Гигрометр для домашнего использования: обзор разновидностей и свойств

Влажность воздуха является одним из тех параметров, что влияют на все сферы человеческой деятельности. Для ее измерения используется специальный прибор – гигрометр; это, на самом деле, не один прибор, а целый класс устройств, имеющих разное строение и определяющих влажность не только воздуха, но и других газов. Разбираемся, почему важно определять влажность, какие разновидности гигрометров используются в быту и других сферах, что нужно знать об их применении.

О назначении гигрометра

Эти приборы способны измерять влажность воздуха, то есть, содержание в нем паров воды. Их можно условно разделить на две группы: бытовые и промышленные; если не брать во внимание особенности устройства, то они отличаются, главным образом, точностью показаний.

Кром того, выпускаются комбинированные приборы, дополненные термометром – термогигрометры, позволяющие фиксировать значение влажности и температуры в закрытом помещении. Такое дополнение становится понятным, если вспомнить, что температура воздуха может влиять на точность показаний гигрометра.

Влажность и температуру контролируют в следующих локациях:

• На промышленных производствах в химической, фармацевтической, деревообрабатывающей и других сферах. Здесь используются особо точные приборы, так как от влажности зависит технологичность процесса, а также результат: качество и срок годности. Чем точнее гигрометр, тем точнее можно скорректировать условия производства.
• В складских помещениях, где нужные параметры воздуха обеспечивают наилучшую сохранность сырья, товаров, материалов и продуктов.

• Во время медицинских и лабораторных исследований.
• В музейных помещениях и запасниках.
• В животноводстве и растениеводстве (инкубаторы, теплицы).
• В быту.

Почему важно знать влажность воздуха в доме

Значение влажности в доме (или квартире) – величина непостоянная; она меняется под действием времени года, погоды за окном, начала или окончания отопительного сезона. Кроме того, локальные колебания влажности происходят, когда в доме сушат белье, принимают ванну, занимаются заготовками на зиму или включают дополнительные отопительные приборы.

От влажности зависит качество микроклимата в помещении. Хотя она достаточно нестабильна, и легко меняется под действием внешних факторов, существует понятие нормальной влажности. В бытовых помещениях за норму принят уровень относительной влажности 30-60%, оптимальное значение – 40-45%.

Проценты сообщают о количестве водяного пара, содержащегося в воздухе. Если влажность достигает 100% (в естественных условиях такое случается в тропиках), это означает, что воздух содержит максимальное (при данной температуре) количество водяного пара. В таких условиях вода, пролитая на пол, не сможет испариться.

За влажностью в доме необходимо следить, так как недостаток или избыток влаги в воздухе со временем приводит к следующим негативным последствиям:

• Ухудшается самочувствие людей с проблемным здоровьем (могут обостриться хронические заболевания) и домашних питомцев.
• Здоровые члены семьи становятся более уязвимыми к вирусам и бактериям, у них снижается работоспособность, могут возникать аллергии.
• Постоянно влажный воздух приводит к появлению плесени на мебели, книгах и вещах, появляется характерный прелый запах, портится интерьерная отделка.
• Засушливый микроклимат приведет к гибели не приспособленных к нему комнатных растений. В сухом воздухе рассыхается деревянная мебель, могут пересохнуть и отклеиться обои.

Микроклимат важно контролировать не только в жилых помещениях. Гигрометр, что измеряет влажность, необходим в бане, оранжерее, погребе (особенно в винном). Его желательно иметь в мастерской, где лежат пиломатериалы, и в кладовой, где хранятся продукты.

Виды гигрометров

Человек научился определять влажность более двухсот лет назад. Официальным изобретателем этого полезного прибора считается швейцарский естествоиспытатель Соссюр Opac Бенедикт, живший в Швейцарии (1740—1799).

С тех пор появилось несколько видов приборов для измерения влажности, что связано с развитием техники и общим прогрессом. Существующие сегодня приборы достаточно разнообразны. Работа каждого из них основана на разных принципах, в основе которых лежат свойства применяемых материалов.

Волосные

Обезжиренный человеческий волос способен менять длину при колебаниях влажности воздуха. Это физическое свойство легло в основу волосного гигрометра, устройства со следующими свойствами:

• Принцип работы. Прибор представляет собой упругую металлическую рамку, на которой закрепляется слегка натянутый волос. Когда длина волоса изменяется в любую сторону, это изменение передается стрелке. Стрелка перемещается по шкале и показывает величину относительной влажности.
• Применение. Его используют там, где не требуется высокая точность, в жилых и промышленных помещениях.

• Ограничения. Таким способом можно определить значение в пределах30-100%. В более сухих условиях длина волоса изменяется так мало, что прибор это не фиксирует.
• Достоинства и недостатки. Плюсом прибора является простота устройства, минусом – довольно низкая точность и чувствительность к смене положения, а также к ударам или встряхиваниям.

Весовые

Устройство выглядит как система из последовательно соединенных U-образных трубок, насоса и шкалы измерений. Трубки наполнены гигроскопическим (способным хорошо поглощать влагу из воздуха) веществом. Система, вес которой известен, работает следующим образом:

• Через трубки прокачивают порцию воздуха известного объема, затем систему взвешивают.
• Зная изменение массы и объем воздуха, по специальным формулам вычисляют абсолютную влажность.
• Преимуществом весовых гигрометров является их точность, недостатком – неудобство для повседневного использования.
• Устройство не подходит для бытовых условий, сфера его применения – лаборатории.

Пленочные

Чувствительным элементом пленочных моделей служит мембрана из органической пленки. В зависимости от уровня влаги пленка деформируется (меняется размер), ее центр смещается, и смещение фиксируется стрелкой через систему рычагов.

Пленочный гигрометр (как и волосной) полезен тем, что способен проводить измерения при отрицательных температурах. Обоим приборам нужна периодическая калибровка. Она заключается в помещении прибора в среду с заранее известной влажностью, после чего его показания подстраиваются под эту влажность (при помощи откалиброванного прибора).

В итоге расхождение показаний устройства становится нулевым, а показания – адекватными и в других средах. Также можно проводить калибровку по показаниям более точного устройства, например, психрометра.

Конденсационные

Принцип, по которому работает данный гигрометр, основан на определении точки росы. Прибор состоит из следующих элементов:

• Небольшое металлическое зеркало, которое подвергается охлаждению.
• Устройство для охлаждения зеркала.

• Термометр для измерения температуры зеркала.
• Устройство, способное фиксировать момент, когда на металлической поверхности начинает конденсироваться влага. Момент определяется по рассеянию светового луча, а само устройство может быть оптическим или электрическим.

Металлическое зеркальце охлаждается до той температуры, которая заведомо ниже температуры точки росы. Затем охлаждение отключается, и металл начинает медленно нагреваться. В точке росы на поверхности появляется влага (конденсируется из воздуха). Разница между замерами температуры в начале и конце процесса является основой для вычисления влажности.

Способ позволяет определить точку росы, а по ней вычислить абсолютную и относительную влажность не только для воздуха, но и для других газовых сред. В современных моделях конденсационных гигрометров охлаждением занимается полупроводниковый элемент, а температуру металла замеряет датчик (например, термометр сопротивления или полупроводниковый терморезистор).

Керамические

Основой керамических моделей служит твердый и пористый керамический элемент, через который проходит электрический ток. С увеличением (уменьшением) влажности воздуха электрическое сопротивление керамики снижается (возрастает), что фиксируется системой и передается на шкалу.

Электронные (цифровые)

Электронные гигрометры – современные и удобные в быту устройства, предельно упрощающие измерение влажности. Нередко они выпускаются в комбинации с часами, термометром и барометром (прибором для измерения атмосферного давления); такие устройства называют домашними метеостанциями. Строго говоря, метеостанции бывают не только электронными (работающими от сети или на батарейках), но и аналоговыми (механическими).

Электронные агрегаты достаточно разнообразны по принципу работы, например:

• Емкостные модели измеряют емкость конденсатора, которая меняется из-за абсорбции влаги. Они удобны тем, что показания практически не зависят от температуры, но со временем точность показаний снижается (элементы стареют). Емкостные модели позволяют измерить, например, влажность в таблетках.

• Оптоэлектронные гигрометры используют измерение точки росы.
• В состав пьезоэлектрических приборов входит пластинка из пьезоэлектрика, покрытая пленкой материала, способного поглощать влагу. Когда влажность воздуха растет, пленка поглощает влагу, ее масса возрастает, и частота механических колебаний пластинки снижается. Колебания в системе поддерживаются автоматически.
• Резистивные (кондуктометрические) модели используют свойство некоторых электропроводящих полимеров (или гигроскопичных солей) реагировать на изменение влажности изменением электропроводимости.

Электронные модели обладают следующими свойствами:

• Высокая точность измерения (погрешность ниже, чем у остальных разновидностей). Стабильная калибровка в процессе эксплуатации.
• Точность измерений не зависит от температуры окружающей среды, так как измеряется абсолютная влажность (для относительной нужно знать температуру).
• Электронные гигрометры обладают компактными размерами, их можно перемещать из комнаты в комнату. Результаты выводятся на дисплей.

Психрометрические

Психрометр (психрометрический гигрометр) также измеряет относительную влажность, но отличаются конструктивно. Если гигрометры фиксируют изменения химических и физических свойств веществ под влиянием изменения влажности, и достаточно разнообразны по устройству, то психрометры устроены проще. Они обладают следующими особенностями:

• Прибор состоит из двух термометров (датчиков температуры): один остается сухим, другой специально смачивается в воде.
• Влажность измеряется косвенным образом: температура смоченного датчика понижается, и вычисления проводят с использованием психрометрической формулы (в виде таблицы), включающей разность температур сухого и смоченного термометра.
• Психрометры хорошо защищены от внешних воздействий, благодаря чему надежны в работе. Также они измеряют влажность с высокой точностью.
• В отличие от гигрометров, которые широко применяются в быту, психрометры чаще задействуются в медицинских и производственных помещениях.

Параметры и правила использования

Когда гигрометр показывает, насколько влажный воздух в помещении (его относительную влажность), то в качестве единицы измерения используются проценты (%). Абсолютную влажность измеряют в граммах на единицу объема (обычно на кубометр).

При выборе гигрометра для домашнего использования обращают внимание на следующие его параметры:

• Простота эксплуатации. Здесь пальма первенства принадлежит электронным моделям. Они полностью готовы к работе, вам не придется настраивать прибор, делать дополнительные замеры и расчеты.
• Точность результатов. Чем меньше погрешность прибора, тем точнее он измеряет влажность.
• Другие характеристики. Важно, на какой температурный диапазон рассчитано устройство, какой у него срок эксплуатации.
• Устойчивость к нагреву, уровень защиты от воды и пыли. Если вы приобретаете гигрометр для бани или сауны, проследите, чтобы порог нагрева выбранной модели был высоким (не менее 120℃).

• Дополнительные опции. Многие модели оснащаются другими удобными функциями, от термометра и календаря, до часов, будильника, и встроенной системы хранения информации.

Кроме электронных гигрометров, которые просты в эксплуатации, в быту применяются механические, конденсационные и психометрические приборы. Чтобы узнать, как пользоваться гигрометром, можно проконсультироваться у продавца или изучить паспорт с инструкцией.

От того, насколько точно вы придерживаетесь правил, зависит точность измерений и результата. Инструкция содержит важную информацию по эксплуатации, например:

• Как правильно выполнить замер влажности.
• Какие меры предосторожности нужно соблюдать во время измерений. Например, приборы нельзя подвергать резким ударам, перегревать (некоторые модели), протирать шкалу растворителем.
• Как ухаживать за измерительным оборудованием.

Коротко о главном

Влажность играет важную роль в обеспечении оптимального микроклимата в доме. Существует достаточно разновидностей приборов, предназначенных для измерения этого параметра, но для бытовых целей самыми удобными считаются электронные модели. Для них характерна высокая точность с широким диапазоном измерений, наглядность представления данных и расширенный функционал.