2.2. Определение относительной влажности воздуха

Влажность воздуха характеризуется следующими ос­новными понятиями:

• абсолютная влажность — количество водяных паров в граммах в 1 м³ воздуха;

• максимальная влажность — количество водяных паров, необходимое для полного насыщения 1 м³ воздуха при данной температуре;

• относительная влажность — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

На практике чаще всего измеряется относительная влажность воздуха, которая дает представление о степени насыщения воздуха водяными парами, от которых зависит интенсивность и скорость испарения влаги с поверхности тела. Относительная влажность воздуха обусловлена температурой воздуха и ограждений, а также тяжестью выполняемой человеком физической работы. Нормальной в жилых помещениях считается относительная влажность воздуха, равная 30-60%.

Измеряется относительная влажность воздуха при помощи специальных приборов:

— стационарный психрометр Августа, состоящий из двух одинаковых термометров, укрепленных на расстоянии 4-5 см друг от друга (рис. 4). Резервуар одного из термометров покрыт кусочком батиста, конец которого опущен в стаканчик с водой, отстоящий от резервуара термометра на расстоянии 2-3 см. В некоторых моделях психрометров вместо стаканчика имеется изогнутая под углом 180° и запаянная с одного конца трубка, в которой создается большой запас воды. В короткий открытый ее конец опускается батист.

Увлажненный термометр, вследствие испарения воды с его поверхности будет показывать более низкую температуру, чем сухой. Интенсивность испарения будет тем больше, чем суше воздух.

Соответственно понижается температура влажного термометра и увеличивается разница в показаниях «сухого» и «влажного» термометров. Наоборот, по мере насыщения воздуха водяными парами эта разница уменьшается и полностью исчезнет при стопроцентной влажности.

Разность в показаниях термометров и кладется в основу расчетов относительной влажности воздуха.

Для определения влажности прибор устанавливают в исследуемом помещении так, чтобы исключить влияние на него источников тепла (лампа, печь, люди и пр.), а также случайных движений воздуха (ходьба и т. п.).

Спустя 10-15 минут записывают показания обоих термометров, соблюдая правила отсчета, изложенные выше.

Рис.4. Психрометр Августа

Абсолютную влажность вычисляют по формуле Ренье:

А=М₁ – К ( Т- Т₁ )Н₁, (1)

где А — искомая абсолютная влажность;

М₁ — максимальное напряжение водяных паров при температуре влажного термометра (находят по табл. 4);

К— психрометрический коэффициент;

Т — температура сухого термометра;

Т₁ — температура влажного термометра;

Н — барометрическое давление в момент наблюдения в мм рт. ст.

Таблица 4

Упругость водяных паров при максимальном насыщении

Температура воздуха, °С	Напряжение водяных паров, мм рт. Ст.	Температура воздуха, °С	Напряжение водяных паров, мм рт. Ст.	Температура воздуха, °С	Напряжение водяных паров, мм рт. Ст.
1	2	3	4	5
-20	0,94	+2,5	5,486	+14,5	12,382
-19	1,02	+3,0	5,685	+15,0	12,788
-18	1,12	+3,5	5,889	+15,5	13,205
-17	1,22	+4,0	6,101	+16,0	13,634
-16	1,32	+4,5	6,318	+16,5	14,076
-15	1,44	+5,0	6,543	+17,0	14,530
-14	1,56	+5,5	6,775	+17,5	14,997
-13	1,69	+6,0	7,103	+18,0	15,477
-12	1,84	+6,5	7,259	+18^	15,971
-11	1,99	+7,0	7,513	+19,0	16,477
-10	2,15	+7,5	7,775	+19,5	16,999
-9	2,33	+8,0	8,045	+20,0	17,735
-8	2,51	+8,5	8,323	+20,5	18,085
-7	2,72	+9,0	8,609	+21,0	18,605
-6	2,93	+9,5	8,905	+21,5	19,231
-5	3,16	+10,0	9,209	+22,0	19,827
-4	3,41	+10,5	9,521	+22,5	20,440
-3	3,67	+11,0	9,844	+23,0	21 ,068
-2	2,952	+11,5	10,176	+23,5	21,714
-1	4,256	+12,0	10,518	+24,0	22,377
0	4,579	+12,5	10,870	+24^5	23,060
+1	4,946	+13,0	11,321	+25,0	23,756
+1,5	5,107	+13,5	11,604	+25,5	24,471
+2,0	5,294	+14,0	11,987	+26,0	25,209

Величина коэффициента К выбирается в зависимости от скорости движения воздуха: неподвижный воздух — 0,00128; очень слабое (неощутимо) движение со скоростью 0,2 м/сек. — 0,00110; едва заметное движение со скоростью 0,3 м/сек. — 0,00100; при измерении на открытом воздухе и кажущемся отсутствии ветра (движение воздуха не более 0,5 м/сек.) — 0,0009, а при умеренном его движении (2 м/сек.) — 0,00074.

Для большинства жилых помещений можно пользоваться коэффициентом 0,0011

На основании установленной абсолютной влажности вычисляют относительную влажность (а) по формуле:

а = (А/М)*100, % , (2)

то есть находят отношение полученной абсолютной влажности к максимальной влажности при температуре воздуха помещения (по показаниям сухого термометра). Для ускорения расчета составлены психрометрические таблицы, по которым на основании показаний сухого и влажного термометров определяется относительная влажность (табл. 5);

Рис. 5. Психрометр Ассмана

— аспирационный психрометр Ассмана — также состоит из двух термометров, объединенных общей оправой и обеспечивающих наблюдение при одинаковой скорости движения воздуха (рис. 5). Для этого шарики обоих термометров заключены в трубки, через которые при помощи вентилятора со скоростью 2 м/сек. просасывается воздух, таким образом, исключается источник ошибки, связанной с возможными колебаниями движения воздуха. Кроме того, резервуары термометров защищены от влияния тепла источников излучений двойными цилиндрами с никелированными (хромированными) стенками.

Отсчет начинают через 3-5 минут после пуска вентилятора. Несколько дольше приходится вести наблюдение за показаниями термометров, измеряя влажность при низких температурах (пока температура влажного термометра не установится на постоянном уровне). Для этого иногда приходится дважды заводить пружину механического вентилятора.

Абсолютная влажность при работе с данным прибором вычисляется по формуле:

А = М₁ – 0,5 (Т – Т₁)*(Н/755), (3)

где 0,5 - постоянный коэффициент. Прочие обозначения те же, что и в формуле для расчета абсолютной влажности по психрометру Августа.

Величина (Н/755) является очень близкой к 1, поэтому ее обычно опускают. В этом случае уравнение приобрета­ет более простой вид:

А = М₁ – 0,5 (Т – Т₁) (4)

Для вычисления относительной влажности при работе с психрометром Ассмана также имеются готовые таблицы (табл. 5);

— гигрометр — применяется для приближенных определений влажности при температурах от -50 °С до +50 °С; при этом используется способность обезжиренного волоса или специальных пленок увеличивать длину при возрастании количества водяных паров и уменьшать ее в более сухом воздухе. При изменении относительной влажности от 0 до 100% достигается удлинение волоса на 2,5%.

В волосяном гигрометре (рис. 6) один конец волоса прикреплен неподвижно к верхней части рамки, а другой — к рычажку с небольшим грузиком. При помощи последнего волос всегда слегка натянут. Непрерывную запись измерений влажности в течение заданного времени позволяет вести специальный прибор — гигрограф (рис. 7), работа которого также основана на способности обезжиренного волоса изменять длину при изменении влажности.

Таблица 5

Определение относительной влажности воздуха в зависимости от показаний сухого и влажного термометров, %

Сухой тер-р, 0С	Показания влажного термометра, 0С
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
8	29	40	51	63	75	87	100
9	21	31	42	53	64	76	88	100
10	14	24	34	44	54	65	76	88	100
11		17	26	36	46	56	66	77	89	100
12			20	29	38	48	57	68	78	89	100
13			14	23	31	40	49	59	69	79	89	100
14				17	25	33	42	51	60	70	79	89	100
15					20	27	36	44	52	61	71	80	90	100
16					15	22	30	37	46	54	63	71	81	90	100
17						17	24	32	39	47	55	64	72	81	90	100
18						13	20	27	34	41	49	56	65	73	82	91	100
19							15	22	29	36	43	50	58	66	74	82	91	100
20								18	24	30	37	44	52	59	66	74	83	91	100
21								14	20	26	32	39	46	53	60	67	75	83	92	100
22									16	22	28	34	40	47	54	61	68	76	84	92	100
23									13	18	24	30	36	42	48	55	62	69	76	84	92	100
24										15	20	26	31	37	43	49	56	63	70	77	84	92	100
25											17	22	27	33	38	44	50	57	63	70	77	84	92	100
26											14	19	24	29	34	40	46	52	57	64	71	77	85	92	100
27												16	21	25	30	36	41	47	52	58	65	71	78	85	92	100
									13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
28									13	18	22	27	32	37	42	48	53	59	65	72	78	85	93	100
29									11	15	19	24	28	33	38	43	49	54	60	66	72	79	86	93	100
30										13	17	21	25	30	34	39	44	50	55	61	67	73	79	86	93
31										10	14	18	22	27	31	36	40	45	50	56	62	67	73	80	86
32											12	16	20	24	28	32	37	41	46	51	57	62	68	74	80
33											10	14	17	21	25	29	33	38	42	47	52	58	63	69	74
34												12	15	19	22	26	30	34	39	43	48	53	58	64	69
35												10	13	16	20	24	27	31	35	40	44	46	54	59	64
36													11	14	18	21	25	29	32	37	41	45	50	55	59
37														13	16	19	22	27	30	34	38	42	46	54	55
38														11	14	17	20	24	27	31	35	39	43	47	51
39															12	15	18	21	25	28	31	35	39	43	47
40															11	14	17	19	23	26	29	33	36	40	44

Рис.6. Гигрометр волосяной Рис.7. Гигрограф

К рычажку прикреплена и стрелка, которая перемещается по шкале, градуированной в процентах относительной влажности; изменения длины имеющегося в приборе пучка обезжиренных волос передаются на рычаг, заканчивающийся пером, которое вычерчивает кривую изменения влажности на ленте медленно вращающегося барабана. Правильность показаний гигрографа периодически проверяют по аспирационному психрометру.