Luftfeuchtigkeitsmesser / Luftfeuchtigkeitsmessgerät

Luftfeuchtigkeitsmesser, die auch als Hygrometer bezeichnet werden, ermitteln den aktuellen Feuchtegehalt in der sie umgebenden Luft. Die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge hat nicht nur Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit, sondern auch auf die Haltbarkeit und Funktionsfähigkeit vieler Produkte. Da viele Materialien Feuchte aus der Umgebungsluft aufnehmen und an sie abgeben können, beeinflusst die Luftfeuchtigkeit auch die Materialfeuchte. Für Materialien und Geräte sind deshalb für die Lagerung und Nutzung sowohl für die Lufttemperatur, als auch für die Luftfeuchte Werte vorgegeben. Ein zu hoher Feuchteanteil ermöglicht Abplatzungen, Schimmel- oder Bakterienbefall und Korrosion. Zu niedrige Feuchtewerte können bei einigen Materialien die Verarbeitbarkeit erschweren und Trocknungsrisse verursachen. Mit einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät lässt sich die Feuchte schnell und einfach bestimmen. Bei Abweichungen von den gewünschten Sollwerten ist es möglich, gezielt Maßnahmen zur Änderung der Luftfeuchte einzuleiten.

Absolute und relative Luftfeuchtigkeit
Luftfeuchtigkeitsmesser zeigen die Luftfeuchte als absoluten oder relativen Wert an. Die absolute Luftfeuchtigkeit wird üblicherweise in g/m³ angegeben, zeigt also, wieviel Gramm Wasserdampf in einem Kubikmeter Luft enthalten sind. Die maximale Menge Wasserdampf, die von einem Kubikmeter Luft aufgenommen werden kann, steigt mit der Temperatur. Deshalb ist die relative Luftfeuchte immer abhängig von der aktuellen Temperatur. Sie gibt das Verhältnis des vorhandenen Wasserdampfgehaltes zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt (Sättigungsmenge) unter den aktuellen Temperatur- und Druckbedingungen in Prozent an. Die relative Luftfeuchtigkeit wird oft mit rel. F., r.F. oder rH (relative Humidity) bzw. RH abgekürzt. Einer Wasserdampfmenge von 8 g/m³ als absoluter Feuchtigkeit entspricht:

bei 10 Grad Celsius - 8 g/m³ :   9,4 g/m³ = 0,8511  =  85,1 % relative Luftfeuchtigkeit,
bei 15 Grad Celsius - 8 g/m³ : 12,8 g/m³ = 0,6250  =  62,5 % relative Luftfeuchtigkeit,
bei 20 Grad Celsius - 8 g/m³ : 17,5 g/m³ = 0,4571  =  45,7 % relative Luftfeuchtigkeit,
bei 25 Grad Celsius - 8 g/m³ : 23,0 g/m³ = 0,3478  =  34,8 % relative Luftfeuchtigkeit.

Taupunktanzeige im Luftfeuchtigkeitsmessgerät
Um Schäden an feuchteempfindlichen Materialien zu verhindern, muss die Bildung von Tauwasser auf diesen Materialien vermieden werden. Da warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann als kalte, entsteht beim Abkühlen warmer Luft an kalten Oberflächen Tauwasser. Dieser Effekt ist gut an Spiegeln nach langem heißen Duschen zu beobachten und auf Brillen, wenn jemand aus dem kalten Außenbereich einen feuchtwarmen Raum betritt. Auch in Festzelten, in denen warme Luft zum kalten Zeltdach aufsteigt, bildet sich an kühlen Abenden oft Tauwasser. Ab welcher Oberflächentemperatur die Gefahr von Tauwasserbildung besteht, ist abhängig von der aktuellen Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit. Viele Luftfeuchtigkeitsmesser können für die gemessene Temperatur und Luftfeuchte den zugehörigen Taupunkt angeben. Der Taupunkt ist die Temperatur, bei deren Unterschreitung der Wasserdampf zu Tau oder Nebel wird.

Luftfeuchtigkeitsmesser in Wohnräumen
Für Wohnräume werden häufig Luftfeuchtigkeitsmesser eingesetzt, bei denen die Messwerte von den im Raum anwesenden Personen direkt abgelesen werden. Sind die gemessenen Feuchtewerte zu niedrig oder zu hoch, kann durch Lüften Feuchtigkeit zu- bzw. abgeführt werden. Bei Feuchteproblemen an Außenbauteilen von Wohnungen wird das Heiz- und Lüftungsverhalten der Bewohner oft mit einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät, das Daten aufzeichnen kann, überprüft. Diese Luftfeuchtigkeitsmesser speichern in festgelegten Zeitabständen Messzeitpunkt, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Aus den Daten ist erkennbar, wann welche Schwankungen auftraten. Zur Auswertung der Messdaten sind auch die Aussagen der Bewohner zur Raumnutzung und zum Außenklima bei Auftreten der Problematik zu berücksichtigen. An geometrischen oder materialbedingten Wärmebrücken sind in der Regel zuerst Durchfeuchtungen durch Tauwasserausfall erkennbar. Um dies zu vermeiden, muss die Bauteiltemperatur oberhalb des Taupunktes gehalten werden. Der Taupunkt kann im Luftfeuchtigkeitsmessgerät aus den Werten für Temperatur und Luftfeuchtigkeit ermittelt werden. Zudem verfügen einige Geräte über einen zusätzlichen Sensor zur Messung von Oberflächentemperaturen, mit dem direkt die Wand- oder Deckentemperatur und die Taupunkttemperatur verglichen werden können.

Luftfeuchtigkeitsmesser in Räumen mit hohem Wasserdampfanfall
Die Entlüftung von Räumen mit hohem Wasserdampfanfall wie Bäder, Duschräume, Küchen ist auch in Abhängigkeit von der vorhandenen Luftfeuchtigkeit steuerbar. Zum Beispiel gibt es für die Entlüftung innenliegender Bäder Ventilatoren mit integriertem Luftfeuchtesensor, die nur bei Überschreiten des gewählten Grenzwertes die Luft aus dem Raum absaugen.

Luftfeuchtigkeitsmesser in Transportcontainern
Waren werden oft über weite Strecken und unter schwankenden klimatischen Bedingungen transportiert. Ein beim Transportgut platziertes Thermohygrometer mit Speicherfunktion zeichnet die Klimabedingungen während des Transports auf. Änderungen der Temperatur und der Feuchtewerte während des Transportes können erkannt und ausgewertet werden. Falls die Ware am Bestimmungsort Schäden aufweist, ist anhand der im Luftfeuchtigkeitsmessgerät gespeicherten Daten prüfbar, ob die Klimabedingungen während des Transports ursächlich waren. Gegebenenfalls kann dann beim nächsten Transport die Ware durch geeignetere Umverpackungen geschützt werden.

Luftfeuchtigkeitsmesser in Gewächshäusern
Die optimale Luftfeuchtigkeit in Gewächshäusern hat großen Einfluss auf das gesunde Wachstum und den Ertrag der Nutzpflanzen. Sowohl bei zu hohem als auch bei zu niedrigem Feuchtegehalt droht Schädlingsbefall. Das Wachstum wird eingestellt, wenn die Luftfeuchtigkeit zu gering ist und bei zu hoher Luftfeuchte können keine Früchte gebildet werden, weil der Blütenpollen verklumpt und keine Befruchtung stattfindet. Mit einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät können die Werte einfach überwacht werden. Wählt man ein Luftfeuchtigkeitsmessgerät mit Signalausgabe, ist die Ansteuerung von Belüftungs- und Bewässerungsanlagen in Abhängigkeit von den gemessenen Luftfeuchtewerten möglich.

Luftfeuchtigkeitsmesser in Museen und Archiven
Unersetzbare Kulturgüter und Akten sind bei falscher Lagerung gefährdet. Zur Vermeidung von Schäden durch Feuchtigkeit werden Museen und Archive zur Sicherung der gewünschten Raumklimabedingungen kontinuierlich durch Luftfeuchtigkeitsmesser überwacht. Das Luftfeuchtigkeitsmessgerät zeichnet die Messdaten entweder auf und wird von den verantwortlichen Personen regelmäßig kontrolliert oder es gibt die Daten direkt an Geräte zur Klimaregelung weiter.

Messbereich und Genauigkeit für Luftfeuchtigkeitsmesser
Viele der verfügbaren Luftfeuchtigkeitsmesser decken den Bereich von 0 bis 100 Prozent relative Luftfeuchte ab. Nur wenige geben die Luftfeuchte auch als absoluten Wert in Gramm pro Kubikmeter an. Die Genauigkeit bei der relativen Luftfeuchte ist in den Randbereichen oft schlechter als im Mittelbereich. Je nach Anwendungsfall ist darauf zu achten, dass das Luftfeuchtigkeitsmessgerät die gewünschte Genauigkeit im zu überwachenden Klimabereich bietet und dass es bei Abweichungen auf den korrekten Wert justiert werden kann.

Datenspeicherungs- und Datenübertragungsmöglichkeiten bei einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät
Die kontinuierliche Aufzeichnung der Werte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit einem Luftfeuchtemesser ist wichtig für den Nachweis der Einhaltung von Lager- und Betriebsbedingungen. Auch das Heiz- und Lüftungsverhalten in Wohnungen und Arbeitsräumen lässt sich mit gespeicherten Messdaten aus einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät belegen. Es gibt Datenlogger mit festverbautem internen Speicher, die über eine USB-Schnittstelle ausgelesen werden oder Geräte mit Speicherung auf SD-Karte. Einige Luftfeuchtigkeitsmesser übertragen die gemessenen Werte direkt über Schnittstellen für Ethernet, RS485 oder Modbus RTU an andere Geräte. Auch Luftfeuchtigkeitsmessgeräte mit Datenausgabe über Analogschnittstellen mit 4 bis 20 Milliampere oder 0 bis 10 Volt sind verfügbar. Einige Luftfeuchtigkeitsmesser bieten Anschlussmöglichkeiten für optische bzw. akustische Alarmgeber oder haben bereits eingebaute Alarmgeber.

Zusätzliche Mess- und Berechnungsfunktionen beim Luftfeuchtigkeitsmessgerät
Da die relative Luftfeuchtigkeit immer auf die aktuelle Lufttemperatur bezogen ist, müssen alle Luftfeuchtigkeitsmesser, dafür auch die aktuelle Temperatur erfassen. Ein Luftfeuchtigkeitsmessgerät, das die Temperatur auch anzeigt, nennt man Thermo-Hygrometer. Aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit wird bei vielen Geräten über hinterlegte Funktionen der Taupunkt ermittelt. Besitzt der Luftfeuchtigkeitsmesser zusätzlich einen Infrarottemperatursensor oder einen externen Temperaturfühler, kann direkt gemessen werden, ob an gefährdeten Oberflächen der Taupunkt erreicht oder unterschritten wird. Für klimatechnische Untersuchungen gibt es Geräte die außerdem die Feuchtkugeltemperatur und die Enthalpie berechnen.

Einsatz der Luftfeuchtigkeitsmesser in Lagerräumen
Die Haltbarkeit vieler Materialien ist abhängig von den Klimabedingungen im Lagerraum. Sowohl bei zu hoher als auch bei zu niedriger Luftfeuchtigkeit kann Lagergut geschädigt werden. Um hochwertige und empfindliche Lagergüter zu schützen, sollten Temperatur und Luftfeuchtigkeit am Lagerplatz mit einem Luftfeuchtigkeitsmessgerät überwacht und bei Bedarf angepasst werden. Bei Überschreitung eingestellter Grenzwerte können einige der Luftfeuchtigkeitsmesser Alarme auslösen oder automatisch Geräte zur Belüftung, Temperierung, Luftentfeuchtung oder Luftbefeuchtung schalten. Vor dem Einlagern muss geklärt werden, welche Ansprüche an Temperatur und Luftfeuchte die einzulagernden Materialien haben. Sind verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Anforderungen einzulagern, ist zu empfehlen, separate Lagerräume entsprechend den Anforderungen auszuwählen und vorzubereiten. Lebensmittel, die in Großküchen verarbeitet werden, haben zum Beispiel sehr unterschiedliche Anforderungen an Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Während Mehl, Zucker, Salz und Nüsse vor zu hoher Luftfeuchte geschützt werden müssen, benötigen frisch geerntete Lebensmittel, die nicht speziell konserviert wurden, wie Kartoffeln, Gemüse, Salate und einige Obstsorten eine hohe relative Luftfeuchtigkeit. Da die Früchte selbst viel Wasser enthalten, verlieren sie bei Abgabe von Feuchte an eine zu trockene Umgebungsluft Geschmack und Konsistenz.
Auch in Lagern für Rohstoffe und Endprodukte in Produktionsbetrieben sind Luftfeuchtigkeitsmesser für die Überwachung des Raumklimas wichtig, damit elektronische Bauteile, Papier, Textilien und korrosionsfähige Metallteile nicht durch falsche Lagerbedingungen unbrauchbar werden.

Wohlfühlklima in Büros
In vielen Berufen verbringt man die meiste Zeit des Tages im selben Raum. Das dort herrschende Klima ist wichtig für das Wohlbefinden und damit für die Leistungsfähigkeit der Beschäftigten. Wichtige Faktoren für das Raumklima sind zunächst Temperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit und Wärmestrahlung. Temperatur und Luftfeuchte lassen sich mit einem einfachen Luftfeuchtigkeitsmessgerät, das auch die Temperatur anzeigt, kontrollieren.
Das Temperaturempfinden wird aber, wie im Freien, durch Luftgeschwindigkeit, Luftfeuchte und Wärmestrahlung beeinflusst. Zur Beurteilung der Raumtemperatur genügt es also nicht, lediglich die Lufttemperatur zu messen. Die Temperatur, die sich aus der Lufttemperatur und der mittleren Strahlungstemperatur der raumumschließenden Flächen ergibt, nennt man operative Raumtemperatur. Sie kann aus der Lufttemperatur und den Oberflächentemperaturen der Wände und Decken bestimmt oder mithilfe eines speziellen Thermometers, dem Globe-Thermometer bzw. Black-Globe-Thermometer, bestimmt werden. Auch Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchtigkeit haben Auswirkungen auf die Temperaturregulierung des Körpers über die Haut und damit auf das Wärmeempfinden. Ist die Lufttemperatur niedriger als die Körpertemperatur, führen höhere Strömungsgeschwindigkeiten zur schnelleren Abkühlung des Körpers, was bei Hitze meist erwünscht ist. Hohe Luftfeuchtigkeit behindert jedoch die Hitzeregulierung des Körpers über das Schwitzen. In den technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.6 werden aus physiologischen Gründen Werte für die maximale relative Luftfeuchtigkeit festgelegt. Der zulässige Wert beträgt 80 % bei 20 °C Lufttemperatur, 70 % bei 22 °C, 62 % bei 24 °C und nur 55 % bei 26 °C Lufttemperatur.
Es gibt Luftfeuchtigkeitsmesser für Raumklimamessungen, die mit einem Sensor zur Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten ausgestattet sind und andere spezielle Geräte mit Funktionen zur Beurteilung der Hitzestressbelastung.
Auch hohe Kohlendioxid- und Schadstoffgehalte der Raumluft wirken sich auf die Konzentrationsfähigkeit am Arbeitsplatz aus und können zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Die Werte für Kohlendioxid, Formaldehyd und flüchtige organische Verbindungen können mit preiswerten Messgeräten, festgestellt werden. Viele dieser Umweltmessgeräte vereinfachen die Auswertung der Messergebnisse, indem sie das Überschreiten von Grenzwerten optisch oder akustisch signalisieren. Dann kann man z. B. durch gezieltes Lüften den Schadstoffgehalt der Raumluft reduzieren.