Влажность воздуха для комфорта человека часто недооценивается, хотя именно он является ключевым фактором, определяющим наше самочувствие в любом пространстве. Температура и влажность воздуха напрямую влияют на ощущение комфорта, теплообмен организма с окружающей средой и, как следствие, на работоспособность и общее состояние здоровья. Поэтому, понимание процессов, связанных с теплом и влагой в воздухе, имеет огромное значение для создания оптимальных условий в жилых, офисных и производственных помещениях. И сегодня мы немного поговорим о воздухе с точки зрения его тепло- и влагосодержания.
Воздух, который нас окружает является влажным (даже если он сухой по ощущениям), так как в любом случае содержит некоторое количество влаги. Все знают, что воздух характеризуется температурой и относительной влажностью, но это не все параметры, которые используются при проектировании и оценке эффективности систем вентиляции и кондиционировании. Давайте кратко дадим определения основным параметрам влажного воздуха:
- температура воздуха по сухому термометру – величина, отражающая степень его нагрева, обозначается tс;
- температура воздуха по мокрому термометру – температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении начальной энтальпии (полной энергии), обозначается tм;
- влагосодержание воздуха – количество водяного пара, г, приходящиеся на 1 кг сухой части влажного воздуха, d;
- относительная влажность воздуха характеризует степень насыщенности воздуха водяными парами, обозначается буквой φ;
- удельная энтальпия влажного воздуха – количество теплоты, необходимое для нагрева от 0оС до данной температуры такого количества влажного воздуха, сухая часть которого имеет массу 1 кг. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяных паров, обозначается буквой h.
Как же определить свойства влажного воздуха. Для этого можно использовать прибор, который называется психрометр. Психрометр – это прибор, состоящий из двух термометров (градусников), один из которых смочен жидкостью. Психрометр используется для косвенного измерения влажности воздуха по понижению температуры смоченного твёрдого тела – термометра.
Принцип работы стационарного психрометра (психрометра Августа) основан на разности показаний двух одинаковых термометров:
- «сухой» термометр показывает температуру окружающего воздуха;
- «влажный» термометр показывает собственную температуру, которая зависит от интенсивности испарения воды с поверхности его резервуара.
Резервуар «влажного» термометра обернут гигроскопичной тканью, смачиваемой дистиллированной водой. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испарение воды с поверхности влажного термометра и тем значительнее разница в показаниях термометров.
Влажность газа вычисляют посредством психрометрической формулы по разности температур «сухого» и «влажного» термометров. Общий вид психрометра представлен на рис. 1.
Однако использование психрометра при проектировании систем вентиляции и кондиционировании невозможно, поэтому была создана психрометрическая диаграмма, авторство которой по разным источникам принадлежит немецкому теплотехнику Рихарду Молье и русскому профессору Леониду Константиновичу Рамзину. Также эта диаграмма называется I-d или h-d диаграмма. Мы ее будем называть h-d диаграмма. h-d диаграмма для атмосферного давления 101,08 кПа представлена на рис. 2.
h-d диаграмма используется при проектировании систем вентиляции и кондиционирования, она позволяет наглядно изобразить процессы тепло-влажностной обработки воздуха в системе и аппаратах системы. С помощью нее легко можно определить нагрузку (тепловую мощность) теплообменных аппаратов. Рабочая область h-d диаграммы ограничена линией насыщения, которая соответствует относительной влажности 100 %, т.е. любая точка или процесс в аппаратах систем вентиляции и кондиционирования лежит на линии φ=100% или выше.
В заключении стоит сказать о том, что влажность воздуха является важным параметром, для комфортного микроклимата в помещении, а роторные тепловые утилизаторы (которые устанавливаются в установках компании «Атмосфера»), возвращают не только тепло, но и влагу (небольшую ее часть), что позволяет сохранять в вентилируемом помещении влажность зимой, на уровне 30-35% (обычно, при работе систем отопления влажность в помещениях не превышает 25%, что отрицательно сказывается на состоянии кожи людей, вредно для легких и ухудшает самочувствие из-за пересыхания слизистых оболочек органов дыхания).
В следующий раз мы продолжим говорить про влажный воздух, продемонстрируем как пользоваться h-d диаграммой, как определять параметры влажного воздуха.
Статья подготовлена НИИ «ЭТМ» при консультации специалистов НИУ «МЭИ»