Зимой при проветривании падает влажность зимой почему

Что такое влажность

Количество водяного пара в 1 кг воздуха при 100% относительной влажности
Температура воздуха	Количество пара
-10 °С	2,14 г
0 °С	4,8 г
10 °С	9,3 г
20 °С	17,4 г
30 °С	30,2 г

Количество водяного пара, который может содержаться в воздухе, зависит от температуры — чем выше температура, тем больше влаги может в нем находиться. Количество содержащейся в воздухе влаги характеризуется двумя величинами — относительной и абсолютной влажностью. Абсолютная влажность или влагосодержание показывает, сколько грамм водяного пара содержится в одном килограмме воздуха. Несмотря на свою наглядность, абсолютная влажность не дает представления о том, насколько воздух влажен или сух. А для определения «сухости» воздуха используется относительная влажность, которая показывает, насколько воздух далек от насыщения водяным паром: относительная влажность равна отношению содержащейся в воздухе влаги к максимальному количеству влаги, которое может содержаться в воздухе при данной температуре. Например, при температуре воздуха 20°С и относительной влажности 50% в воздухе содержится 8,7 грамм водяного пара — половина от максимального количества (17,4 грамм), которое могло бы содержаться в воздухе при данной температуре. Для нас важна именно относительная влажность, поскольку от нее зависит интенсивность испарения влаги с кожи человека, из растений, деревянной мебели

О причинах низкой влажности зимнего воздуха

Относительная влажность наружного воздуха в зимний период может быть достаточной высокой — 60 — 70%. В то же время абсолютная влажность будет низкой, поскольку холодный воздух не может содержать большое количество водяного пара. При проветривании теплого помещения, холодный воздух с низким содержанием влаги попадает внутрь и нагревается. При этом количество водяного пара в воздухе (абсолютная влажность) не изменяется, но в теплом воздухе могло бы содержаться значительно больше водяного пара, чем в холодном, и относительная влажность уменьшается. Например, если температура воздуха на улице при 90% относительной влажности, то в 1 кг воздуха содержится влаги. Когда этот воздух попадает в помещение и нагревается, его влажность падает до . Таким образом, вследствие естественной вентиляции, зимой в отапливаемых помещениях влажность воздуха становится ниже нормы в 2 — 4 раза.

Зачем нужно увлажнять воздух

Помимо создания комфортных условий для людей, домашних животных и растений, поддержание нормального уровня влажности бывает необходимо в промышленности и торговле. Многие материалы, такие как бумага, ткани, некоторые виды пластмасс, а также фрукту и овощи являются гигроскопичными, то есть стремятся выровнять уровень своей влажности с окружающей средой. Другими словами, в сухом воздухе они меняют свои свойства, что приводит к нарушению технологических процессов или к преждевременной порче продуктов питания. Другой проблемой, которую создает сухой воздух, является статическое электричество. При падении относительной влажности ниже 35%, предметы начинают накапливать статическое электричество, к которому особенно восприимчивы электронные приборы.

Таким образом, увлажнители воздуха используются на промышленных объектах (производство и микросхем, химическая обработка материалов, покрасочные камеры, деревообработка), при хранении готовой продукции (холодильные склады и овощебазы), а также в музеях, библиотеках, оранжереях и других объектах. Далее мы расскажем о том, как рассчитать и выбрать увлажнитель воздуха в зависимости от типа обслуживаемого объекта.

Источник

Качество воздуха в доме зимой

Зимой воздух в помещении хуже всего. Духота, сухость. Работает отопление, проветривать часто нельзя, потому что замерзнешь. Особенно актуально, когда дома есть маленькие дети.
Как соблюсти баланс? Возможно ли это?

В статье я приведу цифры и расчеты. А еще свой вариант решения проблемы и устройство, собранное для этого. Кому интересно, прошу под кат…

Содержание СО2

На Хабре написано много статей про углекислый газ, про его нормативы и контроль.

Поэтому, сильно много писать про это не буду. Скажу лишь что надо хорошо проветривать чтобы удержать уровень СО2 в норме. Но тогда остро встает другая проблема:

Влажность

Сухой воздух в помещении это очень плохо. У людей появляется сухость во рту, корочки в носу. Появляется статическое электричество, одежда трещит и бьет током.

Деревянные вещи дома рассыхаются и портятся.

При низких температурах воздух может удерживать очень мало влаги. И чем ниже температура, тем хуже.

Вот табличка максимального содержания влаги в воздухе при разных температурах:

Допустим, сейчас на улице температура -20 и относительная влажность 60%.

Смотрим по табличке, считаем. 0,88г/м3 х 0,6 = 0,53г влаги содержится в 1м3 забортного воздуха.
Теперь мы открыли окно и запустили этот забортный воздух домой. Батарея нагрела его до 25 градусов и что мы получаем?

При 25 градусах влажность этого воздуха будет 0,53 / 22,8 *100% = 2,3%.

Ого! Это же очень мало! Это потому, что максимальное содержание влаги в воздухе при 25 градусах 22,8г/м3 (смотрим табличку).

Именно поэтому воздух в помещении зимой очень сухой. И чем холоднее на улице, тем он суше.
Если не принимать мер, то влажность падает до 7%, обычный влагомер с сухим и мокрым термометром при этом зашкаливает.

И, само собой, проявляются все симптомы сухости.

Норма влажности в помещении зимой 30-40%, летом 40-60%. При этом люди чувствуют себя хорошо. Но чтобы обеспечить даже минимальный уровень влажности в 30%, нам надо добавить в каждый кубометр уличного воздуха: 22,8 х 0,3 – 0,53 = 6,3г воды.

И это еще очень грубый расчет. Я не учел расширение воздуха при нагреве. По факту, будет еще хуже.

Где ее взять эту недостающую воду? Необходимо интенсивное увлажнение! Человек выдыхает примерно 40г воды в час, но этого очень мало.

Проветривание

Человек дышит и безнадежно портит воздух. Причем очень много воздуха!

Этот воздух необходимо заменять путем проветривания. Посчитаем, как именно нам надо проветривать помещение.

Человек в спокойном состоянии выдыхает в сутки 800-900г углекислого газа. При физических нагрузках – до 1,5кг.

Будем считать, что в помещении человек спокоен и выдыхает 800г СО2 в сутки или 800 / 27 = 33,3г в час.

Норма содержания СО2 в помещении – до 1000ppm
После 2000ppm уже очень душно.
Поддерживать норму в 1000ppm зимой практически не реально. Почему?

Сейчас посчитаем:
Плотность воздуха при 25градусах 1,18 кг/м3
Предположим, что забортный воздух кристально свежий и содержание СО2 в нем 400ppm.
Ну, такой вот идеальный случай.

Если примем за максимум 1000ppm, то мы сможем «выдохнуть» 1000 – 400 = 600ppm
Или 1180 х 600 / 1000000 = 0,7г/м3 СО2

Если примем за максимум 2000ppm, то 2000 – 400 = 1600
Или 1180 х 1600 / 1000000 = 1,88г/м3 СО2

Ранее мы посчитали, что человек выдыхает 33,3г СО2 в час. Теперь посчитаем сколько кубов воздуха человек безнадежно испортит за 1 час:

Если максимум 1000ppm, то 33,3 / 0,7 = 47,6 м3

Если максимум 2000ppm, то 33,3 / 1,88 = 17,7 м3

Объем обычной комнаты в 20м2 и высотой 2,5м будет 50м3

Это значит, что для того чтобы поддерживать уровень 1000ppm в обычной комнате при одном дышащем в ней человеке, нам надо заменять почти весь объем этой комнаты свежим воздухом каждый час! И нам надо весь этот воздух нагреть и увлажнить, чтобы привести его в кондицию по остальным нормам.

Ну ладно. Допустим, батареи жарят на полную. Посчитаем сколько воды надо испарить, чтобы привести в норму такой объем вновь поступившего с улицы воздуха.
Мы помним, что человек выдыхает 40г влаги в час. Сразу учтем это.

Если максимум 1000ppm, то 47,6 х 6,3 – 40 = 260 г

Если максимум 2000ppm, то 17,7 х 6,3 – 40 = 71 г

То есть, чтобы поднять влажность при таком проветривании, надо потратить 6,24 л воды в сутки в первом или 1,7 л во втором случае. Это на каждого дышащего человека!
2000 / 1000 = 2 6,24 / 1,7 = 3,67

Зависимость не линейная. Чем свежее воздух мы хотим, тем больше и больше воды нам придется тратить. Ну и отопления тоже. И это только чтобы дотянуть до минимума по влажности!

Испарять 6,24л воды в сутки на каждого человека я считаю слишком много. По этому, придется мириться с духотой зимой. Тут ничего не поделаешь.
Я сейчас стараюсь поддерживать уровень СО2 не выше 1500ppm и влажность 30% при температуре 25 градусов. 1500 это очень много, но раньше было еще хуже. Посмотрим, что получится.

Я использую увлажнитель вот такой:

Производительность у него 300мл/ч. То есть, на пару дышащих человек его хватит.

Увлажнитель заправляется дистиллированной водой. Если заправлять обычной, то соли из воды оседают везде в виде белого налета. Это есть очень не хорошо.

Вода продается у нас вот в таких бутылях на 19л.

Посчитайте сами, сколько таких бутылей надо в месяц на вашу семью в первом и во втором случае проветривания.

Ну а теперь надо автоматизировать процесс

Для этого я собрал нехитрое устройство.

А вот его схема:

Кликабельно

Я использовал ИК датчик СО2 MH-Z19, датчик температуры / влажности HTU21D.

Датчик температуры / влажности вынесен за пределы коробочки, чтобы нагрев коробочки меньше влиял на показания.

Управляет этим всем Arduino Nano, связь с внешним миром через модуль Bluetooth.
У моего устройства есть 2 канала управления. Я использую пока только 1 для включения увлажнителя. На второй можно подключить, например автоматическую вентиляцию или обогреватель.

Реле на 220в включается через оптический симистор.

В качестве корпуса я взял распред коробку. Дешево, сердито и много отверстий для датчиков и индикаторов.

Я могу задать устройству «вилку» параметров, при которых надо включать и выключать внешние устройства. Устройство умеет передавать данные по Bluetooth.

А еще на лицевой панели есть индикаторы:

Слева «пердахтунг». Или индикатор спернутости низкого качества воздуха, если по-научному, по-правильному.

Справа индикатор низкой влажности. Горит когда включается увлажнитель.

Автоматической проветривалки у меня нет. Так что как только загорится красный ахтунг, пора покидать помещение со всех ног открывать окошко.

Источник

Ода зимней влажности или user experiences dryness

В общем, как и полагается «брутальному сибирскому мужику», никогда я на такие мелочи, как сухость дома, внимания не обращал. Лишь бы прохладненько было. О влажности вспоминал исключительно летом, когда жарко и влажность переходит в противную сырость.

Но тут с нового года начал я тестить у себя Magic Air и увидел, что зимой, при хорошем проветривании, влажность дома ниже, чем в пустыне Сахара! Мой рекорд – 7%, это вообще дичь и сушь невероятная. По физике-то «и так понятно было», холодный воздух с улицы дома греется и его относительная влажность почти на нет сходит. Но тут, как говорится, лучше один раз увидеть.

Возможно, далее началась классическая ипохондрия, но стало мне не по себе от такого пересыхания. А уж вернувшись из отпуска, где привык к нормальной влажности 60%, совсем беда началась. Горло дерёт от сухости, просыпаешься – нос забит сами-знаете-чем, чувствуешь себя губкой Бобом, которого выкинуло на пляж. Я сначала даже попробовал по старой советской традиции баночки с водой и тряпочки мокрые у батареи ставить, но, как показали замеры, это «пердячий лимонад», эффект близок к нулю.

Дошло до того, что однажды «особо засушливым» утром побежал в ванну, намочил тряпочку и лежал-дышал через неё, чтобы отпустило…

Еще кстати тема про влажность, надо же позанудствовать). Понятно, что в сухости все слизистые «приходят в негодность» и защита иммунная снижается. В общем, есть исследования, что эпидемии гриппа как раз возникают при резком понижении влажности. Мы даже статейку об этом надысь писали.

Факт неочевидный. С одной стороны, в сухости капельки-носители вируса в воздухе быстрее высыхают, но, видимо, эффект ослабления защиты мажорирует. Плюс надо заметить, что естественные «убийцы» вируса типа озона и радикалов всяких, которые всегда в воздухе присутствуют, при повышении влажности существенно увеличивают свой дезинфицирующий эффект.
П.С.: Это ни в коем разе не призыв ставить озонаторы, это отдельная тема и весьма опасная при неконтролируемом выпуске в воздух различных окислителей и активных соединений!

Про то, что «и так понятно» от инженеров-физиков из Тиона

Абсолютная влажность, или влагосодержание — количество граммов воды в кубометре воздуха. Совершенно сухой воздух имеет абсолютную влажность 0 г/м3.
Влагоемкость — максимальная абсолютная влажность. Допустим, влагоемкость воздуха равна 10 г/м3. Значит, если «налить» в кубометр этого воздуха 11 грамм водяного пара, то 10 грамм в него еще влезет, а вот лишний грамм выпадет в виде конденсата.
Относительная влажность — отношение фактической абсолютной влажности и влагоемкости. Другими словами, это показатель того, насколько воздух приблизился к своему максимальному насыщению водяным паром. Если влагоемкость 10 г/м3, а фактическая абсолютная влажность 5 г/м3, то относительная влажность равна 50%.
Простой физический факт: чем выше температура, тем больше влагоемкость воздуха:

При высоких температурах воздух «вмещает» больше воды, чем при низких. Если в теплой комнате в кубометре воздуха содержится 5 грамм воды, его относительная влажность едва перевалит за 20%. А «нальем» те же 5 грамм в кубометр воздуха при 0°С – и он уже «переполнен». Относительная влажность больше 100%, и лишняя вода выпадет конденсатом.

Вспомните, как появляются капли воды на бутылке из холодильника. Воздух охлаждается рядом с ее стенками, влагоемкость падает, а фактическая абсолютная влажность не меняется. Соответственно, относительная влажность вырастает до 100% и достигается точка росы. В воздухе появляются излишки воды, и они оседают на бутылке в виде конденсата.

Обратная история, когда холодный воздух с улицы попадает в теплое помещение. Воздух согревается, его влагоемкость увеличивается, а относительная влажность падает. Теперь образуются не излишки воды, а наоборот, ее недостаток. Воздух становится сухим. И, чем больше перепад температур на улице и в доме, тем сильнее «сохнет» воздух.

Сушат ли батареи воздух?

Мокрая ткань сохнет на батарее потому, что вода в ней нагревается и испаряется. Но в воздухе вода уже в газообразном состоянии. Нагрев сам по себе не снижает количество водяного пара в воздухе. Система отопления понижает относительную влажность в доме за счет нагрева поступающего уличного воздуха, а, значит, увеличения его влагоёмкости.

Таким образом, причина сухости зимой — не батареи, а воздухообмен. А, точнее, приток холодного воздуха с улицы (через открытые окна, щели в стенах и приточные устройства). От воздухообмена отказаться нельзя, он нужен, и это «медицинский факт». Так что, если вы живете не в прачечной, у вас работает отопление и помещение хорошо проветривается (вентилируется), то зимой дома в любом случае будет проблема сухого воздуха.

Юзер экспириенс по выбору «железа»

В общем, скрипя зубами, раскошелился я на увлажнитель заморский. А шо делать, коли свой в Тионе мы еще не разработали… Тут пару слов о том, как выбирал. Так как мы эту тему копать начали, с помощью наших инженеров чуток подразобрался с техникой. Поэтому от ультразвука сразу брезгливо отказался – считайте моей заморочкой, но не хочу я дышать всем тем, что в водопроводной воде водится, солями всякими да прочей нечистью. Все заявленные умягчители и супер-нано стержни весь этот шлак убрать не могут, а заливать в день по пять литров дистиллята – уж увольте, ищите его сами). Стационарного фильтра обратного осмоса не имеем-с… «Кипятильник» тоже не хочу, будет жрать электричество аки конь. Так что я сразу был за естественное увлажнение, то есть всё, что входит в «поверхностные» (адиабатические) увлажнители или «мойки воздуха». Ну люблю я всё естественное, что поделать). Там просто тряпочка или диск постоянно мокнут, но при этом крутятся и вентилятором обдуваются. Есть, конечно, и минусы – чем выше относительная влажность, тем хуже процесс, однако это коррелирует с нашими потребностями во влаге – чем влажнее, тем из нас, как из губки, меньше воздух воды «высасывает». Ну и по расчетам на одну комнату зимой при нормальном проветривании мощность нужна около 500 г/час. Дальше немного полопатил отзывы/характеристики ну и заказал. Сразу оговорюсь, что марку указывать не буду, это бы слишком дорого обошлось производителю).

Еще слово инженерам-физикам

Основные типы увлажнителей:

Адиабатические
В них происходит естественное испарение при комнатной температуры при контакте воздуха с влажной развитой поверхностью (диски из разных материалов, пористые картриджи и т.п.). Энергия на испарение берется из комнатного воздуха (процесс работы сопровождается небольшим понижением его температуры). Скорость увлажнения (мг/час) зависит от скорости обдува диска или картриджа вентилятором, площади влажной поверхности и текущей относительной влажности в помещении, поэтому не всегда соответствует заявленной. «Мойка воздуха» — одно из маркетинговых названий таких увлажнителей. «Мойка» ассоциируется с «очисткой», хотя в процессе увлажнения как таковой очистки не происходит. Очистка возможна, если производитель дополнительно устанавливает фильтры (например, НЕРА).

Паровые
В этих приборах процесс увлажнения изотермический: влажность повышается путем парообразования. Паровые модели проще с аппаратной точки зрения: они в буквальном смысле простые, как чайник. Энергия на испарения «вкачивается» непосредственно в воду через ТЭН, поэтому у этих испарителей максимальное энергопотребление. Скорость увлажнения в основном определяется энергопотреблением ТЭНа, поэтому стабильна и её легко контролировать.

Ультразвуковые
В них вода соприкасается с тонкой мембраной, которая часто колеблется, и ее колебаниями разбивается в мелкодисперсный аэрозоль. И потом в воздухе эти мельчайшие капли испаряются естественным путем, без нагревания. Энергия на испарение опять же берется из комнатного воздуха, но сам процесс испарения, в отличие от двух предыдущих типов, происходит не в приборе, а уже в комнате. По сути это «разбрызгиватель». Скорость увлажнения в основном определяется мощностью ультразвукового «разбрызгивателя», достаточно стабильна и её также легко контролировать.

Расчет необходимой скорости увлажнения

Рассмотрим случай, когда на улице температура -5°С и относительная влажность 80%. В комнате при нагревании до 25°С относительная влажность упадет до 12%.

Вопрос: «сколько вешать в граммах»? То есть сколько грамм воды нужно добавить в кубометр воздуха, чтобы поднять в помещении относительную влажность от 12%, допустим, до оптимальных 50%?

Чтобы достичь отметки в 50% при 25°С в воздухе должно быть 11,5 г/м3. В нашем комнатном воздухе еще с улицы осталось 2,7 г/м3. Получается, увлажнителю нужно будет «выпускать» в воздух еще 8,8 г/м3. Чтобы пересчитать эту цифру в г/час надо знать воздухообмен, т.е. сколько воздуха поступает с улицы.

Для комнаты, где находится 2 человека, минимальный воздухообмен для удаления углекислого газа — 60м3 в час. Таким образом, минимальная скорость увлажнения зимой должна быть 500 г/м3. Дальше мы должны выбирать баланс между комфортом/здоровьем и затратами. Чем больше воздуха мы подаем с улицы (проветривание, вентиляция) тем лучше для нашего организма. Но при этом вырастает нагрузка на фильтры в вентиляции, затраты на нагрев приточного воздуха, а также требования к мощности увлажнителя.

Что в коробке?

Как привезли коробку, полез носом во все щели. Внутри девайс простой, как молоток. На входе хепушка, не пойми какая (не любят они в паспорте физические параметры указывать, только маркетинговый бред, типа нано-шмано-защитный фильтр). Весь воздух через нее сначала чистится. Мне как бы очистка не сильно важна, т.к. бризер стоит и чистый воздух гонит, но точно лучше с ней, чем без неё.

Дальше колесо с какой-то гармошкой (типа фильтра F5) всё время в поддон макается и вентилятором обдувается. Правда, про моего нового друга в отзывах пишут, что расходники дорогие, но я инженерный лайфхак знаю. Там замена по времени зашита, таймер сбрасывать можно ручками, а менять-то не по времени надо, а только по эффективности увлажнения. Если таймер натикал, а увлажняет норм — то и менять не надо. Разброс шумности по скоростям как у кондеев и бризеров примерно, для климатической техники стандартно.

По скорости увлажнения. При работающей приточке (60 кубов) поднять влажность выше 40% можно только, если закрыть дверь в комнату. Но мне как бы больше и не надо.

Измерял влажность в других комнатах — она тоже выросла, примерно до 25-30%, то есть так или иначе за счёт воздухообмена и конвекции влажность разносится по квартире и на деле увлажнитель «тянет» почти все комнаты в одиночку. При этом расход воды — около 10 л в сутки, то есть чуть меньше заявленных в паспорте 500 г/час. Бачок всего 3 л, что, конечно, напрягает — три раза в сутки таскаешь воду из-под крана.

Однако, не смотря ни на что, вот что я вам скажу. Пишу я эти строки, дорогой друг, и радости моей предела не видится. Уже когда выше 25% влажности стало (так-то теперь под 40% держу), ощущения поменялись, как небо и земля. Все это в купе с невысокой температурой (23С примерно) и непрерывным бризерным проветриванием (СО2 не выше 750ppm) делает мне реально гуд, аж чакры прочистились. Особенно носовая).

Тут может психосоматика еще сработала, но мне кажется, что в сухом воздухе сон и настроение хуже. Тему не изучал, вернее, не видел таких исследований, однако подозреваю, что влажность сильно может влиять на всякую «электрохимию» у нас в теле, так что не исключена реальная корреляция. За сим прощаюсь, можете начинать завидовать). А лучше прекращайте себя высушивать в труху и радуйтесь вместе со мной).

P.S.:
И снова здравствуйте). Не дает мне покоя мысль о том, каким должен быть «увлажнитель мечты». Кажется, что это должен быть девайс под 1000 г/час, в котором решена проблема «беготни с горшком» для дозаправки и разбрызгивания несанкционированной чертовщины в воздух.
По технологиям. Кипячение — сразу нет, электричество в разы дороже, чем водяное отопление. Это может быть всё-таки ультразвук, но тогда нужен встроенный фильтр обратного осмоса. Адиабатическая тема лично мне очень близка, т.к. позволяет еще и очистку в девайс встроить. Однако что делать с зависимостью скорости увлажнения от влажности в помещении? Возможно, добавлять нагрев воды или испаряющей поверхности. Да, это увеличит энергопотребление, однако оно будет существенно ниже, чем у «кипятильника», плюс включение по необходимости — когда скорость увлажнения начинает падать.

Теперь о дозаправке водой. Аж руки чешутся сказать, что необходимо подключить увлажнитель к водопроводу и забыть. Однако это сразу сделает его сложным продуктом, который требует специального монтажа, прокладки труб по квартире. Кого-то это устроит, но далеко не всех. Я вот, например, хотел «коробочное решение», как таблетка от головы, купил-включил-счастье. Может это не капитальные трубы, а гибкий шланг, который можно на кран накинуть? Это всё-таки лучше, чем вёдра таскать по три раза на дню.

В общем, предлагаю на эту тему «побуллшитить», пишите в комментарии, обсудим.

Источник