Przetworniki wilgotności i temperatury – pomiar wilgotności względnej

Przetworniki wilgotności względnej, temperatury oraz temperatury punktu rosy.

Pojemnościowe czujniki wilgotnościPrzetworniki wilgotności względnej przeznaczone są do pomiaru wilgotności względnej powietrza. Wilgotność względna (ang. relative humidity) jest to stosunek ilości pary wodnej aktualnie zawartej w powietrzu do ilości pary wodnej jaką powietrze jest w stanie utrzymać przy danej temperaturze. Wilgotność względna wyrażana jest w procentach %R.H. Zwiększenie ilości wody w powietrzu powoduje wzrost wilgotności. Wilgotność względna powietrza jest mierzona w zakresie od 0 do 100%. Osiągniecie poziomu 100% sprawia że woda w powietrzu przestaje się rozpuszczać i następuje jej wkroplenie na powierzchni.

Do wkroplenia wody z powietrza można doprowadzić na dwa sposoby, przez dostarczanie wody do powierza lub też przez obniżenie temperatury powietrza. Obniżona temperatura powietrza w której następuje wkroplenie wody nazywamy temperaturą punktu rosy. Istnieje zatem zależność, gdy temperatura powietrza osiągnie temperaturę punktu rosy to wilgotność względna powietrza będzie wynosiła 100%RH. Im cieplejsze powietrze, tym więcej pary wodnej może się mieścić w powietrzu.

Temperatura punktu rosy zależy od temperatury powietrza i wilgotności względnej. Temperatura punktu rosy jest obliczana na podstawie ogólne dostępnych kalkulatorów lub tablic. Wkroplenie wody (kondensacja) nie nastąpi samym powietrzu, natomiast kondensacja wody nastąpi na powierzchni która ma temperaturę niższą niż temperatura punktu rosy, a które ma kontakt z powietrzem np. ściany, okna, lustra, itp. Większość urządzeń przemysłowych opiera się na pomiarze wilgotności względnej i temperatury, a temperatura punktu rosy jest wyznaczana na podstawie mierzonej wilgotności względnej i temperatury powietrza.

Przetworniki wilgotności względnej i temperatury.

Budowa pojemnościowego czujnika wilgotności
Budowa pojemnościowego czujnika wilgotności

Pomiar wilgotności względnej odbywa się za pomocą urządzeń znanych pod nazwą jako przetworniki wilgotności względnej (inaczej higrometry). Elementem pomiarowym przemysłowego przetwornika wilgotności jest pojemnościowy czujnik wilgotności wystawiony na działanie mierzonego powietrza. Budowa pojemnościowego czujnika wilgotności względnej jest podobna do kondensatora.

Dwie elektrody oddzielone są od siebie cienką warstwą higroskopijnego polimeru, pełniącego rolę dielektryka. Zmiana stałej dielektrycznej materiału higroskopijnego jest proporcjonalna do wilgotności względnej powietrza, w której znajduje się czujnik wilgotności.

Cechą charakterystyczną czujników pojemnościowych jest niski współczynnik temperaturowy i możliwość pracy w wysokich temperaturach (nawet do 150…200°C).

Ważną cechą czujników pojemnościowych jest ich zdolność do całkowitej regeneracji w przypadku wystąpienia kondensacji na powierzchni czujnika oraz duża odporność na opary związków chemicznych.

Charakterystyka pojemnościowego czujnika wilgotności.
Przykładowa charakterystyka pojemnościowego czujnika wilgotności.

Wielu producentów ekonomicznych przetworników wilgotności względnej zamiast czujnika pojemnościowego stosuje tańsze rezystancyjne czujniki wilgotności. W rezystancyjnych czujnikach wilgotności względnej mierzona jest przewodność higroskopijnego materiału (np. przewodzącego polimeru), która zmienia się w wyniku pochłaniania wody z otoczenia.

Jednak żywotność takich czujników jest krótsza oraz mniejsza jest odporność na opary chemiczne i inne zanieczyszczenia oraz na nasycenie w wyniku kondensacji.

Niektóre modele przetworników wilgotności względnej posiadają wbudowany z czujnik temperatury. Są to tzw. przetworniki wilgotności względnej i temperatury.  Takie przetworniki oprócz pomiaru wilgotności względnej i temperatury umożliwiają wyznaczane innych parametrów jak temperaturę punktu rosy, cząstkowe ciśnienie parowania, temperaturę termometru mokrego, stosunek zmieszania powietrza, entalpię i wskaźniki komfortu.

W niektórych przetwornikach wilgotności względnej istnieje możliwość wyznaczenia wilgotności absolutnej. Wilgotność absolutna jest wyznaczana na podstawie mierzonej wilgotności względnej, temperatury oraz przy założonym ciśnieniu atmosferycznym. Przetworniki wilgotności względnej ze względu na swoją budowę, sposób montażu i zastosowanie dzieli się na:

  • naścienne przetworniki wilgotności względnej do montażu naściennego,
  • kanałowe przetworniki wilgotności względnej,
  • przetworniki wilgotności względnej z sondą na przewodzie i itp.

Niektóre modele przetworników wilgotności względnej posiadają możliwość pomiaru prędkości przepływu powietrza (przetworniki prędkości powierza) czy też dwutlenku węgla (przetworniki dwutlenku węgla (CO2)). Przetworniki wilgotności względnej mogą być wyposażone w wyjścia analogowe 0/4…20mA lub 0…10V lub też w wyjście cyfrowe RS485 z protokołem komunikacyjnym Modbus RTU.

Przetworniki wilgotności przeznaczone są głównie do pomiaru wilgotności względnej powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji (HVAC/BEMS), komorach klimatycznych. Przetworniki stosowane są w zakładach farmaceutycznych i spożywczych, halach produkcyjny i magazynowych, muzeach, czystych pomieszczeniach, aulach i salach koncertowych, halach sportowych, farmach, szklarniach,  stacjach meteo. Przetworniki wilgotności stosuje się również w przemyśle w różnorodnych procesach przemysłowych głównie suszarniach (do suszenia ceramiki, materiałów sypkich, itp.). W naszej ofercie posiadamy głównie przetworniki wilgotności firmy Delta Ohm.

W naszej ofercie dostępne są również termoparymierniki temperatury, regulatory temperatury oraz rejestratory  temperatury.