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建筑科学

冷空气是干燥的空气

不要被相对湿度所迷惑

亨利·吉福德胸前的风湿表

相对湿度(RH)是每个人都喜欢谈论的话题。它引起了我们的注意,但它可能有点令人困惑,尤其是当气温下降的时候。例如,昨天,我们有97%的相对湿度。看起来很潮湿,是吧?

其实不是。也就是说,不是空气中有多少水蒸气。下面的干湿表显示了它是如何工作的。我在图表上强调的两点是:

  • A点:32°F, 100% RH
  • B点:70°F, 20% RH

它们由箭头连接起来,表明当寒冷、看似潮湿的室外空气通过渗透进入室内时,它会变暖。让我们假设漏进来的空气没有增加或减少任何水蒸气分子。

湿度计图表显示了相对湿度为100%的空气如何被称为干空气
湿度计图表显示了相对湿度为100%的空气如何被称为干空气

干湿图太棒了!

水蒸气分子数量不变意味着在干湿图上运动完全是水平的。温度变化,但水蒸气的浓度不变。但随着空气变暖,相对湿度改变。简单地说,更高的温度意味着更多的水分可以处于蒸汽状态。所以,与室外100%相对湿度的饱和状态不同,同样的空气和水蒸气的混合物在室内移动和升温时可以容纳更多的水分。

风湿图上的三个主要变量是:

  • 温度-干球,也就是我们通常所说的干球;沿着横轴表示。
  • 含湿量-测量空气中实际水蒸气的含量,它被定义为水蒸气质量与干燥空气质量的比值。它通常以每磅干燥空气中的水蒸气颗粒来衡量,1颗粒= 1/7000磅(或7000颗粒= 1磅)。就像很多事情一样,它经常被缩短,有时是每磅谷物(我同意),或者只是谷物(我不同意)。
  • 相对湿度-大多数人通常说的意思是“湿度”。从技术上讲,它是水蒸气的分压除以饱和时的蒸汽压。根据定义,饱和是指100%的相对湿度。

如你所见,每磅只有22粒。当温度为32°F,相对湿度为100%时,会产生大量的水蒸气。这个温度有一个特殊的名字:露点.结果是22粒/磅。不是很多水蒸气。

在一个晴朗的春日,当温度上升到70华氏度,相对湿度为50%时,绝对湿度约为50粒/磅。你能在上面的图表中找到吗?你能找到这种情况下的露点是多少吗?(回答)

在亚特兰大地区最糟糕的一天是80华氏度,80%相对湿度。Ughhh。绝对湿度约为122粒/磅,露点为73°F。这还不是我在东南部经历过的最糟糕的。与我出生的地方——德克萨斯州的休斯顿相比,亚特兰大的夏天宜人,相当温和。

回到重点上来,如果我们根据绝对湿度来考虑空气,很容易看出冷空气就是干燥空气。在冰点100% RH下,每磅只有22粒谷物。80%相对湿度,80华氏度,每磅有122粒谷物。如果你有80华氏度的空气,只有22粒/磅。,相对湿度应小于15%。你会在沙漠里。

智能手机上的测湿仪

如果你有智能手机,你可以找到为你计算湿度的应用程序。我的iPhone上有两个。一种是由Thermastor.他们的除湿机很棒,他们的应用程序可以帮助你根据空气的输入和输出条件找到你能去除多少水。你也可以用相对湿度、绝对湿度、干球温度和露点进行基本的湿度计计算。我还有一个叫PsychroApp的软件,它可以进行基本的计算,并允许你根据海拔高度进行调整。这两个都是免费的。你可以花几美元获得更高级的应用程序。

问题的回答:在70°F和50% RH下,露点为~50°F。你可以通过找到70华氏度和50%相对湿度的点,然后水平向左移动,直到达到100%相对湿度曲线。

_________________________________________________________________________

Allison贝尔斯他是一位演讲者、作家、建筑科学顾问,也是Energy Vanguard的创始人。他也是能源先锋博客写一本书.你可以在推特上关注他@EnergyVanguard

33的评论

  1. 用户- 723121||# 1

    艾莉森,

    我想了解更多关于寒冷气候下HRV和ERV的信息。在冬季,当满足通风要求时,HRV通风空气确实可以使房屋干燥。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III博士||# 8

      道格,是的,hrv不交换水分所以它们带来冷的,干燥的空气在不增加水分的情况下增加热量。由于屋内的湿气随排出的空气一起离开,运行HRV的净效果是使室内空气变干。在被动式房屋中,适当的通风可能是可以的,但许多房屋会因为HRV而变得过于干燥。

      20年前,在我还不知道怎么做之前,我建了一栋紧凑的房子(1.4 ACH50),并安装了一台HRV。它的额定功率为~100 cfm,起初,我连续运行它。在冬天,室内的相对湿度会下降到我的湿度计的底部,我相信是15%。木头开始爆裂。硬木地板上有缝隙。它把房子干得很厉害,而这所房子在乔治亚州。

      如果你在寒冷的气候中有HRV,你可以调整速率或增加加湿器,以保持室内湿度在一个可以接受的水平。如果房子不是密闭的,当然,做一些空气密封也是一个好主意,但这实际上只是另一种调节室外空气流通速度的方法。

      除了热量外,erv还交换水分,因此它们不会使室内空气变得干燥。不过,它们不会交换流出气流中的所有水分,所以它们确实有净干燥效果。

      Doug,你的问题非常笼统,而且你在GBA评论了很长时间,所以我想知道你是否有更具体的想法。

      1. 用户- 723121||# 12

        谢谢你,佳佳

        你已经说过了。我听你说,即使使用ERV也可能需要一些冬季加湿。

        1. GBA编辑器
          Allison A. Bailes III博士||# 14

          道格,我是说有可能一间用ERV通风的房子在冬天会太干燥。天气也可能太潮湿。我在北卡罗来纳州的阿什维尔有朋友,他们在冬天需要一个HRV来保持足够低的湿度,因为他们的房子非常紧。他们的系统有两个内核。夏天他们用ERV核心,冬天用HRV核心。

          关键变量是通风率,房子的密闭性和房子里的人的密度。让两个人住在500平方英尺的密闭公寓里,用ERV可能会太潮湿。把同样的两个人放在一个3000平方英尺的房子里,同样的密闭性和更高的通风率,可能会太干燥。这取决于具体情况。

      2. qofmiwok||# 24

        我住在6B非常干燥的气候,我的新PH计划是一个先达ERV。这是比HRV和可控加湿更好的选择吗?我不知道如何分配湿度,因为我没有任何管道。

        1. GBA编辑器
          Allison A. Bailes III博士||# 25

          不过,如果你要建一栋独栋独立式住宅,ERV可能是你的选择。在冬天,hrv可以使室内空气变干,而且由于你生活在一个非常干燥的气候中,它也会在夏天使室内空气变干。ERV可以保持屋内的湿气。然而,有时候,密闭的房子在冬天使用ERV会变得太潮湿。我在北卡罗来纳州的阿什维尔有朋友,他们夏天使用ERV核心,冬天换成HRV核心。另一种选择是在冬季保留ERV核心并增加通风率。因为你没有得到100%的水分转移,当室外空气比室内空气干燥时,你带入的每立方英尺或每升空气都会导致室内空气更干燥。

  2. jameshowison||# 2

    我有一些来自wirelesstag.net的标签,上面说它们可以测量温度和湿度。我将他们的应用程序设置为显示温度和露点,我在外面(我们的后露台)有一个。

    但问题是,对于外侧的曲线,两条曲线基本上是相互遵循的,显示出清晰的日周期(露点明显低于温度:)。早晨气温上升,但露点也上升。我试着在这篇文章中附上一张截图来说明我的意思。

    我想了一段时间,如果这是软件中的某种bug,或者是否有一些与温度无关的湿度每日循环(即温度和露点都因为白天和黑夜而变化?)

    根据你上面的解释,我的预期是温度和露点是相互独立的(或者说是每磅水分的颗粒决定露点),所以人们会期望它们在很长一段时间内一起变化,随着天气锋面的到来,但不会在一夜之间或如此紧密地跟踪。

    我在我们的棚子里也看到了这种效果,它没有隔热,也没有加热(但相当气密,有一个蒸汽出口)。我希望看到相对恒定的湿度,也许当门被打开或里面的湿东西变干时,会有跳跃,这导致我期望相对恒定的露点。相反,我看到了与温度相同的方差(但请注意,它不是精确的,它是一个不同的时间序列,而不仅仅是一些温度- 20°函数)。我还附上了“Shed”的截图。

    Bug还是我在这种情况下错过了一些东西:)

    1. 高频电炉||# 3

      露点和温度绝对不是相互独立的。事实上,在恒定的相对湿度下,它们几乎是线性相关的。你观察到这种关系是“不准确的”,这表明了RH随时间的差异。我可能会补充说,在适度的RH偏移(比如10%到20%左右)下,直线的斜率非常相似。

      1. jameshowison||# 4

        由于弗雷德。也许我在这里误解的是露点是不是一种绝对湿度的度量类似于每磅谷物。如果知道露点,就能知道每磅的谷粒数吗?

        1. maine_tyler||# 5

          露点告诉你“绝对湿度”。这是正确的。它们都是水平线。

          但露点也可能随着温度升高而升高,因为蒸汽压(不是“部分”蒸汽压)与温度成正比(而且只有温度)。这意味着如果温度升高,蒸汽压升高,因此任何存在的水都“更有可能”进入蒸汽状态。反过来,露点可能会上升。

          当寒冷的“干燥空气”进入家中并被加热时,通常没有足够的水来填补“缺口”。例如,相对湿度下降,但如果引入水源,露点很可能会上升。

          有趣的是,它显然发生在短周期内,以你用测试设备观察的方式。我对那个测试设备一无所知,所以不能说你观察到的是否准确。

        2. 高频电炉||# 11

          詹姆斯,
          在给定的压力下,含水量和露点之间有一个独特的关系。然而它并不是线性的,为了计算它你需要更多的信息。接近测湿图可能会让人望而生畏。在这个状态方程的图形表示中,似乎有六个自变量。基于热力学考虑,这六个条件都必须满足。如果你只知道露点温度,你就没有足够的信息来计算含水量。但是,只要知道六个变量中的任意两个,就可以确定所有其他变量的值。(请记住,一个特定的图表只适用于一个压力,所以你应该说需要三个变量,其中一个是压力。)

          我觉得回忆一下对于水或任何液体,在给定压强下,温度和分压之间有一个明确的关系是有帮助的。从分压中,你可以根据已知的饱和压力在给定温度下计算出相对湿度。从心理画面的角度来看,我喜欢将温度和相对湿度作为我的“独立”变量。这些都很容易掌握和常规测量。从这个角度来看,露点温度是一个衍生值,可以从温度(干球)和相对湿度中计算出来。如果你有图形程序,甚至是Excel,你可以摆弄这些关系。谷歌“Magnus公式”。这是一个很好的近似,可以根据已知的温度和相对湿度计算露点。首先需要根据经验关系计算几个常数,但这并不太复杂。我发现很难在脑海中描绘出这个方程的图形,所以一组实际的图形对掌握关系很有帮助。

          1. maine_tyler||# 13

            “如果你只知道露点温度,你就没有足够的信息来计算含水量。”

            你是什么意思?压力是对的,但是对于给定环境压力的图表,如果你知道露点,你就知道水平线的垂直位置。没有?
            可以在y轴上显示相当多的值。(我喜欢这个特别的图表:https://www.engineeringtoolbox.com/docs/documents/816/psychrometric_chart_29inHg.pdf)有些取决于环境压力(如湿度比),有些则不是(如分压)。但为了简单起见,所有这些y轴值本质上都是给定系统的“水蒸气含量”。除非我遗漏了什么。

            分压(和EVP)只取决于温度。它的单位是英寸汞柱(例如),系统的压力也是。蒸汽分压对系统总压力有贡献,而不是依赖于系统总压力。

            “在这个状态方程的图形表示中,似乎有六个自变量。”

            也许吧。它们真的是独立变量吗,或者更像是描述符?有些图表显示了更多的数据,但这并没有改变系统的基本原理:http://entes.kr/Sub/Diagram%20Ts/Psychrometric%20Ideal%20Gas%20.htm

            当然,有多少变量的问题取决于我们解的是什么方程。
            希望这不是太过分,我欢迎澄清和纠正。

          2. 删除||# 16

            “删除”

          3. maine_tyler||# 18

            弗雷德,

            听起来你把湿球温度线和露点线搞混了。露点确实是水平分量。这当然解释了我们谈论这个问题的方式之间的差异。
            https://youtu.be/wLk_HHCQOzQ?t=120(只需几秒钟的观看时间)
            https://youtu.be/s7J6R9wECh8?t=232(只需几秒钟的观看时间)

            如果还有6分钟的时间和一杯茶,下面的视频会很好地解释饱和度、露点和蒸汽压(部分)。
            https://www.youtube.com/watch?v=wtj9mTaVzmA

          4. 高频电炉||# 20

            到第18位
            泰勒,你当然是对的。我不知道我在想什么,我删除了我的评论。

          5. 高频电炉||# 21

            从那以后,我意识到露点和含水量并不是相互独立的。对于任何给定的蒸汽浓度,都有一个独特的露点。它只是水蒸气的一种物理性质,在给定的气压下保持不变。我为误导你的信息道歉。

          6. maine_tyler||# 23

            弗雷德,
            别担心,我们都有犯错的时候,尤其是在这样的问题上。当我说了一些不准确的话,我总是感激并期待纠正。欢呼。

        3. GBA编辑器
          Allison A. Bailes III博士||# 15

          詹姆斯,弗雷德和泰勒都提出了很好的观点(尽管泰勒对弗雷德的陈述提出了一些有效的问题)。让我回到你最初的问题:

          “如果知道露点,就能知道每磅的谷粒数吗?”

          对你的问题的简短回答是肯定的,但前提是我们处理的是恒压。就像弗雷德说的,风湿图有一个隐藏变量,就是压力。如果压力发生变化,则需要根据新的压力计算新的图表,这将改变露点和湿度比之间的关系。

          注:有时湿度比被称为绝对湿度,但这个术语的定义不同。绝对湿度实际上是水蒸气的质量除以体积,而湿度比(在湿度计图的纵轴上绘制)是水蒸气的质量除以干空气的质量。

      2. maine_tyler||# 6

        请注意,露点曲线只是相对湿度曲线(上图)。

    2. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III博士||# 9

      詹姆斯,我相信你漏掉的是水蒸气浓度的变化。随着白天气温的升高,更多的水蒸气会通过蒸发进入空气。当它在夜间冷却下来时,水蒸气再次凝结。这就解释了露点的上升和下降。

      我在一个泡沫喷雾封装的阁楼上发现了同样的事情,并在一篇题为“泡沫喷雾阁楼的湿度”的文章中写了这个问题。链接如下:

      https://www.energyvanguard.com/blog/humidity-in-a-spray-foam-attic

      在晚上,水蒸气通过开孔SPF,挂在护套上。当太阳照射到隔壁的屋顶时,它又回到了空气中。见附图。

      在我写的关于冷空气是干燥空气的文章中,我说的是当你所做的只是改变空气的温度而不改变水蒸气的浓度时会发生什么。如果你这样做,露点保持不变,而相对湿度变化。

      回到露点上升和下降的例子,如果你观察的时间足够长,你会看到有些日子露点保持不变,甚至可能随着温度的上升而下降。这是因为室外空气在流动。当锋面经过时,一个全新的气团就会从它的后面进来,它可能会带来干燥的空气。

      1. jameshowison||# 17

        谢谢,艾莉森,就是这样。

        好吧,我遗漏的是到处都有水库,蒸汽迁移不断发生。外面是地面,里面是各种各样的(多孔)表面,尤其是我的非绝缘/非干墙棚屋的护套。

        水蒸气会不断地从(相对)潮湿转向(相对)干燥。因此,随着温度的升高,水分会从外壳转移到空气中(增加空气中的绝对湿度,推高每磅谷物的数量,提高露点)。当温度下降(但保持在露点以上)时,蒸汽仍然会被吸收回护套/地面。

        我意识到我一直认为湿气只在露点处移动,变成液体并停留在表面上。但它一直在运动(它要么是吸附,要么是吸收,对吧,我知道你写过:)

        这就是为什么蒸汽通风口起作用的原因,即使在阁楼内部(平均而言)的水分比外面少,因为通风口在山脊上,水分迁移到那里,形成地层,蒸汽通风口内部的湿度高于外部,进一步干燥内部(平均而言)。我现在明白了https://www.buildingscience.com/documents/insights/bsi-088-venting-vapor再来一遍:)因为阁楼比房子更热,尤其是阁楼的屋脊,它吸收水分的能力增强,促使房子里的水分迁移到屋顶,在那里,它集中在一小块空气中,提高了室外的湿度,促使蒸汽通过蒸汽通风口转移,等等。

        所以这也解释了为什么不保温的棚子(在屋脊处有一层蒸汽不渗透的包裹层)几乎总是明显比外面更冷,即使是在太阳出来的很长一段时间里(但不是在白天晚些时候)。(顺便说一句,我提供的截图不是同一时期的,棚内的露点明显低于室外,而且温度几乎总是低于室外)。迁移的水是潜热,它的离开降低了传感器测量的感温。嗯,也许我不是百分百清楚。

        1. maine_tyler||# 19

          詹姆斯,
          我认为你对自己问题的回答坦率地说是最全面的。
          重要的一点是,即使没有达到露点温度(通过吸湿材料),系统的蒸汽含量也可以降低。

          从这个意义上说,我喜欢用“可能性”来考虑它,即温度升高导致水处于蒸汽状态的可能性更高,反之亦然(即使露点阈值没有明确达到)。
          由于辐射冷却,也有可能在某些表面达到露点温度,但无论哪种方式都不需要减少系统的蒸汽含量。

          这确实让人想知道:如果你有一个棚子,内部的每个表面都是密封良好的不吸湿材料(比如镜子),你会看到相对湿度随着温度的波动而波动更大,而露点的波动更小吗?

          关于你的最后一点。我的猜测是,只要没有太多的太阳能吸收,棚子内部会更凉爽,因为它是绝缘的。一个隔热的结构,即使是无条件的,也会缓冲白天的波动,使室内温度更接近于最高和最低的平均温度(这意味着晚上比环境温度高,白天比环境温度低)。

          虽然从组件中流出的蒸汽肯定是能量损失的一种形式,但我不认为它是实质性的。(我没有数字证明这一点,但我记得戴娜最近谈论过这件事。主要原因是,与典型系统中的其他能量增益和损失相比,通过扩散传输的蒸汽(因此能量)并不多。

          1. jameshowison||# 22

            谢谢泰勒(和所有人!)我妻子看着我说,是的,这是扩散和浓度梯度。

            顺便说一句,棚子不是绝缘的。我要再检查一遍数据,但感觉上它通常比预期的要冷得多。即使没有绝缘材料,夜间温度也可能会延迟。还有一个金属屋顶,所以可能是夜间辐射冷却?不管怎样,蒸汽通风口的“太阳能除湿器”工作得很好,可以保持内部干燥。

  3. maine_tyler||# 7

    如果蒸汽想要举办一个变态的舞会,他们需要两样东西。
    1)音乐(温度)
    2)能听到音乐的人(available H2O)

    人(H2O)的存在搭建了舞台。音乐(温度)是驱动因素。
    如果后面的人听不到音乐,他们就不会跳舞(为了这个类比的目的)。如果你把音乐调到他们能听到的程度,他们中就会有更多的人跳舞(从统计学上讲)。音量越大=温度越高。体积的增加增加了“舞蹈驱动器”=温度的升高增加了“蒸汽压”。

    你也可以通过给他们灌酒来增加跳舞的机会(对于那些能听到音乐的人),比如打破紧张气氛,给他们更多的跳舞空间。(例如,将水雾化,或将更大的水表面呈现在空气中)。跳舞者与不跳舞者的比例是否保持不变,取决于人们是否有机会听到音乐,以及他们跳舞的准备程度。

    艾利森对相对湿度的讨讨会(我开玩笑)是,人们经常谈论昨晚聚会上的蒸汽有多恶心,却没有具体说明音响系统,“70%能听到音乐的人都在跳舞!”
    音乐声有多大?如果10个人都能听到,70%的人是7个人。

    RH牛肉是一种缺乏足够信息(或者至少在许多情况下缺乏相关信息)的牛肉。我们只知道哪条曲线但是,如果我们知道temp,我们就会得到很多信息。

    指定露点温度指定了一条曲线和曲线上的一个点[编辑:实际上,它只是指定了一条水平线],这给了我们艾利森想要的水平线。我们可以很容易地用任何RH曲线来做这个。让我们把50% RH曲线称为“50点”,并做同样的事情。
    在华氏85度的50度下,绝对湿度是多少?这相当于64华氏度左右的“露点”。在这两种情况下都定义了一条水平线。

    如果我们有一条水平线,那么知道温度或相对湿度就会在图表上给出一个点。

    *实际上他们还需要第三样东西:一件奇怪的t恤!是的。

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III博士||# 10

      我喜欢这个舞会的比喻,泰勒!是的,你很好地解释了我的RH问题。

  4. Buzz_Burger||# 26

    我想我知道这个问题的答案,但是这个问题困扰了我很长一段时间,如果能得到专家的澄清/确认,我将非常感激。我知道除了“回收”热量外,相对于HRV, ERV可以部分地将潮湿空气中的水分转移到干燥空气中。但是我们如何定义潮湿的空气呢?如果是相对湿度,那么转移的方向可能是错误的。举一个具体的例子,假设室外温度为30度,相对湿度为40%,室内温度为68度,相对湿度为30%。所以即使室外相对湿度更高,室内空气中含有更多的水分,所以,请确认我的ERV在这种情况下有助于保持室内湿度,而不是将其转移到室外。

    谢谢!

    1. maine_tyler||# 27

      Buzz,
      我不确定Allison是否会同意这个消息;),但这里有一篇很好的文章:
      https://www.energyvanguard.com/blog/an-energy-recovery-ventilator-is-not-a-dehumidifier/

      另一个:
      https://www.aprilaire.com/docs/default-source/default-document-library/the-science-of-ventilation.pdf
      它指出,“像温度一样,空气中的水分会从
      高浓度到低浓度区域。”

    2. 高频电炉||# 31

      蒸汽扩散的驱动力是蒸汽压的梯度。吸附/解吸的驱动力(例如对核心内的ERV膜)是相对湿度。

      1. maine_tyler||# 32

        弗雷德,
        你是对的,但是为了不引起混淆,我认为有必要指出一些事情:
        这是一个有温度梯度的动态系统
        -膜本身的温度决定了吸附速率,而不是“空气”或“空间”的相对湿度。即边界条件,而不是平均条件。这就是除湿机的工作原理。
        -当温度交换发生时,气流的相对湿度会发生变化。最终,初始相对湿度条件不能像部分蒸汽压所预测的那样强力抵抗蒸汽扩散。
        -重要的参数(在巴斯的问题中)是气流的实际蒸汽含量(我们称之为绝对含量)。

  5. Buzz_Burger||# 28

    我的问题基本上是这样的:如果一侧的相对湿度较高,但绝对湿度较低,那么水分会向哪个方向移动?

    1. maine_tyler||# 29

      Buzz,
      是“绝对”而不是RH决定的。
      高浓度意味着绝对的,而不是相对湿度。

      1. Buzz_Burger||# 30

        知道了,谢谢。

  6. SierraWayfarer||# 33

    贝尔斯先生,

    谢谢你教我怎么看风湿图!有用的…

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