Kalkulator wilgotności względnej i nawilżania
Oszacuj, jak zmienia się wilgotność względna podczas ogrzewania lub chłodzenia powietrza zewnętrznego oraz ile wody należy dodać lub usunąć, aby osiągnąć docelową wilgotność w pomieszczeniu.
Są to wstępne obliczenia HVAC przy założeniu gazu doskonałego i stałego ciśnienia, a nie model szczelnego pomieszczenia o stałej objętości ani kompletny projekt nawilżacza lub osuszacza. Obejmują zakres od −20 do 50 °C i ciśnienie bezwzględne od 60 do 110 kPa. Wilgotność względna (RH) jest określana względem wody w stanie ciekłym, w tym wody przechłodzonej poniżej 0 °C. Wyniki dla temperatur poniżej zera nie potwierdzają braku ryzyka powstawania szronu.
Wyniki obliczeń
| Zawartość wilgoci w powietrzu zewnętrznym, g wody/kg suchego powietrza | |
|---|---|
| Wilgotność bezwzględna powietrza zewnętrznego, g wody/m³ powietrza zewnętrznego | |
| Wilgotność względna w pomieszczeniu po samej zmianie temperatury, % | |
| Wilgotność bezwzględna w pomieszczeniu przed korektą wilgotności, g wody/m³ | |
| Docelowa zawartość wilgoci, g wody/kg suchego powietrza | |
| Wymagana korekta wilgotności | |
| Wymagana zmiana zawartości wilgoci, g wody/kg suchego powietrza | |
| Objętość pomieszczenia przyjęta do obliczeń, m³ | |
| Gęstość powietrza wilgotnego w pomieszczeniu przed korektą wilgotności, kg/m³ | |
| Początkowa masa suchego powietrza w pomieszczeniu, kg | |
| Jednorazowa ilość wody do dodania lub usunięcia, kg (w przybliżeniu L) | |
| Udział powietrza zewnętrznego w całkowitym strumieniu powietrza, % | |
| Strumień powietrza zewnętrznego w docelowych warunkach wewnętrznych, m³/h | |
| Ilość wody do dodania lub usunięcia w związku z wentylacją, kg/h (w przybliżeniu L/h) |
Zrozumienie wilgotności względnej i zapotrzebowania na wodę
Wilgotność względna określa stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej do ciśnienia pary nasyconej w tej samej temperaturze. Nie jest to ilość wody przypadająca na kilogram powietrza. Zawartość wilgoci to masa wody przypadająca na kilogram suchego powietrza; wilgotność bezwzględna to masa wody przypadająca na metr sześcienny powietrza wilgotnego. Jednostek tych nie wolno stosować zamiennie.
Podczas ogrzewania jawnego przy stałym ciśnieniu, bez wymiany wilgoci, zawartość wilgoci pozostaje stała, a wilgotność względna maleje. Wilgotność bezwzględna wyrażona w g/m³ również się zmienia, ponieważ zmienia się objętość powietrza. Chłodzenie zwiększa wilgotność względną aż do osiągnięcia stanu nasycenia. Chłodzenie poniżej punktu rosy powoduje kondensację; kalkulator zatrzymuje wtedy obliczenia, zamiast podawać niemożliwą wilgotność względną powyżej 100%. W takim przypadku potrzebny jest model chłodnicy lub kondensacji. Szron może powstawać poniżej 0 °C nawet wtedy, gdy wilgotność względna odniesiona do wody w stanie ciekłym jest mniejsza niż 100%.
Podstawy obliczeń
Dla ciśnienia w Pa i temperatury w °C: pw = RH/100 × pws(T), a W = 0,621945 pw/(p − pw). Zaktualizowane równanie Bucka dla wody w stanie ciekłym ma postać pws = 611,21 exp[(18,678 − T/234,5) T/(257,14 + T)]. Nie stosuje się współczynnika wzmocnienia dla powietrza wilgotnego.
Wilgotność względna w pomieszczeniu przed korektą zawartości wilgoci wynosi 100 pw,out/pws(Tin). Początkowa masa suchego powietrza wynosi V(p − pw,out)/[287,042(Tin + 273,15)]. Pomnożenie tej masy przez różnicę między docelową a początkową zawartością wilgoci w przeliczeniu na masę suchego powietrza daje jednorazową zmianę ilości wody przy stałej masie suchego powietrza. Znak rozróżnia nawilżanie i osuszanie; wyświetlane wielkości są wartościami bezwzględnymi.
W przypadku wentylacji strumień masy suchego powietrza oblicza się na podstawie wprowadzonego strumienia objętościowego oraz ciśnienia pary wodnej w docelowych warunkach wewnętrznych. Strumień masy wody wynosi: strumień masy suchego powietrza × udział powietrza zewnętrznego × |Wtarget − Woutside|. Przyjmuje się, że powietrze recyrkulacyjne powraca w warunkach docelowych. Same objętość pomieszczenia i procentowy udział recyrkulacji nie wystarczają do wyznaczenia strumienia masy wody.
Przykład i ograniczenia
Przy ciśnieniu 101,325 kPa powietrze zewnętrzne o temperaturze −10 °C i wilgotności względnej 30% zawiera około 0,53 g wody/kg suchego powietrza. Ogrzanie go do 20 °C bez dodawania wody daje wilgotność względną około 3,68%. Osiągnięcie wilgotności względnej 40% wymaga około 5,27 g wody/kg suchego powietrza. W przykładzie dla 1 000 m³ jednorazowa korekta ilości wody wynosi około 6,34 kg; przy jednej całkowitej wymianie powietrza na godzinę i recyrkulacji 60% obciążenie wilgocią związane z wentylacją wynosi około 2,51 kg/h.
Są to idealne bilanse wilgoci. Nie uwzględniają one osób przebywających w pomieszczeniu, produktów, infiltracji poza podanym strumieniem powietrza, otwartych drzwi, wymiany wilgoci z materiałami budowlanymi, strat nawilżacza ani obciążeń cieplnych. W tych wynikach obliczeń wstępnych liczba kilogramów wody jest w przybliżeniu równa liczbie litrów wody w stanie ciekłym; energia parowania i wydajność urządzeń nie są obliczane. Całkowicie szczelne pomieszczenie o stałej objętości wymaga innego bilansu ciśnienia i masy.
m³/h w warunkach rzeczywistych i m³/h w warunkach normalnych oznaczają strumienie objętościowe odniesione do różnych warunków. Nie należy stosować tego obliczenia HVAC do gorących, nasyconych gazów wylotowych ani do obliczania emisji wody na podstawie strumienia w Nm³/h bez określenia temperatury normalnej, ciśnienia normalnego oraz tego, czy strumień odnosi się do gazu suchego, czy wilgotnego.
Wybór docelowej wilgotności
Wilgotność względną można mierzyć na zewnątrz za pomocą odpowiednich, skalibrowanych przyrządów; niepewność pomiaru zależy od czujnika, sposobu instalacji i warunków. Zimne powietrze może mieć wysoką wilgotność względną, mimo że zawiera niewiele pary wodnej. Sama temperatura nie określa wilgotności względnej.
Docelowa wilgotność w pomieszczeniach zależy od warunków w budynku i sposobu jego użytkowania. W przypadku domów amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zaleca utrzymywanie wilgotności względnej poniżej 60%, najlepiej w zakresie 30–50%, aby ograniczyć rozwój pleśni. Są to wskazówki dotyczące kontroli wilgoci w budynkach mieszkalnych, a nie uniwersalne wymagania przemysłowe lub kliniczne. Utrzymująca się kondensacja na powierzchniach wymaga uwagi, nawet jeśli wilgotność względna w pomieszczeniu wydaje się akceptowalna.
| Zastosowanie | Co powinno decydować o wartości docelowej? |
|---|---|
| Budynki ogólnego przeznaczenia, w których przebywają ludzie | Komfort, ryzyko kondensacji, warunki zewnętrzne i obowiązujące wymagania dotyczące wentylacji. |
| Materiały, żywność i produkcja | Stabilność zawartości wilgoci w produkcie, wymagania procesu, warunki przechowywania i specyfikacje dostawcy. |
| Muzea, archiwa i biblioteki | Wymagania konserwatorskie właściwe dla danej kolekcji oraz kontrola szkodliwych wahań wilgotności. |
| Ochrona zdrowia i środowiska kontrolowane | Obowiązujące wymagania dla obiektu, klasyfikacja pomieszczeń i specjalistyczne kryteria projektowe. |
| Procesy wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne | Kompleksowy program ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi; sama wilgotność nie zapewnia ochrony. |
Ten kalkulator nie określa ryzyka zachorowania ani nie zaleca zakresów wilgotności dla osób z astmą lub alergiami, szpitali ani poszczególnych produktów.
Źródła i powiązane narzędzia
NCAR Earth Observing Laboratory: równania ciśnienia pary wodnej; PsychroLib: zależności psychrometryczne ASHRAE; Amerykańska EPA: wskazówki dotyczące wilgoci i pleśni w budynkach mieszkalnych.
Inne kalkulatory · Kontakt z Lenntech
Firma Lenntech BV nie ponosi odpowiedzialności za błędy w obliczeniach, samym programie ani w objaśnieniach. W przypadku pytań lub uwag prosimy o kontakt z nami.