jest jego prosta konstrukcja. Urządzenie to można stosować do pomiaru wilgotności powietrza w temperaturze poniżej zera stopni.

Głównym elementem higrometrów włosowych jest odtłuszczony ludzki lub syntetyczny włos napięty na ramce ze wskazówką. Zasada działania urządzenia jest podobna do higrometrów foliowych.

Wraz ze zmianą wilgotności zmienia się długość włosa. Powoduje to odchylenie wskazówki w określoną stronę.

Higrometry wagowe służą do obliczania wilgotności bezwzględnej. Są wyposażone w rurki z materiałem higroskopijnym. Podczas przepływu masy powietrza wypełniacz pochłania wilgoć i zwiększa swoją wagę.

Pobór próbki odbywa się za pomocą specjalnej pompy. System jest ważony przed i po wtrysku powietrza. Wilgotność bezwzględna jest obliczana na podstawie uzyskanych wskaźników oraz objętości przepuszczonej masy powietrza.

Higrometry pojemnościowe zawierają kondensator tlenkowy. Jego pojemność zmienia się w zależności od stężenia wilgoci w powietrzu. Modele te należy okresowo kalibrować. Jest to spowodowane tym, że z czasem pojemność detektora maleje, co wpływa na dokładność pomiaru.

Higroskopy rezystancyjne działają na zasadzie zmiany poziomu wilgotności w zależności od oporu elektrycznego soli i polimerów. Przyrządy ceramiczne składają się z tarczy z wskazówką. Czujnikiem jest specjalna mieszanka ceramiczna (glina, krzem). Jej opór elektrolityczny zależy od poziomu wilgotności.

Higrometry ceramiczne wskazują wyłącznie poziom wilgotności. Nie posiadają dodatkowych funkcji. Są jednak dokładne i umożliwiają monitorowanie zmian mikroklimatu w pomieszczeniu.

Przyrządy kondensacyjne nazywane są również higrometrami Lambrechta. Zasada działania urządzenia opiera się na wykorzystaniu wbudowanego zwierciadła. Temperatura tego elementu zmienia się wraz z temperaturą powietrza atmosferycznego.

Głównym elementem przyrządów elektrolitycznych jest szklana, polistyrenowa lub inna płyta izolacyjna pokryta warstwą elektrolitu. Opór elektrolitu zmienia się w zależności od stężenia wilgoci w środowisku powietrznym.

Higrometr kondensacyjny charakteryzuje się wysoką dokładnością. Jednak ze względu na pewne trudności w użytkowaniu nie nadaje się zbyt dobrze do użytku domowego.

Higrometry psychrometryczne mierzą wilgotność powietrza atmosferycznego na podstawie spadku temperatury ciała zwilżonego. Składają się z dwóch termometrów: suchego i zwilżonego.

Przyrząd jest również wyposażony w podajnik – szklaną kolbę wypełnioną wodą. Obliczenia przeprowadza badacz samodzielnie. Tabela dołączona do urządzenia pomaga określić wilgotność względną powietrza za pomocą higrometru.

Oprócz przyrządów istnieją alternatywne sposoby pomiaru wilgotności. Więcej szczegółów – czytaj dalej.

Jak korzystać z higrometru?

Do każdego rodzaju i modelu higrometru dołączona jest instrukcja obsługi. Należy jej ściśle przestrzegać. Od tego zależy dokładność uzyskanego wyniku.

Przyrządy psychrometryczne mają dwie zalety: są dokładne i wskazują nie tylko wilgotność, ale także poziom temperatury w pomieszczeniu.

W instrukcji obsługi urządzenia opisano, jak prawidłowo dokonać pomiaru wilgotności. Podane są zasady bezpieczeństwa i środki ostrożności podczas pracy z urządzeniem. Udzielane są zalecenia dotyczące konserwacji laboratoryjnego sprzętu pomiarowego.

Obecnie w gospodarstwach domowych i w przemyśle stosuje się zazwyczaj higrometry mechaniczne, elektroniczne, kondensacyjne i psychrometryczne.

Wariant nr 1 – urządzenia elektroniczne

Higrometry elektroniczne są proste w obsłudze. Nie wymagają konfiguracji, są w pełni gotowe do pracy. Przed użyciem należy sprawdzić urządzenie pod kątem widocznych wad – pęknięć, odprysków.

Algorytm pomiaru wilgotności za pomocą higroskopu elektronicznego wygląda następująco:

• włączyć urządzenie, naciskając przycisk zasilania;
• w razie potrzeby ustawić dzień tygodnia, godzinę, włączyć budzik i inne parametry za pomocą przycisków «UP», «MODE» i «DOWN»;
• poczekać, aż urządzenie przeprowadzi obliczenie poziomu wilgotności;
• ocenić wynik na wyświetlaczu elektronicznym.

Zazwyczaj takie higrometry są używane w gospodarstwach domowych. Niektóre osoby stosują je w inkubatorach.

Higrometry elektroniczne mają dość wysoki poziom błędu. Dlatego nie należy w pełni ufać ich wynikom, lepiej sprawdzić je za pomocą urządzenia mechanicznego.

Nowoczesne modele higrometrów elektronicznych są wyposażone w różne dodatkowe funkcje: na przykład pokazują temperaturę powietrza, poziom oświetlenia, dzień tygodnia itp.

Wariant nr 2 – higrometry mechaniczne

Dokładność higrometrów mechanicznych jest niska. Błąd wynosi 5-8%. Przed rozpoczęciem korzystania z urządzenia zaleca się przeprowadzenie jego kalibracji. Do ustawienia potrzebny jest higrometr wzorcowy, pokazujący dokładne wartości wilgotności.

Należy umieścić obok siebie dwa urządzenia. Jeśli wskazanie przyrządu mechanicznego nie odpowiada wzorcowemu, należy je skorygować za pomocą śruby regulacyjnej. Element ten znajduje się na tylnym panelu urządzenia.

Higrometry mechaniczne oprócz poziomu wilgotności w pomieszczeniu mogą dodatkowo pokazywać poziom temperatury. Ich dokładność jest wyższa niż w przypadku elektronicznych.

Korzystanie z mechanicznego higroskopu jest dość proste. Należy umieścić urządzenie w odpowiednim miejscu (postawić na stole lub powiesić na ścianie) i ocenić wynik.

Wariant nr 3 – urządzenia kondensacyjne

Higrometr kondensacyjny składa się z termometru, metalowego pudełka i gumowej gruszki. Określa bezwzględną wilgotność powietrza w punkcie rosy. Charakteryzuje się wysoką dokładnością. W gospodarstwie domowym takie urządzenie zwykle nie jest używane.

Higrometr kondensacyjny jest dość dokładny. Aby jednak określić poziom wilgotności, należy wykonać szereg czynności. Pod względem wygody użytkowania ustępuje on modelom elektronicznym.

Algorytm korzystania z higrometru typu kondensacyjnego:

• do pudełka wlać eter (alkohol);
• zacząć tłoczyć powietrze za pomocą gruszki aż do pojawienia się pierwszych kropel rosy;
• zanotować odczyt termometra;
• sprawdzić poziom wilgotności w tabeli dołączonej do urządzenia.

Jak widzi Pan/Pani, nic skomplikowanego w określaniu wilgotności za pomocą higrometru kondensacyjnego nie ma. Wystarczy trzymać się powyższej instrukcji.

Wariant nr 4 – higrometr psychrometryczny

Higrometr psychrometryczny jest dość dokładny. Taki sprzęt jest sprawdzany przez służby metrologiczne. Wynikom tego urządzenia można ufać.

Zazwyczaj higrometry psychrometryczne są używane w szpitalach, przychodniach, szkołach, stołówkach publicznych. Kupuje się je także do domu. Higrometry psychrometryczne są reprezentowane przez modele WIT-1 i WIT-2. Z tym, jak wyglądają, można zapoznać się na poniższym rysunku.

Psychrometr WIT-1 jest stosowany przy temperaturach od 0 do +24 stopni. WIT-2 zaleca się używać w pomieszczeniach, gdzie temperatura mieści się w zakresie od +16 do +40 stopni.

Przed bezpośrednim użyciem urządzenia należy przeprowadzić szereg prac przygotowawczych:

1. Rozpakować higrometr. Upewnić się, że zestaw urządzenia odpowiada danym podanym w paszporcie.
2. Sprawdzić stan elementów urządzenia.
3. Zdjąć zbiornik z podstawy. Opuścić go do pojemnika z wodą destylowaną zapieczętowanym końcem do dołu.
4. Nawilżyć knot, zanurzając zbiornik mokrego termometru w szklanej kolbie z wodą.
5. Ustawić zbiornik w taki sposób, aby knot nie dotykał jego ścianek, a od krawędzi otwartego końca kolby do zbiornika termometru była odległość co najmniej 2 cm.
6. Ustawić higrometr w pozycji pionowej na wysokości oczu. Urządzenie psychrometryczne nie ma podstawki. Przyrząd można powiesić na ścianie. W tym celu w górnej części wyrobu znajduje się specjalny otwór.

Po zakończeniu etapu przygotowawczego można przystąpić do bezpośredniego określenia poziomu wilgotności za pomocą higrometru psychrometrycznego.

Zbiornik zawsze musi być wypełniony wodą. Płyn należy dolewać z wyprzedzeniem. Należy kontrolować poziom wody w kolbie. Jeśli jest dolewany przed przeprowadzeniem pomiaru, trzeba odczekać pół godziny, a następnie przystąpić do określenia temperatur na mokrym i suchym termometrze.

W środowisku pomiarowym przyrząd należy przetrzymać co najmniej 30 minut. W przeciwnym razie dokładność wyniku będzie wątpliwa.

Kolejność korzystania z higrometru psychrometrycznego:

• stanąć naprzeciw przyrządu w odległości dobrej widoczności oznaczeń skali. Ważne, aby nie oddychać na termometry, aby uniknąć zniekształcenia wyniku;
• zapisać wskazania termometru suchego. Znajduje się on po lewej stronie i ma odpowiednie oznaczenie. Zapisać uzyskany wynik z dokładnością do 0,1 °C;
• odczytać wskazania z mokrego termometru;
• wprowadzić do uzyskanych wyników poprawki zgodnie z zaleceniami podanymi w paszporcie urządzenia pomiarowego;
• od wskazania termometru suchego odjąć wartość mokrego;
• określić wilgotność względną, korzystając z tabeli znajdującej się w prawej części przyrządu. Szukana wartość będzie znajdować się na przecięciu wiersza temperatury według termometru suchego i różnicy wskazań dwóch termometrów.

Poniżej na rysunku pokazano, jak określa się wilgotność za pomocą psychrometru higrometrycznego.

Suchy termometr wskazuje temperaturę 20 °C, a mokry – 19 °C. Różnica między tymi wartościami wynosi 20-19=1 °C. W tabeli w kolumnie wskazań termometru suchego znajdujemy wskazanie „20” i prowadzimy prostą poziomą linię. W wartościach różnicy temperatur znajdujemy „1” i prowadzimy pionową. Na przecięciu dwóch linii znajduje się wskaźnik względnego poziomu wilgotności – 90%

Aby psychrometr wskazywał dokładny wynik, należy regularnie przeprowadzać jego konserwację techniczną.

Woda powinna mieć temperaturę pokojową. Dopuszczalne jest użycie przegotowanej cieczy. Woda powinna być wcześniej oczyszczona za pomocą filtra. Należy ją gotować przez co najmniej 15 minut.

Filtr zbiornika termometru mokrego powinien być zawsze miękki, czysty i wilgotny. Okresowo należy wymieniać ten element. Jeśli zapylenie powietrza nie przekracza 5 mg/m3, to czynność tę należy wykonywać co dwa tygodnie.

Jeśli rozpatrywany parametr jest wyższy, to wymienia się knot w miarę jego zabrudzenia. Przed zamontowaniem nowego knota należy wytrzeć zbiornik termometru wacikiem nasączonym ciepłą wodą.

Należy okresowo sprawdzać higrometr. Dokładność przyrządu jest oceniana bezpośrednio po wyprodukowaniu. Następnie kontrolę urządzenia należy przeprowadzać 1-2 razy w roku.

Zasady bezpiecznej eksploatacji

Mimo że higroskopy bywają różnych rodzajów, istnieją ogólne zasady, których należy przestrzegać podczas ich użytkowania. Z każdym sprzętem należy obchodzić się ostrożnie. Nie można dopuścić do upuszczenia przyrządu.

Zabrania się również traktowania urządzenia agresywnymi substancjami chemicznymi: na przykład roztworami zawierającymi zasady lub kwasy. Nie zaleca się przegrzewania urządzenia. Maksymalna dopuszczalna temperatura, w której można eksploatować urządzenie, jest podana w dołączonej instrukcji.

Ważne jest, aby prawidłowo wybrać miejsce umieszczenia higrometru. W pobliżu urządzenia nie powinno być źródeł zimna i ciepła. Ważny jest brak wibracji. Nie należy umieszczać higroskopów w miejscach bezpośredniego działania promieni słonecznych.

Należy pamiętać o środkach ostrożności podczas używania przyrządów zawierających substancje toksyczne. Na przykład termometry aparatu psychrometrycznego VIT-2 są wypełnione toluenem. Jest to ciecz toksyczna i łatwopalna.

Dlatego ważne jest, aby nie dopuścić do stłuczenia i przegrzania urządzenia. Jeśli nastąpi rozerwanie zbiornika, toluen można usunąć z otaczających przedmiotów wodą z detergentem.

Jeżeli do pomiaru wilgotności należy używać wody, należy stosować wodę destylowaną (nawet jeśli instrukcja nie mówi o tym wprost). Niefiltrowana woda wodociągowa zawiera sole, które będą osadzać się na elementach urządzenia, skracając jego żywotność i dokładność wyników.

Jaki higrometr jest lepszy?

Jaki rodzaj higrometru najlepiej kupić, aby kontrolować poziom wilgotności, zależy od typu pomieszczenia, celów i regularności przeprowadzanych pomiarów. Dla magazynów, hal produkcyjnych, szkół i placówek medycznych lepiej wybrać psychrometr. Charakteryzuje się on wysokim poziomem dokładności i niezawodności.

Do celów domowych wystarczy mechaniczny lub elektroniczny higrometr – przyrządy te można nabyć w najbliższym sklepie z elektroniką. Ponadto różnorodność modeli pomoże dobrać urządzenie pasujące do stylu pomieszczenia.

Nie zaleca się używania w domu modeli psychrometrycznych, które zawierają toluen, zwłaszcza jeśli w rodzinie są dzieci i zwierzęta. Przypadkowe stłuczenie urządzenia może prowadzić do szeregu nieprzyjemnych konsekwencji.

Do kontroli wilgotności w domu lepiej kupić mechaniczny higroskop. Jest on dokładniejszy niż elektroniczny. Jednocześnie pozbawiony jest wielu dodatkowych funkcji, w przeciwieństwie do tego ostatniego rodzaju urządzenia.

Ponadto możecie Państwo własnoręcznie złożyć urządzenie do pomiaru wilgotności. Jak to zrobić, można przeczytać w tym materiale.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Na załączonym filmie opisano zasadę działania przyrządu psychrometrycznego i sposób obliczania poziomu wilgotności:

O dokładności psychrometrów i elektronicznych higrometrów można wnioskować na podstawie tego filmu:

Najbardziej rozpowszechnione są urządzenia psychrometryczne WIT-1 i WIT-2. Są dokładne i dodatkowo wskazują temperaturę powietrza.

Do użytku domowego można używać urządzeń elektronicznych. Zazwyczaj są one wielofunkcyjne i pokazują nie tylko wilgotność, ale także temperaturę, natężenie oświetlenia, czas, dzień tygodnia itp. Ich dokładność pozostawia wiele do życzenia.

Higroskopy mechaniczne również mają pewien błąd, ale można je regulować poprzez kalibrację.

A czy korzystają Państwo z mierników wilgotności w domu? Któremu urządzeniu dali Państwo pierwszeństwo i czy jesteście Państwo zadowoleni z jego działania? Prosimy o pozostawienie swoich komentarzy w bloku pod artykułem.