Psychrometr

Psychrometr to urządzenie pomiarowe służące do określania wilgotności powietrza. W prawdziwym znaczeniu tego słowa obejmuje to tylko miernik wilgotności, który określa wilgotność na podstawie różnicy temperatur między suchym czujnikiem temperatury a czujnikiem temperatury pokrytym wilgotnym materiałem. Czujnik pokryty wilgotnym materiałem zwykle pokazuje niższe temperatury, ponieważ jest schładzany przez parowanie wody. Słowo psychros pochodzi z języka greckiego i oznacza mroźny. Ciało ludzkie ochładza się min. przez parowanie z potu lub wilgotnej odzieży. To, jak dobrze działa to chłodzenie, zależy przede wszystkim od wilgotności otoczenia. Prędkość powietrza również odgrywa pewną rolę, ponieważ podczas wymiany powietrza dodaje się nowe powietrze, które może ponownie wchłonąć parę wodną. W przeciwieństwie do temperatury powietrza, temperatura, która pojawia się na mokrym termometrze, nazywana jest temperaturą mokrego termometru. Higrometry, które określają wilgotności za pomocą dwóch termometrów, są często nazywane psychrometrami. Bardziej ogólnym pojęciem, które obejmuje wszystkie urządzenia do pomiaru wilgotności, jest higrometr.

Oryginalny psychrometr, taki jak np. psychrometr Assmanna, jest wentylowany przez wentylator. W urządzeniu tym oba termometry, tj. suchy i mokry, są chronione przed skutkami promieniowania i są wentylowane z prędkością około 2,5 m/s przez trzy do pięciu minut. Im więcej wilgoci odparowuje, tym bardziej mokry termometr się ochładza. Dzieje się tak dlatego, że przemiana wody ze stanu ciekłego w parę wodną wymaga energii. Jednak możliwość parowania istnieje tylko tak długo, jak para wodna może zostać wchłonięta przez powietrze. Można to przetestować na własnym ciele, jeśli powietrze jest bardzo wilgotne, na przykład w tropikalnym domu. Jeśli wilgotność powietrza jest bardzo wysoka, pot i wilgotna odzież prawie nie wysychają i dlatego nie mają efektu chłodzenia.

Psychrometr cyfrowy - konstrukcja
Psychrometr cyfrowy ma tę zaletę, że wartość wilgotności jest już określona w urządzeniu i wyświetlana cyfrowo. Wilgotność nie musi już być obliczana przez użytkownika na podstawie dwóch wartości temperatur za pomocą wzoru lub odczytywana z tabel. Niewiele urządzeń typu cyfrowy psychrometr nadal działa z chłodzeniem wyparnym. Na przykład w tych modelach urządzeń knot utrzymywany w stanie wilgotnym przez zbiornik na wodę zapewnia niezawodne chłodzenie termometru mokrego. Taki psychrometr umożliwia również długoterminowe pomiary ze stosunkowo wysokim stopniem dokładności.

Większość urządzeń typu cyfrowy psychrometr nie określa wilgotności na podstawie temperatury mokrej i suchej, ale za pomocą czujnika pojemnościowego lub rezystancyjnego. W przypadku tego czujnika wilgotności wilgotność otoczenia jest określana na podstawie zmieniających się wartości rezystancji lub pojemności. Dodatkowy czujnik temperatury, który może być umieszczony na tym samym elemencie, mierzy temperaturę. Wiele z tych psychrometrów może wykorzystywać wewnętrzne procedury do określania i wyświetlania temperatury mokrego termometru i punktu rosy na podstawie odczytów temperatury i wilgotności.

Psychrometr cyfrowy - kryteria doboru
Przed poszukiwaniem konkretnego urządzenia należy określić, jakie funkcjonalności musi posiadać psychrometr. W poniższej sekcji krótko omówiono niektóre kluczowe różnice, na które należy zwrócić uwagę podczas dokonywania wyboru.

Psychrometr – pomiar stacjonarny lub mobilny
W zależności od tego, czy pomiary mają odbywać się w stałej lokalizacji, czy w różnych lokalizacjach, do wyboru są różne urządzenia stacjonarne lub mobilne. Modele urządzenia jakim jest psychrometr stacjonarny, który może rejestrować zmierzone wartości lub przesyłać je do innych urządzeń, idealnie nadają się do ciągłego monitoringu wilgotności np. w szklarniach, piwnicach z winami, archiwach i magazynach lub w stałych punktach pomiarowych dla techniki klimatyzacyjnej. Z drugiej strony urządzenia mobilne typu psychrometr z zasilaniem bateryjnym powinny być wykorzystywane do pomiarów w różnych lokalizacjach. Psychrometr mobilny jest zwykle wyposażony w wyświetlacz do bezpośredniego wyświetlania mierzonych wartości. Istnieją zarówno mobilne, jak i stacjonarne warianty mierników typu psychrometr, które nie wyświetlają zmierzonych wartości na miejscu, ale zapisują je lub przesyłają bezprzewodowo.

Psychrometr - spiekana nasadka jako wyposażenie dodatkowe
by zapewnić, że czujniki nie będą narażone na gromadzenie się wody lub cząstek stałych podczas pomiarów w bardzo wilgotnym lub zapylonym środowisku, do niektórych urządzeń typu psychrometr dostępne są specjalne spiekane nasadki. Chronią one nie tylko przed płynami i brudem, ale także zapewniają ochronę czujnika przed obciążeniami mechanicznymi. Spiekana nasadka działa jak filtr. Małe pory umożliwiają przepływ molekuł gazowych i zatrzymują cząsteczki cieczy i cząstek stałych. Nakładki spiekane można odkręcać i czyścić oddzielnie.

Psychrometr – wartości zmierzone i obliczone
Oprócz temperatury i wilgotności wiele mierników typu cyfrowy psychrometr może również określać temperaturę mokrego termometru i punkt rosy. Temperatura termometru mokrego jest najniższą temperaturą, jaką można osiągnąć przez chłodzenie wyparne. Występuje, gdy uwalnianie pary wodnej z wilgotnej powierzchni jest w równowadze z zawartością pary wodnej w otaczającym powietrzu. Efekt chłodzenia jest tworzony przez energię potrzebną do przejścia wody w parę. Przy wilgotności względnej powietrza otoczenia równej 100 procent, czyli powietrzu nasyconemu wilgocią, woda nie może już odparować, więc temperatura powietrza i temperatura mokrego termometru są takie same. W takiej sytuacji dochodzi do niewielkich spadków temperatury lub dodatkowej pary wodnej że nadmiar pary wodnej zamienia się w wodę w stanie ciekłym. Ta woda nazywana jest rosą. Punkt rosy wskazuje, jaką temperaturę powinna przekroczyć powierzchnia, aby nie tworzyła się na niej kondensacja.

Dodatkowe wartości, które można obliczyć dla niektórych urządzeń typu psychrometr, obejmują wilgotność bezwzględną. Psychrometr wyposażony w dodatkowe czujniki może również mierzyć np. ciśnienie powietrza lub natężenie przepływu. Zmierzona prędkość może być również wykorzystana do obliczenia przepływu objętościowego dla kanałów wentylacyjnych lub innych przewodów gazowych, jeśli przekrój poprzeczny można zarejestrować. Niektóre urządzenia jakim jest psychrometr wyposażone są w funkcję wartości ekstremalnych, która pozwala na wyświetlenie wartości minimalnych i maksymalnych z ostatniej serii pomiarów. Istnieją również modele z funkcją alarmu, dzięki czemu wartości krytyczne są zauważane w odpowiednim czasie podczas ciągłego monitorowania. Ostrzegają one optycznie, akustycznie lub nawet e-mailem, gdy zostaną osiągnięte wcześniej ustawione wartości graniczne.

Psychrometr cyfrowy - kalibracja
Cyfrowy psychrometr jest dostarczany w stanie skalibrowanym. Psychrometr powinien być kalibrowany w regularnych odstępach czasu, po to aby zapewnić osiągnięcie określonej dokładności również po dłuższym użytkowaniu w potencjalnie krytycznych warunkach. W celu takiej kalibracji urządzenia można wysłać do specjalistycznego laboratorium kalibracyjnego. Tam zgodnie z określonymi procedurami sprawdzana jest dokładność pomiarów wilgotności i temperatury oraz wydawany jest certyfikat. Jeśli podczas testu nie zostanie osiągnięta dokładność specyficzna dla urządzenia jakim jest psychrometr, urządzenie można w razie potrzeby ponownie wyregulować lub naprawić. Psychrometr można również skalibrować samodzielnie.