溫濕度計(jì)應(yīng)用--評(píng)估相對(duì)濕度：關(guān)鍵因素及其測(cè)量

　　了解干球溫度、濕球溫度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)溫度之間的相互關(guān)系，對(duì)于空氣調(diào)節(jié)裝置的各個(gè)方面都至關(guān)重要。這些濕度問(wèn)題在建筑物和材料完整性、住戶(hù)健康和舒適、總體室內(nèi)空氣質(zhì)量方面都扮演著特別重要的角色。
很奇怪的是不合適的濕度和溫度很可能會(huì)引起住戶(hù)感覺(jué)不舒服。住戶(hù)的抱怨就為HVAC承包人提供了提前發(fā)現(xiàn)影響材料完整性和室內(nèi)空氣質(zhì)量的有關(guān)不利因素的機(jī)會(huì)，包括微生物的滋生。
在評(píng)估相對(duì)濕度、濕球溫度和露點(diǎn)時(shí)，HVAC技師傳統(tǒng)上都使用懸搖式濕度計(jì)和溫濕圖。現(xiàn)在他們則都使用更加準(zhǔn)確、更加方便的“濕度”儀，即使在不能使用懸搖式濕度計(jì)的狹窄場(chǎng)所也能夠進(jìn)行測(cè)量。

采用的標(biāo)準(zhǔn)
許多人都認(rèn)為其建筑規(guī)范中采用了ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55-2004（濕度標(biāo)準(zhǔn)55-2004和IAQ標(biāo)準(zhǔn)62-2004）。由于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)zui近都經(jīng)過(guò)修改，因此以下的描述可能會(huì)有助于監(jiān)測(cè)人和承包人改正工作方法，以滿(mǎn)足新的要求。

比較舒適
ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55-2004“Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”（人類(lèi)居住的熱環(huán)境條件）設(shè)置了濕度上限（濕度比為0.012或0.012×7000 = 84 含水量/磅干燥空氣，也等于62 °F的露點(diǎn)（DP）），超過(guò)該上*，大多數(shù)住戶(hù)就會(huì)感覺(jué)到不舒服。
由于并不是所有的住戶(hù)都會(huì)對(duì)相同的熱狀態(tài)感到滿(mǎn)意，尤其是在同一時(shí)間，因此標(biāo)準(zhǔn)就試圖基于80%滿(mǎn)意度的PMV（Predictive Mean Vote－預(yù)測(cè)平均票數(shù)）確定一個(gè)規(guī)范。從此可計(jì)算得到一個(gè)10% PPD（Predicted Percentage Dissatisfied－預(yù)測(cè)不滿(mǎn)意百分比）的一般熱舒適不滿(mǎn)意度，以及10% PPD的局部（“我的膝蓋很涼”）舒適不滿(mǎn)意度。
標(biāo)準(zhǔn)列出了影響熱舒適度的6個(gè)主要因素：代謝率、服裝隔熱、空氣溫度、輻射溫度、空氣流速、濕度。
了解這些因素的綜合影響有助于工程師恰當(dāng)?shù)嘏渲媒ㄖ到y(tǒng)。

濕度

ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-2001“Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality”（可接受的室內(nèi)空氣質(zhì)量的通風(fēng)）規(guī)定“人類(lèi)居住環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)該維持在30%到60%之間，使過(guò)敏性或致病性生物的滋生達(dá)到zui小。”
修訂的ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62.1-2004“Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality”（可接受的室內(nèi)空氣質(zhì)量的通風(fēng)）規(guī)定得更加詳細(xì)?，F(xiàn)在，相對(duì)濕度的上限是基于峰值的。“在以下兩種計(jì)算參數(shù)下，居住空間的相對(duì)濕度應(yīng)該被限值到zui大65%或更低：

1.峰值室外露點(diǎn)計(jì)算參數(shù)和峰值室內(nèi)潛熱載荷
2.預(yù)期發(fā)生的zui小空間顯熱比以及此時(shí)的室外參數(shù)。
良好的HVAC設(shè)備選擇實(shí)踐通常建議：
·冬季參數(shù)為68 °F至70 °F和30 % RH（相對(duì)濕度）
以及
·夏季參數(shù)為74 °F至76 °F和50 %至60 % RH（相對(duì)濕度）
條件為
·室外參數(shù)冬季為97.5 %、夏季為2.5 %干球溫度（DB）
這意味著平均起來(lái)2.5%的極溫將超過(guò)設(shè)備的容量。在這些時(shí)間內(nèi)，設(shè)備的容量是不夠的。
由于舒適制冷設(shè)備的工作時(shí)間中僅僅有30%發(fā)生在5%的室外參數(shù)干球溫度下，因此這在挑選設(shè)備時(shí)是非常重要的。盡管大多數(shù)商業(yè)設(shè)備是分級(jí)的或具有一定形式的容量控制，但夏季潛熱負(fù)載控制在部分負(fù)載條件下仍然是非常困難。
如果舒適制冷設(shè)備容量很大，就會(huì)出現(xiàn)與潮濕相關(guān)的抱怨，問(wèn)題會(huì)增多。應(yīng)該按照制冷需要而不是加熱需要來(lái)選擇住宅的熱力泵，尤其是在“臭襪綜合癥”比較普遍和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備位于矮設(shè)備層的地區(qū)。

霉菌
如果具備了足夠的知識(shí)并進(jìn)行了足夠的測(cè)量，就可以將HVAC系統(tǒng)設(shè)定在合適的夏季和冬季濕空氣狀態(tài)，防止霉菌滋生。霉菌滋生的條件包括表面上沉積的孢子、具有足夠氧氣的微環(huán)境、適宜的溫度、營(yíng)養(yǎng)和水分。這些條件中，有4項(xiàng)幾乎是每種環(huán)境下都具備的。zui可控的變量就是水分。
高于60%的相對(duì)濕度可以支持吸濕性（吸附劑）表面霉菌的滋生，80%相對(duì)濕度下的吸濕性表面則會(huì)促進(jìn)霉菌的滋生。幾乎所有的表面是或會(huì)成為吸附劑，包括涂漆面、石膏灰泥墻、地毯、墻面覆蓋物和磚石砌墻。
類(lèi)似于磚塊、煤渣塊和混凝土這樣的磚石砌墻是好的吸附劑，能夠吸附大量的水分，成為霉菌繁殖的好場(chǎng)所。結(jié)構(gòu)孔隙中的水汽壓會(huì)小于周?chē)h(huán)境中的水汽壓，從而會(huì)將水分?jǐn)U散至砌石孔隙。當(dāng)孔隙變得潮濕時(shí)，就會(huì)發(fā)生毛細(xì)管效應(yīng)并填充孔隙，從而為真菌繁殖提供了理想的滋生環(huán)境。這就解釋了為什么露點(diǎn)之上的一些表面也會(huì)變得非常潮濕。

凝結(jié)
能夠在表面發(fā)生凝結(jié)的條件是非常明顯的，因此可以立即采取措施。當(dāng)一個(gè)表面的溫度處于或低于露點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)形成凝結(jié)?？赡軙?huì)發(fā)生凝結(jié)的表面有地下室表面、矮設(shè)備層表面、冷水管道、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和管道支架，以及看不到的裙墻內(nèi)部。
由于舒適制冷設(shè)備不能在zui小吸熱條件下控制地下室的濕度，因此地下室一般需要附加除濕設(shè)備。處理矮設(shè)備層是尤其困難且非常昂貴的。但是如果沒(méi)有出現(xiàn)積水或地面過(guò)于潮濕（這就是假設(shè)對(duì)于燃燒礦物燃料的設(shè)備來(lái)說(shuō)不需要矮設(shè)備層的流通空氣），通過(guò)利用直到外部地面的防潮層進(jìn)行處理以及隔熱，并將其整體合并到受控區(qū)域，同時(shí)增加其它除濕方法，即可控制許多矮設(shè)備層的潮濕問(wèn)題。可以對(duì)水管進(jìn)行隔熱?？諝庹{(diào)節(jié)設(shè)備和管道系統(tǒng)必須密封不透氣且隔熱，在防潮層沒(méi)有斷裂，尤其是受控環(huán)境之外。所有墻體內(nèi)的管道系統(tǒng)必須密封，降低由于氣壓差而引起看不到的濕氣流動(dòng)。
在制冷系統(tǒng)中，新風(fēng)管中的相對(duì)濕度可高達(dá)95%或更高，蒸發(fā)器和冷凝盛水盤(pán)將會(huì)是濕的。由于水分控制并不可行，因此利用良好的、非常合適的過(guò)濾系統(tǒng)控制空氣中的孢子和食物（粉塵和懸浮粒子）對(duì)控制霉菌的滋生就非常關(guān)鍵。如果蒸發(fā)器是抗紫外（UV）輻射的，則能夠照射到整個(gè)蒸發(fā)器表面的UVC“殺菌”燈就能夠殺死霉菌和微生物。所選擇的UVC燈應(yīng)該不會(huì)輻射臭氧，臭氧屬于一種刺激劑。特大型的設(shè)備會(huì)縮短工作時(shí)間，產(chǎn)生的冷凝物較少，而冷凝物實(shí)際上會(huì)促使微生物在冷凝器片上的滋生。

溫濕度儀
象Fluke 971這樣的溫濕度儀可以完成從干球溫度到相對(duì)濕度的測(cè)量，可以計(jì)算濕球溫度和露點(diǎn)溫度，濕空氣動(dòng)力學(xué)指出，這對(duì)于HVAC的評(píng)估和診斷是非常關(guān)鍵的。
·濕球溫度非常接近于熱函，或者空氣中的總熱（干球和濕球溫度）。在溫濕圖中，濕球溫度線接近平行于熱函刻度值。對(duì)于采用固定式限流閥測(cè)量裝置的制冷系統(tǒng)，為了進(jìn)氣，回風(fēng)濕球溫度線是強(qiáng)制性的。
·蒸發(fā)器兩側(cè)的新風(fēng)和回風(fēng)濕球溫度可用于溫濕圖或熱函表來(lái)計(jì)算總制冷容量、顯熱和潛熱容量，以及S/T比。
·利用“CFM×4.5×蒸發(fā)器兩側(cè)熱函差”即可求得總熱（Qt = cfm×4.5×△h）。
·通過(guò)在溫濕圖上繪制各種狀態(tài)或從溫濕圖計(jì)算可得到顯熱致冷和潛熱致冷，以及S/T比。
·露點(diǎn)對(duì)于夏季和冬季的評(píng)估都非常關(guān)鍵。管道表面溫度必須保持在露點(diǎn)之上，防止在受控區(qū)域內(nèi)外形成凝結(jié)。
·冬季的室內(nèi)相對(duì)濕度必須保持足夠低，確保內(nèi)墻和窗戶(hù)表面溫度不會(huì)接近露點(diǎn)。如果在窗戶(hù)或墻表面發(fā)生凝結(jié)，則很可能在裙墻內(nèi)也發(fā)生了凝結(jié)。

解決與舒適度相關(guān)的問(wèn)題
如果設(shè)備沒(méi)有足夠的容量或者是分級(jí)的，當(dāng)基于自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的干球溫度運(yùn)行時(shí)，在部分負(fù)載條件下，運(yùn)行時(shí)間會(huì)較短，即會(huì)發(fā)生與濕度相關(guān)的抱怨。工作時(shí)間越短意味著除去的水分更少。特大型的設(shè)備也僅會(huì)加劇這種情況，增大不利狀態(tài)發(fā)生的機(jī)會(huì)。將固定式限流裝置改為熱膨脹閥將保證在部分負(fù)載條件下的zui大蒸發(fā)容量，并可用更大的盤(pán)管表面來(lái)除去水分。
大多數(shù)致冷設(shè)備能夠承受20%的空氣量減少。如果蒸發(fā)器空氣容積從400 cfm/噸降低為325 cfm/噸蒸發(fā)器的溫度將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于露點(diǎn)，并從空氣中除去更多的水分。這種改動(dòng)也會(huì)朝露點(diǎn)溫度降低管道表面溫度和通分調(diào)節(jié)器的溫度，影響所占空間的氣流模式。
除濕裝置可在增大濕度的情況下降低空氣量。另一種可選的方法是利用定時(shí)打開(kāi)裝置，在開(kāi)始致冷的前5-10分鐘內(nèi)，降低cfm值，然后再切換至計(jì)算的cfm值，直到致冷周期結(jié)束?？梢詫⒈銛y式除濕器放置在高濕度的區(qū)域（例如地下室）來(lái)降低濕度、提高吸熱，并強(qiáng)制致冷周期更長(zhǎng)。請(qǐng)確保間歇性高吸濕性區(qū)域（例如浴室、廚房、洗衣服的地方）與室外（不是閣樓或矮設(shè)備層）的通風(fēng)。

解決與露點(diǎn)和/或霉菌相關(guān)的問(wèn)題
在非受控區(qū)域承載潮濕冷空氣的管道必須利用NFPA認(rèn)證的管道膠粘劑進(jìn)行密封。管道的任何漏泄都會(huì)導(dǎo)致該點(diǎn)的隔熱無(wú)效，并且很可能會(huì)發(fā)生凝結(jié)。管道包裹物的的隔熱層不能被托架壓扁。托架必須放置在管道包裹層的下方。管道包裹隔熱層必須沒(méi)有斷裂，并且在接縫處要密封。
在不受控的閣樓，閣樓溫度的升高可能會(huì)增大下邊天花板的吸熱，但是會(huì)降低管道發(fā)生凝結(jié)的機(jī)會(huì)。在采用較新建筑技術(shù)的住宅中，閣樓的溫度可能會(huì)較低，但是這樣會(huì)增加管道或空氣調(diào)節(jié)裝置表面上發(fā)生凝結(jié)的機(jī)會(huì)。密封閣樓的通風(fēng)孔并添加恒濕器控制的投光燈來(lái)提高閣樓的溫度，對(duì)此有一定的補(bǔ)償作用。
矮設(shè)備層具有*性。一般的矮設(shè)備層通風(fēng)孔的大小不合適，不利于通過(guò)通風(fēng)控制濕度。地面覆蓋的隔熱層沿內(nèi)墻直到外部地面、密封通風(fēng)孔、隔熱周?chē)膲Ρ?，并將其做為受控區(qū)域一樣對(duì)待，是控制濕度的方法，往往會(huì)需要額外的補(bǔ)充除濕設(shè)備。矮設(shè)備層的空氣調(diào)節(jié)裝置必須具有非常好的粒子過(guò)濾器，不會(huì)發(fā)生回風(fēng)漏泄，減少蒸發(fā)器和新風(fēng)管中微生物及其食物來(lái)源。地下室的濕度必須被控制在低于60%RH，以防止微生物滋生。對(duì)吸濕性砌墻（煤渣塊、磚塊、砂漿）刷漆會(huì)降低保水性，抑制微生物。

資源
如果您對(duì)這里簡(jiǎn)要介紹的復(fù)雜課題有興趣進(jìn)行更深的研究，可從ASHRAE的www.ashrae。。ｏｒｇ獲得更多的資源。ASHRAE手冊(cè)和月刊是探索問(wèn)題的好媒介。在軟件部分還提供溫濕圖，使得計(jì)算工作非常方便。其它的HVAC組織包括：
·ACCA（美國(guó)空調(diào)承包商協(xié)會(huì)）（www.acca。。ｏｒｇ）
·PHCC（美國(guó)管道、加熱、制冷承包商協(xié)會(huì)）（www.phccweb。。ｏｒｇ）
·SMACNA（美國(guó)金屬散熱與空氣調(diào)節(jié)承包商協(xié)會(huì)）（www.smacna。。ｏｒｇ）
·RSES（美國(guó)制冷工程師協(xié)會(huì)）（www.rses。。ｏｒｇ）

濕空氣動(dòng)力學(xué)具有自己的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。為了更好地理解不同參數(shù)對(duì)維持熱舒適度的影響，這里列出了本文描述中的一些更加常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)：

濕球溫度：表示蒸發(fā)水的制冷效應(yīng)，當(dāng)水分被蒸發(fā)到飽和空氣時(shí)空氣將冷卻到的溫度。
露點(diǎn)溫度：水分將會(huì)從空氣中凝結(jié)出來(lái)的溫度點(diǎn)。
干球溫度：由普通的溫度計(jì)測(cè)得的空氣溫度。
相對(duì)濕度：在給定的空氣溫度下，水蒸氣壓（當(dāng)前空氣中的水分量）和飽和水蒸汽壓（空氣中能夠維持的水分總量）之比。
代謝率：人體通過(guò)活動(dòng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和功的速率。在ASHRAE 55中，這個(gè)速率是用“代謝單位”（18.4 Btu/h*ft2）表示的。
顯熱致冷：人、電器、太陽(yáng)輻射和滲透等因素造成的吸熱，每一因素都對(duì)房間、辦公室等環(huán)境增加顯熱負(fù)載。這種顯熱負(fù)載會(huì)使干球溫度上升。不改變空氣中的水分而使感覺(jué)溫度或干球溫度降低的過(guò)程就稱(chēng)為顯熱致冷過(guò)程。
潛熱致冷：通過(guò)植物、人、烹飪和其它來(lái)源，會(huì)將大量的水分?jǐn)U散到空氣之中。潛熱致冷指的是空氣中水分凝結(jié)，從而濕球溫度、露點(diǎn)和濕度降低，但是干球溫度保持不變的過(guò)程。
S/T比：顯熱和總熱之比，又稱(chēng)為顯熱比。在制冷系統(tǒng)的總?cè)萘恐?，存在顯熱容量和潛熱容量。顯熱容量通過(guò)吸收熱量、降低干球溫度來(lái)冷卻空氣；潛熱容量通過(guò)吸收蒸汽的潛熱從空氣中除去水分，并不改變實(shí)際的干球溫度。當(dāng)和溫濕圖一起使用時(shí)，S/T比能夠說(shuō)明在什么溫度下，冷卻盤(pán)管必須工作才能除去顯熱和潛熱。
“臭襪綜合癥”：在寒冷季節(jié)發(fā)生的一種常見(jiàn)現(xiàn)象，形容室內(nèi)盤(pán)管上燃燒的空中污染物產(chǎn)生的一種氣味，一般發(fā)生在熱力泵的除霜周期。
克洛（col）：一個(gè)測(cè)量單位，表示衣服或其它衣著提供的隔熱量。
·例子：由內(nèi)褲、體恤衫、長(zhǎng)統(tǒng)襪、鞋、長(zhǎng)褲、長(zhǎng)袖襯衣、雙排扣（厚）夾克組合在一起的總隔熱量為1.14 col*
·例子：由內(nèi)褲、短袖緊身運(yùn)動(dòng)衣、散布短褲組合在一起的總隔熱量為0.31 clo*
* ASHRAE 55-2004規(guī)定的克洛值