Przetworniki wilgotności i temperatury – pomiar wilgotności powietrza

Przetworniki wilgotności względnej, temperatury oraz punktu rosy (czujniki wilgotności, higrometry, termohigrometry)

Pojemnościowe czujniki wilgotności

Nasze czujniki i przetworniki wilgotności względnej przeznaczone są głównie do pomiaru wilgotności względnej powietrza. Wilgotność względna (ang. relative humidity) to stosunek ilości pary wodnej 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 powietrza. Wilgotność względna powietrza jest mierzona w zakresie od 0 do 100%. Osiągniecie wartości 100%  przez wilgotności względną powietrza 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 dostarczenie odpowiedniej ilości wody do powierza lub też poprzez obniżenie temperatury powietrza. Temperatura powietrza, w której następuje wkroplenie wody nazywa się temperaturą punktu rosy. Istnieje zatem zależność, pomiędzy temperaturą, a wilgotnością względną powietrza. Gdy temperatura powietrza osiągnie temperaturę punktu rosy to wilgotność względna powietrza będzie wynosiła 100%RH. Im temperatura powietrza wyższa, tym więcej pary wodnej może się zmieścić 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 przetworników punktu rosy powietrza opiera się na pomiarze wilgotności względnej i temperatury, a temperatura punktu rosy jest wyznaczana na podstawie mierzonej wilgotności względnej i temperatury powietrza.

Pojemnościowe czujniki wilgotności względnej i temperatury.

Budowa pojemnościowego czujnika wilgotności
Budowa pojemnościowego czujnika wilgotności

Pomiar wilgotności względnej odbywa się za pomocą czujników i przetworników wilgotności względnej (inaczej higrometrów). Elementem pomiarowym przemysłowych przetworników wilgotności jest pojemnościowy czujnik wilgotności wystawiony na działanie mierzonego powietrza. Budowa pojemnościowego typowego czujnika wilgotności względnej jest podobna do budowy kondensatora.

W czujniku wilgotności dwie elektrody są oddzielone 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 pojemnościowych czujników wilgotności jest niski współczynnik temperaturowy i możliwość pracy w wysokich temperaturach (nawet 150…200°C).

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

Rezystancyjne czujniki wilgotności

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 wilgotności jest krótsza oraz mniejsza jest odporność na opary chemiczne i inne zanieczyszczenia oraz posiadają brak odporności na nasycenie w wyniku kondensacji. Tego typu czujniki wilgotności po nasyceniu tracą swoje właściwości i należy je całkowicie wymienić.

Zintegrowane przetworniki wilgotności i temperatury

Niektóre modele przetworników wilgotności względnej i temperatury (termo-higrometry) oprócz czujnika wilgotności posiadają wbudowany z czujnik temperatury. Są to tzw. przetworniki wilgotności względnej i temperatury popularnie nazywane termo-higrometrami.  Takie przetworniki oprócz pomiaru wilgotności względnej i temperatury umożliwiają wyznaczane innych parametrów jak temperatura punktu rosy, cząstkowe ciśnienie parowania, temperatura termometru mokrego, stosunek zmieszania powietrza, entalpia i wskaźniki komfortu.

Niektóre czujniki oraz przetworniki wilgotności względnej umożliwiają wyznaczania wilgotności absolutnej. Wilgotność absolutna jest wyznaczana na podstawie mierzonej wilgotności względnej i temperatury przy założonym ciśnieniu atmosferycznym.

Podział przetworników wilgotności i temperatury ze względu na sposób montażu.

Czujniki i przetworniki wilgotności względnej ze względu na swoją budowę, sposób montażu i zastosowanie dzieli się na:

  • naścienne przetworniki – do montażu naściennego,
  • kanałowe przetworniki – do montażu w kanałach wentylacyjnych,
  • przetworniki względnej z sondą na przewodzie – do montażu w kanałach, rurociągach oraz komorach (suszarniach) i itp.

Niektóre modele przetworników wilgotności względnej posiadają również możliwość pomiaru prędkości przepływu powietrza (tzw. przetworniki prędkości powierza) czy też dwutlenku węgla (tzw. przetworniki dwutlenku węgla (CO2)). Elektroniczne 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 względnej i temperatury mogą być również w wewnętrzną pamięć w której mogą zapisywać i rejestrować mierzone parametry (tzw. dataloggery i rejestratory wilgotności). Przetworniki wilgotności i temperatury wyposażone w rejestrację mogą służyć mapowania temperatury i wilgotności (pomiaru rozkładu temperatury i wilgotności)  w pomieszczeniach, hala i różnego rodzaju magazynach.

Przeznaczenie przetworników wilgotności i temperatury.

Przetworniki i czujniki wilgotności (higrometry) przeznaczone są głównie do pomiaru wilgotności względnej powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji (HVAC/BEMS), komorach klimatycznych i suszarniach. Przetworniki wilgotności stosowane są m. in.: 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 termoparycyfrowe mierniki temperatury, regulatory temperatury oraz rejestratory temperatury.