Wilgotność względna

W ogólnej termodynamice, a także w rekuperacji, wilgotnością względną nazywa się procentowe nasycenie powietrza parą wodną.

Co to oznacza? Jest to stosunek ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu do maksymalnej ilości pary wodnej, jaką powietrze może zawierać w danej temperaturze. Wilgotność względna wyrażana jest w procentach. Przykładowo:

• jeżeli higrometr wskazuje wilgotność względną na poziomie 50%, oznacza to, że w powietrzu znajduje się połowa maksymalnej ilości pary wodnej, jaką powietrze może zawierać przy danej temperaturze,
• jeżeli higrometr wskazywałby wilgotność względną na poziomie 100%, oznaczałoby to pełne nasycenie powietrza parą wodną oraz wysokie ryzyko kondensacji.

Dlaczego wilgotność względna w rekuperacji jest jednym z najważniejszych parametrów?

System rekuperacji to instalacja, której głównym zadaniem jest wymiana powietrza w budynku oraz utrzymywanie wysokiej jakości powietrza i zapewnienie odpowiedniego komfortu mikroklimatycznego w domu.

Z tego powodu niezwykle ważnym parametrem powietrza dostarczanego do domu przez system rekuperacji jest właśnie wilgotność względna powietrza.

Wilgotność względna ma kluczowe znaczenie zarówno dla budynku i jego wyposażenia, jak i dla komfortu mieszkańców. Odpowiedni poziom wilgotności względnej wpływa również na komfort górnych dróg oddechowych mieszkańców, a zarówno zbyt wysoka, jak i zbyt niska wilgotność może negatywnie wpływać na samopoczucie użytkowników budynku.

Optymalny poziom wilgotności względnej

Utrzymanie odpowiedniego poziomu wilgotności względnej to jeden z ważnych elementów zapewnienia komfortowego mikroklimatu w budynku. Chociaż optymalny poziom wskaźnika RH (Relative Humidity), oznaczającego wilgotność względną, zależy między innymi od rodzaju pomieszczenia i temperatury, to jako komfortowy zakres często przyjmuje się około 40–60%.

• W przypadku gdy wilgotność względna spada poniżej 40%, komfort powietrza może odczuwalnie się pogarszać. Typowymi objawami zbyt suchego powietrza mogą być suchość skóry, wysuszenie śluzówek oraz podrażnienie górnych dróg oddechowych.
• W przypadku wilgotności względnej na poziomie wyższym niż 60% może zwiększać się ryzyko rozwoju pleśni i grzybów na przegrodach budowlanych. Zbyt wysoki poziom wilgotności może również powodować wykraplanie się wody na szybach oraz ścianach, szczególnie w miejscach występowania mostków termicznych. Taka kondensacja pary wodnej tworzy korzystne warunki dla rozwoju pleśni.

Wilgotność względna i wilgotność bezwzględna – czym one się różnią?

Wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu jest parametrem wskazującym procentowy stopień nasycenia powietrza parą wodną w zależności od jego temperatury. Jest to jeden z parametrów powietrza, który wpływa na odczuwany przez użytkowników komfort.

Wilgotność bezwzględna jest natomiast parametrem wskazującym, ile pary wodnej rzeczywiście znajduje się w określonej objętości powietrza. Może być wyrażana na przykład w gramach wody na metr sześcienny powietrza.

Jeżeli wilgotność bezwzględna wynosi przykładowo 5 g/m³, oznacza to, że w każdym metrze sześciennym danego powietrza znajduje się około 5 gramów pary wodnej.

W przeciwieństwie do wilgotności względnej, sama zawartość pary wodnej w powietrzu nie zmienia się wyłącznie na skutek jego ogrzania lub ochłodzenia, o ile nie nastąpi kondensacja albo dodanie lub usunięcie wilgoci.

To właśnie odróżnienie wilgotności względnej od bezwzględnej pozwala zrozumieć, dlaczego zimą wewnątrz budynków często występuje suche powietrze.

Zimne powietrze może charakteryzować się niewielką zawartością pary wodnej, a jednocześnie wysoką wilgotnością względną, np. na poziomie 80–100%.

W wyniku ogrzewania tego powietrza w wymienniku ciepła rekuperatora oraz przez instalację centralnego ogrzewania zwiększa się jego temperatura, ale bez dodatkowego źródła wilgoci nie zwiększa się ilość zawartej w nim pary wodnej.

W efekcie wzrost temperatury bez dostarczenia dodatkowej pary wodnej powoduje spadek wilgotności względnej. Dlatego zimą częstym zjawiskiem w ogrzewanych i intensywnie wentylowanych budynkach jest niski poziom wilgotności względnej.

Sposoby regulacji wilgotności względnej i bezwzględnej w systemach rekuperacji

Centrale wentylacyjne mogą być wyposażone w czujniki temperatury i wilgotności. Pomiary przeprowadzane za pomocą odpowiednich sensorów pozwalają określić poziom wilgotności względnej powietrza oraz mogą być wykorzystywane przez automatykę systemu.

Dane dotyczące temperatury i wilgotności mogą również służyć do współpracy centrali z dodatkowymi systemami nawilżania lub osuszania powietrza.

Nawilżacze powietrza

Sam system rekuperacji w standardowej konfiguracji nie zawsze ma możliwość aktywnego zwiększania wilgotności powietrza. Jednym ze sposobów sterowania wilgotnością w budynku jest wykorzystanie nawilżacza powietrza, np. nawilżacza kanałowego zlokalizowanego na głównym przewodzie nawiewnym systemu dystrybucji powietrza wentylacyjnego.

Nawilżacz powietrza działa poprzez kontrolowane dostarczanie wilgoci do strumienia powietrza. Na podstawie pomiaru wilgotności względnej oraz wartości zadanej automatyka może określić, kiedy i z jaką intensywnością należy nawilżać powietrze.

Dostarczenie pary wodnej lub wilgoci do powietrza nawiewanego – np. poprzez parowanie w złożu nawilżającym lub zastosowanie lancy parowej – powoduje zwiększenie zawartości wody w powietrzu, czyli wzrost wilgotności bezwzględnej, a w odpowiednich warunkach również wzrost odczuwalnej wilgotności względnej.

Osuszacze powietrza

W przypadku gdy wilgotność względna jest zbyt wysoka, sposobem na usunięcie nadmiaru pary wodnej z powietrza jest zastosowanie osuszacza.

Osuszanie kondensacyjne najczęściej polega na ochłodzeniu powietrza poniżej jego temperatury punktu rosy. Wtedy część znajdującej się w powietrzu pary wodnej skrapla się na chłodnej powierzchni i może zostać odprowadzona w postaci kondensatu.

Temperatura punktu rosy to temperatura, do której należy schłodzić powietrze o określonej zawartości wilgoci, aby osiągnęło stan nasycenia i rozpoczęła się kondensacja pary wodnej.

Dobrym przykładem urządzenia, które przy okazji chłodzenia może również osuszać powietrze, jest klimatyzacja. Powietrze przepływające przez zimny wymiennik zostaje schłodzone, a po osiągnięciu temperatury punktu rosy część zawartej w nim pary wodnej wykrapla się w postaci kondensatu.

W efekcie zmniejsza się wilgotność bezwzględna, czyli faktyczna zawartość pary wodnej w powietrzu, co po ponownym ogrzaniu powietrza przekłada się również na niższą wilgotność względną.