Vlhkosť vzduchu je jedným zo základných vlastností atmosféry a udáva, aké množstvo vody vo plynnom stave, teda vo forme vodnej pary, obsahuje dané množstvo vzduchu. Toto množstvo je dynamické a mení sa nielen v čase, ale aj v závislosti od geografickej polohy.
V teórii vlhkého vzduchu existuje viacero spôsobov, ako vlhkosť vzduchu vyjadriť, čo neraz vedie k diskusiám a rozdielom v odbornej literatúre. V rámci tohto prehľadu sa budeme opierať o platné normy ČSN EN 12792, ČSN EN ISO 7730 a ČSN EN ISO 7726. Pre označenie vodnej pary sa bude používať index "V" (z anglického "vapour"), zatiaľ čo pre suchý vzduch sa použije index "A". Alternatívne sa pre vodnú paru často stretávame s indexom "D" (z nemeckého "dampf") a pre suchý vzduch s indexom "L" (z nemeckého "luft").
Odchýlka parametrov vlhkého vzduchu v rozsahu teplôt od 200 do 500 K a tlakov od 0,1 do 1,0 MPa od stavovej rovnice pre ideálny plyn je menšia ako 3 %. Stavová rovnica pre ideálny plyn sa bežne zapisuje vo tvare p . v = r . T, kde 1/ρ má jednotky [1/(kg/m3) = m3/kg], čo predstavuje merný objem (v = 1/ρ).
Vzťah 1.2. definuje výsledný (barometrický) tlak zmesi suchého vzduchu a vodnej pary. Napríklad, pre vlhký vzduch s teplotou t = 20 °C, relatívnou vlhkosťou φ = 50 % a tlakom p = 98 kPa platí, že parciálny tlak vodnej pary je pV = 1,17 kPa. Tlak suchého vzduchu v tomto prípade bude pA = 96,83 kPa.
Typy vlhkosti vzduchu
Obsah vlhkosti vo vzduchu môže byť vyjadrený rôznymi spôsobmi:
Sýta para
Sýta para je taká para, ktorá sa nachádza v termodynamickej rovnováhe so svojou kvapalnou fázou. Jej tlak je určený výlučne teplotou. Ak sa objem pri konštantnej teplote a tlaku zmenšuje, dochádza ku kondenzácii pary. Pri zväčšovaní objemu sa kvapalná fáza vyparuje, až kým nezostane len sýta para. Ak sa objem ďalej zväčšuje, para už nie je nasýtená a stáva sa prehriatou.
Absolútna vlhkosť
Absolútna vlhkosť (označovaná aj ako hustota vodnej pary alebo merná hmotnosť vodnej páry) vyjadruje hmotnosť vodnej pary obsiahnutú v jednotke objemu vzduchu (napr. v 1 m3). Udáva mieru nasycenia vzduchu a je dôležitým ukazovateľom skutočného množstva vodnej pary vo vzduchu. Odvodzuje sa od mernej vlhkosti a hustoty vzduchu.
Parciálny tlak vodnej pary
Parciálny tlak vodnej pary zodpovedá tlaku, aký by mala táto para, keby sama vyplňovala celý objem. Je to jeden zo základných parametrov na určenie stavu vlhkosti vzduchu. Parciálny tlak sýtej pary p"V závisí len od teploty, pričom jeho hodnoty sú uvedené v príslušných tabuľkách.
Merná vlhkosť
Merná vlhkosť (tiež označovaná ako vlhkostný pomer) udáva hmotnosť vodnej pary v kg, ktorá pripadá na 1 kg suchého vzduchu [kg/kgA]. Vzhľadom na nízke hodnoty sa častejšie používajú jednotky [g/kgA]. Spolu s relatívnou vlhkosťou patrí k najbežnejším ukazovateľom vlhkosti vo vzduchotechnike. Vzťah 1.11 umožňuje stanoviť mernú vlhkosť z merateľných veličín (φ, p) a parciálneho tlaku sýtej pary.
Merná vlhkosť sa od relatívnej vlhkosti líši tým, že zostáva spravidla konštantná a nemení sa v závislosti od tlaku či teploty.
Relatívna vlhkosť
Relatívna vlhkosť udáva pomer medzi okamžitým množstvom vodných pár vo vzduchu a množstvom pár, ktoré by vzduch pri rovnakej teplote a tlaku obsahoval pri plnom nasýtení. Udáva sa v percentách (%). Keďže množstvo sýtych pár závisí primárne od teploty, relatívna vlhkosť sa mení so zmenou teploty, aj keď absolútne množstvo vodných pár zostáva rovnaké. Platí, že čím vyššia je teplota, tým viac vodných pár je vzduch schopný pojať. Optimálna hodnota relatívnej vlhkosti pre komfort ľudí sa pohybuje medzi 40 % a 60 %.
Relatívna vlhkosť nie je sama o sebe dostatočným ukazovateľom obsahu vlhkosti bez uvedenia teploty vzduchu. Ak dôjde k zvýšeniu teploty, relatívna vlhkosť klesá a naopak.
Rosný bod
Teplota rosného bodu (tDP) je taká teplota, pri ktorej je vzduch maximálne nasýtený vodnými parami, teda dosahuje relatívnu vlhkosť 100 %. Pri ďalšom ochladzovaní začína vodná para kondenzovať. V h-x diagrame sa teplota rosného bodu odčíta na priesečníku krivky sýtenia a čiary mernej vlhkosti. Čím viac vodnej pary je vo vzduchu, tým vyššia je teplota rosného bodu. Pri sprchovaní napríklad stúpa teplota a vlhkosť v kúpeľni, čím sa zvyšuje hodnota rosného bodu. Ak rosný bod dosiahne teplotu povrchu predmetu v miestnosti, začne na ňom kondenzovať voda.
Teplota mokrého teplomera
Teplota mokrého teplomera (tWB) je teplota vody, pri ktorej sa teplo potrebné na jej vyparovanie do vzduchu odoberá prestupom tepla konvekciou z okolitého vzduchu (pri izobarickom deji). Je označovaná aj ako medzná teplota adiabatického chladenia. Grafické znázornenie v h-x diagrame je možné vidieť na obrázku 2.
Kondenzácia a jej formy | Rosa, hmla, mráz a opar | Video pre deti
Vplyv vlhkosti vzduchu na zdravie a prostredie
Vysoká aj nízka vlhkosť vzduchu môžu mať nepriaznivé účinky na ľudské zdravie. Ideálne podmienky pre zdravie a pohodlie sa všeobecne považujú za teploty medzi 20 - 25 °C a relatívnu vlhkosť medzi 40 % - 60 %.
Pri vyšších teplotách ľudské telo odvádza teplo potením. Pot sa odparuje, ochladzuje nás. V letných mesiacoch, najmä vo vlhkejších oblastiach, je vzduch už nasýtený vodnou parou, čo sťažuje odparovanie potu. Pot sa odparuje pomalšie alebo vôbec, teplo sa nehromadí a vnímaná teplota tela stúpa.
Vysoká vlhkosť prispieva k všeobecnému nepohodliu a môže byť spúšťačom ochorení ako astma, srdcové zlyhanie a iné zdravotné problémy. Okrem toho poškodzuje majetok, napríklad spôsobuje tvorbu plesní na stenách, skrútenie drevených materiálov a podporuje výskyt roztočov.
Nízka vlhkosť vzduchu, často spojená s chladným počasím, vedie k suchým atmosférickým podmienkam. Môže spôsobovať podráždenie dýchacích ciest, suchosť pokožky, očí a slizníc, čo zvyšuje náchylnosť k infekciám. V interiéroch môže nízka vlhkosť spôsobiť problémy s dýchaním a alergie.
Meranie a regulácia vlhkosti
Na sledovanie a reguláciu hladiny vlhkosti v interiéroch sa používajú rôzne zariadenia. Vlhkomer umožňuje monitorovať relatívnu vlhkosť. V prípade potreby úpravy vlhkosti sa používajú odvlhčovače (na zníženie vlhkosti) alebo zvlhčovače (na zvýšenie vlhkosti).
Okrem relatívnej vlhkosti je možné merať aj absolútnu a špecifickú vlhkosť, pričom každý typ merania poskytuje inú informáciu o obsahu vodnej pary vo vzduchu.
Vzduchotechnika a klimatizácia pracujú s týmito parametrami pri návrhu systémov na zabezpečenie optimálnych podmienok vo vnútornom prostredí. Výpočty v tejto oblasti často využívajú psychrometrické vzťahy a diagramy.