Многие хозяева домов или квартир порой забывают, что оптимальное состояние влажности воздуха в помещениях является такой же неотъемлемой составляющей комфортных условий проживания, как, скажем, и температура. Возможно, зависимость не столь очевидна, но и превышенная, и недостаточная влажность крайне негативно сказывается на состоянии здоровья домочадцев.

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

А как контролировать этот параметр? Очень просто – приобрести и установить прибор для измерения влажности воздуха в помещении. Можно обойтись и без прибора, в принципе полностью смоделировав его работу подручными средствами. Или даже воспользоваться простейшими «народными способами». Обо всем этом и пойдет речь в настоящей публикации.

Что такое влажность воздуха и для чего следует ее контролировать?

Понятие показателей влажности воздуха

В состав воздуха всегда входят, помимо кислорода, азота и углекислого газа, водяные пары. Именно их содержание и предопределяет влажность.

В атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. Вопрос лишь в концентрации – это как раз и показывает параметр влажности.

Оперируют двумя показателями влажности, абсолютной и относительной.

• Абсолютная влажность – это, по сути, «чистое» весовое содержание воды в определённом объеме воздуха. Стало быть, и измеряется в граммах на кубический метр. Иными словами – это плотность водяного пара.

Надо сказать, что такой параметр, с практической точки зрения – не слишком удобный, мало о чем говорящий неспециалисту. Поэтому для оценки влажности чаще используется ее относительный показатель. 

• Относительная влажность, выраженная в процентах, сразу дает нужное представление. Именно на нее ориентируются при поддержании требуемого микроклимата в помещениях. Кстати, в сводках метеопрогнозов, да и вообще на «погодных» интернет-ресурсах также указывается именно относительная влажность.

Откуда берется этот показатель? Дело в том, что насыщение воздуха водяным паром не может проходить бесконечно. Существует определённые предел, насыщенное состояние, при котором начинается конденсация, то есть переход пара в жидкую форму. Важно то, что для разных показателей температур и атмосферного давления этот предел также имеет разные значения. Граница насыщения может выражаться в плотности насыщенного пара (г/м³) или его давлении (кПа или миллиметры ртутного столба).

Так вот, относительная влажность при текущей температуре показывает, сколько в процентах составляет отношение абсолютной влажности к возможной плотности насыщенных паров (или же отношение между текущим парциальным давлением водяного пара и равновесным давлением насыщенных паров ).

RH = 100 × p / p₀

где:

RH — относительная влажность воздуха;

p — парциальное давление водяных паров (кПа или мм рт. ст.);

p₀ — равновесное давление насыщенных паров при текущей температуре (также кПа или мм рт. ст.);

100 — коэффициент для перевода результата в процентное отображение.

или:

RH = 100 × φ / φ₀

где:

φ — абсолютная влажность воздуха (г/м³);

φ₀ — плотность насыщенного водяного пара при текущей температуре (г/м³).

Понятно, что показатели относительной влажности тесно взаимосвязаны с температурными параметрами. На этом, кстати, основывается и один из способов измерений, о чем пойдет речь ниже.

К какой относительной влажности в доме следует стремиться?

Относительная влажность — величина нестабильная, и ее показатели могут довольно ощутимо изменяться даже в течение одного дня. По-разному может складываться влажностный режим и в различных помещениях дома или квартиры. Но для того чтобы обеспечивать комфортный микроклимат, следует контролировать этот уровень и принимать адекватные меры к поддержанию его в оптимальном диапазоне.

На шкалах многих приборов для удобства сразу выделены оптимальные диапазоны и температуры, и влажности.

Какой же уровень влажности принято считать оптимальным?

Действующими СНиП и СанПиН установлено, что в жилых помещениях оптимальным уровнем влажности зимой является показатель в 30 ÷ 45%, предельно допустимый – 60%. Летом эти показатели несколько меняются – на 30 ÷ 60% и 65% соответственно.

В других помещениях жилого дома или квартиры уровень влажности не регламентируется. Тем не менее, можно сделать несколько комментариев.

Физиологи утверждают, что минимальный предел в 30% слишком уж занижен – воздух явно будет отдавать некомфортной сухостью. Поэтому их рекомендация – поддерживать стабильный уровень влажности в границах 40 ÷ 60% вне зависимости от времени года.

Кроме того, 30% — это и явная нехватка атмосферной влаги для комнатных растений, если они содержатся в доме. Если даже не брать в расчет всякую экзотику, то для большинства культивируемых в наших условиях домашних цветов будет оптимальной влажность от 40 до 70%.

Есть специфика и у детских комнат. Ведущие специалисты в области педиатрии настаивают, что для детской комнаты оптимальным уровнем надо полагать влажность в 50÷60%. Это не допустит пересыхания слизистых оболочек носоглотки малыша при дыхании, предупредит развитие болезней. А для заболевшего ребенка влажность в комнате часто рекомендуют поднять даже до 70%.

Но все эти замечания про детскую комнату – с одной чрезвычайно важно оговоркой. Температура воздуха в помещении должна выдерживаться на оптимальном уровне, примерно в 24 ℃ в течение всего года, вне зависимости от сезона. Если в детской будет теплее, то микроклимат начнет смещаться в сторону «влажных тропиков», что не только дискомфортно, но и крайне опасно для малыша.

Можно привести еще несколько рекомендаций по уровню влажности:

— для книг и документов считается оптимальным уровень в 40÷60%;

— для деревянных полов и отделки, мебели и музыкальных инструментов – тоже в пределах 40÷60%;

— такой же уровень оптимален для электронной аппаратуры и оргтехники.

А вот любителям комнатных растений иногда придется «потесниться», выделив под свое хобби отдельное помещение. Дело в том, что некоторые экзотические виды могут потребовать для нормального развития все 75÷80%, но такой уровень поддерживать в жилой комнате – недопустимо.

• Повышенная влажность вообще может преподнести много неприятных «сюрпризов». Это постоянно запотевшие окна, отсыревшие откосы или даже участки стен. Чрезмерная влажность создает условия для появления и развития различной патогенной микрофлоры – плесени или грибка, вольготнее чувствуют себя болезнетворные бактерии.

Постоянно запотевшие окна – это явный признак повышенной влажности. Надо принимать меры!

Складированное в шкафах белье становится волглым, от него начать исходить запах сырости. Гораздо быстрее портятся приобретённые продукты.

• Слишком маленькая влажность тоже ничего хорошего не несет. Она может вызвать из-за пересыхания слизистых сухость во рту, жжение в глазах. В таких условиях существенно затрудняется усвоение организмом кислорода. Могут отмечаться головные боли, вялость, потеря работоспособности, ощущение холода при, казалось бы, нормальной температуре воздуха.

В помещении возрастает накопление статического электричества. Значительно повышаются объемы переносимой воздухом пыли. Особо опасна пониженная влажность для людей, склонных к аллергическим реакциям и страдающих хроническими заболеваниями органов дыхания. В таких условиях быстро погибают многие вроде бы регулярно поливаемые растения.

Существует немало методов, которыми регулировать показатели влажности выдерживая их в оптимальных рамках.

Так, при превышении влажности следует провести ревизию эффективности системы вентиляции – не исключены застойные явления. Необходимы регулярные проветривания. Снижает уровень водяных паров использование кондиционеров – влага конденсируется в теплообменнике и отводится в дренаж. Если проблема стоит остро, и трудно найти иное решение – можно приобрести специальный бытовой осушитель воздуха.

Если уровень влажности недостаточный, приобретается увлажнитель воздуха, который часто дополняется и озонирующим эффектом. Помогает установка аквариума, увеличение количества комнатных растений. Кстати, и в случае недостаточной влажности рекомендуется регулярные проветривания и приведение в порядок системы вентиляции. 

Но для того чтобы принимать те или иные меры, желательно все же иметь информацию о состоянии влажности в помещениях. Значит, необходим прибор, который способен ее измерить – гигрометр.

Приборы для измерения влажности воздуха

Существует несколько типов приборов-гигрометров, позволяющих определять показатели влажности воздуха. Они могут серьезно отличаться принципом своего действия.

Так, различают:

• Волосяные и пленочные измерители влажности;
• Приборы психрометрического типа;
• Конденсационные гигрометры;
• Весовые;
• Керамические и электролитические приборы;
• Электронные гигрометры.

Не все из них применимы в бытовых условиях, но нескольких слов все рано и они заслуживают.

Волосяные и пленочные измерители влажности

Волосяной гигрометр – один из «старожилов» в этом семействе приборов. Простота устройства и понятность принципа работы делают их востребованными и по сей день, хотя уже не в таких широких масштабах, как было ранее.

Устройство у него и вправду нехитрое:

Устройство волосяного измерителя относительной влажности

Прибор чаще всего имеет вертикально расположенный корпус (поз.1) или раму, довольно внушительной высоты. Сверху расположен подвес (поз. 2), к которому закреплен длинный обезжиренный волос (поз.3). На подвесе обычно имеется механизм точной регулировки натяжения волоса.

Вертикально расположенный волос перекинут витком через шкив (поз.4) и снизу натянут подвешенным грузиком (поз.5). К шкиву, в свою очередь, жестко закреплена стрелка (поз.6), указатель которой перемещается по дуге вдоль шкалы (поз.7) с нанесенными значениями относительной влажности в процентах.

Как это работает?

Натуральный волос очень чутко реагирует на изменение влажности. А именно: при ее увеличении он несколько удлиняется и, наоборот, если атмосфера сухая, стремится уменьшиться. Это колебание длины, за счет того, что волос постоянно натянут и перекинут витком через шкив (блок), приводит к небольшому проворачиванию самого шкива – про часовой стрелке при удлинении и против – при укорачивании волоса. Соединенная со шкивом стрелка показывает на шкале текущее значение относительной влажности.

К достоинствам такой схемы относят следующее:

• Прибор показывает очень высокую чувствительность и скорость реакции на изменение внешних условий.
• Схема проста и наглядна, не требует каких-то дополнительных действий или вычислений.
• Прибор способен работать в широком диапазоне показателей влажности – от 20 и до 80%.

Недостатки тоже имеются:

• Прибор – довольно «нежный», и требует, по вполне понятным причинам, крайне бережного обхождения.
• Не всем понравится «простоватая» форма классического волосяного гигрометра для размещения в жилой комнате Хотя, как знать, судя по фотографиям интерьеров, он порой становится неплохим оригинальным дополнением к общей отделке помещения. Кроме того, можно отыскать и вполне симпатичную настольную модель, антикварную или же выполненную «под старину».

Волосяные гигрометры – настенного и настольного исполнения.

• Основной недостаток – у таких приборов довольно высокая погрешность показаний, в районе 10%.

Главным образом именно по последней указанной причине, волосяные гигрометры в наше время «сняты с вооружения», хотя и продолжают верно служить своим хозяевам. И даже пользуются определенным спросом.

Год выпуска не указан, но, судя по шрифту и тексту, этот антикварный волосяной гигрометр увидел свет еще до революции 1917 года.

Кстати, волосяные гигрометры могут иметь и вполне компактные размеры – их заключают в довольно тонкий цилиндрический корпус с круглой шкалой на фасаде. Правда, за счет потери и так не выдающейся точности.

У пленочных гигрометров – очень похожий принцип устройства и действия. Только в качестве чувствительного элемента используется органическая мембрана, изменяющая свой размер в зависимости от изменения уровня влажности.

Устройство пленочного (мембранного) гигрометра – очень схоже с волосяным. И принцип действия – аналогичен.

Достоинства и недостатки мембранных гигрометров тоже мало отличаются от волосяных приборов измерения влажности. А встречаются они по нынешним временам – еще реже.

Самые точные измерения — приборы психрометрического типа

Всем известно, что испарение воды сопровождается поглощением энергии – поверхность, с которой происходит испарение, охлаждается. А интенсивность испарения, понятно, зависит и от температуры, и от текущего парциального давления содержащихся в воздухе водяных паров. Одним словом, от текущей влажности воздуха. На этом построен очень точный алгоритм определения относительной влажности с использованием специфичного прибора – психрометра.

Различают психрометры Августа и Ассмана.

Для начала – широко распространенные психрометры Августа.

Устройство психрометра Августа – ничего сложного и никакой механики

Устроен прибор несложно. Это два расположенных на штативе (на панели) неподалёку друг от друга идентичных жидкостных термометра (ртутных или спиртовых). Но один из них имеет открытую колбу, то есть показывает реальную температуру в помещении. А колба второго находится в увлажненном состоянии – она укутана в тканевый мешочек, другой конец которого погружен в емкость с водой. Вода капиллярно перемещается по такому «фитилю», и тем самым происходит постоянное увлажнение колбы.

Понятно, что показания термометра с влажной колбой должны быть несколько ниже, чем у сухого.

Снятые одновременно показания температуры с обоих термометров позволяют войти в психрометрическую таблицу, которая очень часто располагается на фасадной панели прибора. Пересечение строки с текущей температурой в помещении и столбца с разницей температур по двум термометрам («сухая» минус «мокрая») покажет значение относительной влажности воздуха в комнате.

Пример психрометрической таблицы – ее значения рассчитываются по специальным формулам.

Способ расчёта – очень точный, базирующийся на основополагающих законах физики. Правда, по большому счету, прилагаемая в единичном экземпляре таблица все же не учитывает возможное движение воздуха и показатель атмосферного давления, а там тоже есть зависимость. То есть, даже если предположить, что перемещения воздуха в помещении практически нет (сквозняк во время измерений отсутствует), при пользовании таблицей, составленной, скорее всего, для нормального уровня атмосферного давления, возможны определенные погрешности. Но для бытового применения они, долдно быть, не будут носить принципиального характера.

Это тоже психрометры, причем слева – явно антикварная модель

Видео: Популярный психрометрический прибор для измерения влажности ВИТ-2

Более точные показания дают психрометры Ассмана – их еще называют аспирационными. Главное различие в том что термометры у этого прибора размещены в защитных трубках, через которые принудительно создаётся одинаковый воздушный поток (аспирация) строго выверенной скорости.

Аспирационный психрометр Ассмана – сверху хорошо заметен привод для создания принудительного обдува обоих термометров.

Привод в различных моделях может быть механическим (по принципу заводной часовой пружины) или электрическим.

Равномерный принудительный обдув термометров с постоянной равной скоростью позволяет практически полностью исключить погрешности, связанные с перемещением воздуха. Кроме того, защитные трубки предотвращают и другие искажающие показания воздействия. То есть получаемые значения температур для последующего входа в таблицу или график – намного корректнее, показатель относительной влажности – точнее.

Такие приборы относятся к профессиональному оборудованию, недешевы, и применение их в бытовых условиях не имеет особого смысла.

Керамические и электролитические гигрометры

Принцип действия электролитического гигрометра основан на измерении электрического сопротивления. Ток пропускается через чувствительную к влаге поверхность, покрытую тонким слоем гигроскопичного электролита (чаще всего – хлористого лития). Изменение влажности в помещении влечёт изменение концентрации электролита, и как следствие – изменение электрического сопротивления. Понятно, что шкала этого прибора (по сути – омметра) проградуирована в процентах относительной влажности.

Недостаток такого гигрометра – зависимость от температуры окружающей среды.

Керамические гигрометры имеют схожий принцип работы – то есть производится оценка изменения сопротивления в зависимости от влажности. Только в качестве опытного проводника в данном случае используется твердотельный элемент, изготовленный из смеси глины, кремния и каолина с добавлением металлических окислов.

Такие приборы отличаются компактностью, довольно точным уровнем показаний, и потому очень широко используются в качестве бытовых гигрометров. Правда, они требуют источника питания, батарейки или аккумулятора.

Электронные гигрометры

Электронные приборы представлены в очень широком разнообразии. Причем это касается не только внешнего исполнения, но и принципа оценки уровня влажности в помещении.

Это лишь несколько представителей из широкого разнообразия электронных измерителей влажности воздуха

Например, оптоэлектронные измеряют температуру точки росы по появлению конденсата на зеркальной поверхности. Резистивные, как понятно из названия, основаны на измерении сопротивления гигроскопичных проводников, меняющегося от уровня влажности. Ёмкостные прослеживают зависимость между влажностью и емкостью конденсаторов особой конструкции. Есть приборы, которые напрямую измеряют электрическую проводимость воздуха, и по ней в сочетании с показателями температуры автоматически рассчитывают относительную влажность.

Электронные приборы удобны, что дают сразу готовые, однозначно читающиеся показания. Они компактны, могут иметь настенное, настенное исполнение, некоторые предназначены для установки в стандартные подрозетники. Немало моделей комплектуется зондами, что позволяет снимать показания дистанционно, например, в соседней комнате или на улице.

Кстати, подавляющее число электронных гигрометров оснащено еще и функцией замера температуры, что превращает их в домашнюю метеостанцию. Может иметься система сигнализации – прибор оповестит хозяев, что влажность или температура выскочили за пределы оптимального диапазона, и требуется принятие каких-то мер. 

Безусловно, все электронные гигрометры требуют источника питания. Но потребление у них невысокое, так что вставленного комплекта батареек обычно хватает очень надолго.

По уровню цен, степени точности показаний, удобству использования, долговечности и прочих эксплуатационных характеристик – очень большой разброс, который не позволяет делать какие-то обобщения. Во всяком случае, если планируется приобрести подобный электронный прибор, нелишним будет ознакомиться с его рейтингом в интернете.

Весовые и конденсационные гигрометры

Эти приборы скорее подходят для лабораторного использования, поэтому о них — очень кратко.

• Весовой гигрометр переназначен для определения исключительно абсолютной влажности воздуха, то есть, по сути, плотности водяных паров.

Принцип устройства и работы весового гигрометра

Принцип его действия состоит в том, что через прибор, представляющий собой совокупность U-образных трубок, заполненных веществом с высокими показателями гигроскопичности, прокачивается определённый объем исследуемого воздуха. Проходя по этим трубкам, воздух практически полностью высушивается, освобождается от влаги. Зная массу прибора до опыта и замерив ее после прокачки, несложно определить вес воды, вытянутой из воздуха. И, разделив его на объем прокачки – найти абсолютную влажность.

• Конденсационные гигрометры, в принципе, могут применяться и в домашних условиях. Просто сам по себе замер влажности – довольно хлопотное занятие, требующее, кроме того, определенной подготовки оператора.

В основе измерения лежит понятие точки росы. Это такая температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает порога насыщения и начинает превращаться в конденсат – переходить в жидкую фазу. И смысл проведения измерения заключается в том, что необходимо засечь эту точку росы. И по полученным показаниям делается вывод об относительной влажности воздуха – для этого есть специальные таблицы и графики.

Так выглядит конденсационный гигрометр.

Главным элементом этого прибора служит цилиндрическая камера, имеющая зеркально отполированную фасадную стенку, контактирующую с внешним воздухом. Именно на этом «зеркале» необходимо уловить первые признаки появления конденсата. Но для этого эту поверхность требуется охладить. Все решается следующим образом.

В камере имеется три отверстия. В одно вставляется спиртовой термометр. Ко второму, входному, подключается ручной насос (резиновая груша с трубкой), через третье, выходное отверстие камера заполняется летучей жидкостью — эфиром, так, чтобы была колба термометра была полностью закрыта эфиром. Если пропускать через эфир воздух, то это активизирует его испарение и приведет к быстрому охлаждению внешней зеркальной пластины.

По готовности прибора к работе начинают медленно прокачивать воздух, при этом внимательно наблюдая за зеркальной поверхностью. Как только появятся признаки ее помутнения из-за мельчайших капелек конденсата, прокачку прекращают и немедленно снимают показания термометра. Далее, отслеживают, при какой температуре зеркальная поверхность снова станет чистой. Среднее арифметическое этих температур принимают за точку росы.

Чтобы исключить субъективные ошибки, опыт повторяют не менее пяти раз. И потом по усредненным значениям точки росы можно войти в таблицы и по ним определить влажность воздуха.

Прибор обладает очень высоким показателем точности. Но, как видно из описания, требует все же довольно «громоздкого» проведения измерений. Правда, современные конденсационные гигрометры уже оснащаются электроникой, выводящей сразу готовые значения влажности на цифровой дисплей. Но все равно, такое оборудование больше относится к лабораторному, и в быту применяется очень редко.

А можно ли обойтись без приборов?

«Народные» способы оценки влажности воздуха

Если говорить про полное отсутствие приборов, то, да, существует парочка методов, правда, очень приблизительной оценки относительной влажности воздуха. 

• Используют для этих целей обыкновенную свечу. Для проведения «опыта» необходимо полностью исключить сквозняк в помещении, то есть закрыть все окна и двери. Желательно добиться максимально возможной темноты.

Пламя свечи может подсказать об избыточной влажности воздуха.

После того как свеча будет зажжена, следят за ее пламенем.

— Ровное вертикальное пламя с язычком желто-оранжевого цвета и четким границами говорит о нормальном уровне влажности.

— Если пламя «играет», а ареол вокруг язычка принимает малиновый окрас, можно предположить избыточную влажность воздуха.

И на этом – всё…

• Второй способ – с использованием стакана охлажденной воды.

Для опыта необходимо набрать стакан обычной воды из-под крана и поместить в холодильник на несколько часов. Требуется, чтобы вода остыла до примерно 5÷6 градусов.

Опыт со стаканом воды

 После этого стакан достают, ставят на стол в комнате, где проводится исследование влажности. Сразу следует визуально оценить конденсат, выступивший на его стенках после переноса из холодильника.

Важно, чтобы стакан стоял не ближе 1 метра от окон, стен и отопительных приборов. В таком положении, не допуская сквозняка, его оставляют примерно на 10 минут. После этого можно проводить оценку.

— Если конденсат на внешних стенках высох – это говорит о недостаточной влажности воздуха.

— Конденсат, в принципе, не претерпел особых изменений – влажность можно считать в пределах нормы.

— Конденсат собрался каплями и даже натек на поверхность стола – влажность воздуха в помещении явно повышенная.

Опять же – говорить о точности не приходится. Да и подготовка к опыту, требующая нескольких часов, тоже не привлекает.

Но вообще без приборов иначе и не получится.

Самодельный психрометр из обычного домашнего термометра

Ну а если в распоряжении есть самый обычный стеклянный спиртовой или ртутный термометр, то влажность можно определить с точностью, ничуть не меньшей, чем дают профессиональные приборы.

С помощью обычного термометра модно получить очень точное значение относительной влажности.

Для начала необходимо положить термометр в комнате, где проводится определение влажности, так, чтобы на него не падал прямой солнечный свет. Лучше всего – на столе в затенённом месте ближе к центру помещения. Естественно, сквозняк должен быть исключен. Через 5÷10 минут снимаются и записываются показания температуры в комнате.

После этого колбу термометра обертывают обильно увлажнённой тряпочкой (комнатной температуры!), и кладут на то же место.  Спустя 10 минут снимают показания, как для «мокрого» термометра в психрометре. Записывают и их.

Имея на руках два показания термометра, для «сухого» и «мокрого», можно, отыскав психрометрическую таблицу, зайти в нее и определить уровень относительной влажности. А еще лучше – провести более тщательный расчет.

Не пугайтесь, автор не собирается «грузить» вас формулами. Все они уже заложены в предлагаемый вниманию онлайн-калькулятор.

Алгоритм расчета составлен для обычного движения воздуха в доме или квартире, свойственного нормальной работе естественной вентиляции.

В калькуляторе запрашивается еще одна величина – уровень атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба. Если есть возможность указать его (дома есть барометр или имеется информация местной метеостанции) – отлично, результаты получатся максимально точными. Если нет, ну что ж, тогда да оставьте нормальное давление, по умолчанию 755 мм рт. ст., и расчет будет вестись от него.

Больше вопросов этот калькулятор вызвать не должен.

Калькулятор определения относительной влажности воздуха по показаниям психрометра

Перейти к расчётам

 

Укажите запрашиваемые значения и нажмите
«РАССЧИТАТЬ ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА»

 

ПОКАЗАНИЯ ТЕРМОМЕТРОВ

Температура в комнате (показания сухого термометра)

Показания влажного термометра

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Показания барометра на момент проведения измерений.
Если данных нет, оставить указанное по умолчанию — нормальное 755 мм. рт. ст.

Атмосферное давление, мм рт. ст.