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    FLUKE 971溫濕度計應用

      了解干球溫度、濕球溫度、相對濕度和露點溫度之間的相互關系對于空氣調節裝置的各個方面都至關重要。這些濕度問題在建筑物和材料完整性、住戶健康和舒適、總體室內空氣質量方面都扮演著特別重要的角色。

      很奇怪的是不合適的濕度和溫度很可能會引起住戶感覺不舒服。住戶的抱怨就為HVAC承包人提供了提前發現影響材料完整性和室內空氣質量的有關不利因素的機會包括微生物的滋生。

      在評估相對濕度、濕球溫度和露點時HVAC技師傳統上都使用懸搖式濕度計和溫濕圖,F在他們則都使用更加準確、更加方便的“濕度”儀即使在不能使用懸搖式濕度計的狹窄場所也能夠進行測量。

    采用的標準

      許多人都認為其建筑規范中采用了ANSI/ASHRAE標準55-2004(濕度標準55-2004和IAQ標準62-2004)。由于這兩個標準最近都經過修改因此以下的描述可能會有助于監測人和承包人改正工作方法以滿足新的要求。

    比較舒適

      ANSI/ASHRAE標準55-2004“Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”(人類居住的熱環境條件)設置了絕對濕度上限(濕度比為0.012或0.012×7000 = 84 含水量/磅干燥空氣也等于62 °F的露點(DP))超過該上限時大多數住戶就會感覺到不舒服。

      由于并不是所有的住戶都會對相同的熱狀態感到滿意尤其是在同一時間因此標準就試圖基于80%滿意度的PMV(Predictive Mean Vote-預測平均票數)確定一個規范。從此可計算得到一個10% PPD(Predicted Percentage Dissatisfied-預測不滿意百分比)的一般熱舒適不滿意度以及10% PPD的局部(“我的膝蓋很涼”)舒適不滿意度。

    標準列出了影響熱舒適度的6個主要因素:代謝率、服裝隔熱、空氣溫度、輻射溫度、空氣流速、濕度。

      了解這些因素的綜合影響有助于工程師恰當地配置建筑系統。

    濕度

      ANSI/ASHRAE標準62-2001“Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality”(可接受的室內空氣質量的通風)規定“人類居住環境的相對濕度應該維持在30%到60%之間使過敏性或致病性生物的滋生達到最小!

      修訂的ANSI/ASHRAE標準62.1-2004“Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality”(可接受的室內空氣質量的通風)規定得更加詳細,F在相對濕度的上限是基于峰值的!霸谝韵聝煞N計算參數下居住空間的相對濕度應該被限值到最大65%或更低:

      1.峰值室外露點計算參數和峰值室內潛熱載荷

      2.預期發生的最小空間顯熱比以及此時的室外參數。

      良好的HVAC設備選擇實踐通常建議:

      ·冬季參數為68 °F至70 °F和30 % RH(相對濕度)

      以及

      ·夏季參數為74 °F至76 °F和50 %至60 % RH(相對濕度)

      條件為

      ·室外參數冬季為97.5 %、夏季為2.5 %干球溫度(DB)

      這意味著平均起來2.5%的極溫將超過設備的容量。在這些時間內設備的容量是不夠的。

      由于舒適制冷設備的工作時間中僅僅有30%發生在5%的室外參數干球溫度下因此這在挑選設備時是非常重要的。盡管大多數商業設備是分級的或具有一定形式的容量控制但夏季潛熱負載控制在部分負載條件下仍然是非常困難。

      如果舒適制冷設備容量很大,超聲波探傷儀器就會出現與潮濕相關的抱怨,液壓萬能試驗機問題會增多。應該按照制冷需要而不是加熱需要來選擇住宅的熱力泵尤其是在“臭襪綜合癥”比較普遍和空氣調節設備位于矮設備層的地區。

    霉菌

      如果具備了足夠的知識并進行了足夠的測量就可以將HVAC系統設定在合適的夏季和冬季濕空氣狀態防止霉菌滋生。霉菌滋生的條件包括表面上沉積的孢子、具有足夠氧氣的微環境、適宜的溫度、營養和水分。這些條件中有4項幾乎是每種環境下都具備的。最可控的變量就是水分。

      高于60%的相對濕度可以支持吸濕性(吸附劑)表面霉菌的滋生80%相對濕度下的吸濕性表面則會促進霉菌的滋生。幾乎所有的表面是或會成為吸附劑包括涂漆面、石膏灰泥墻、地毯、墻面覆蓋物和磚石砌墻。

      類似于磚塊、煤渣塊和混凝土這樣的磚石砌墻是極好的吸附劑能夠吸附大量的水分成為霉菌繁殖的好場所。結構孔隙中的水汽壓會小于周圍環境中的水汽壓從而會將水分擴散至砌石孔隙。當孔隙變得潮濕時就會發生毛細管效應并填充孔隙從而為真菌繁殖提供了理想的滋生環境。這就解釋了為什么露點之上的一些表面也會變得非常潮濕。

    凝結

      能夠在表面發生凝結的條件是非常明顯的因此可以立即采取措施。當一個表面的溫度處于或低于露點溫度時就會形成凝結?赡軙l生凝結的表面有地下室表面、矮設備層表面、冷水管道、空氣調節設備和管道支架以及看不到的裙墻內部。

      由于舒適制冷設備不能在最小吸熱條件下控制地下室的濕度因此地下室一般需要附加除濕設備。處理矮設備層是尤其困難且非常昂貴的。但是如果沒有出現積水或地面過于潮濕(這就是假設對于燃燒礦物燃料的設備來說不需要矮設備層的流通空氣)通過利用直到外部地面的防潮層進行處理以及隔熱并將其整體合并到受控區域同時增加其它除濕方法即可控制許多矮設備層的潮濕問題?梢詫λ苓M行隔熱?諝庹{節設備和管道系統必須密封不透氣且隔熱在防潮層沒有斷裂尤其是受控環境之外。所有墻體內的管道系統必須密封降低由于氣壓差而引起看不到的濕氣流動。

      在制冷系統中新風管中的相對濕度可高達95%或更高蒸發器和冷凝盛水盤將會是濕的。由于水分控制并不可行因此利用良好的、非常合適的過濾系統控制空氣中的孢子和食物(粉塵和懸浮粒子)對控制霉菌的滋生就非常關鍵。如果蒸發器是抗紫外(UV)輻射的則能夠照射到整個蒸發器表面的UVC“殺菌”燈就能夠殺死霉菌和微生物。所選擇的UVC燈應該不會輻射臭氧臭氧屬于一種刺激劑。特大型的設備會縮短工作時間產生的冷凝物較少而冷凝物實際上會促使微生物在冷凝器片上的滋生。

    溫濕度儀

      象 FLUKE 971這樣的溫濕度儀可以完成從干球溫度到相對濕度的測量可以計算濕球溫度和露點溫度濕空氣動力學指出這對于HVAC的評估和診斷是非常關鍵的。

      ·濕球溫度非常接近于熱函或者空氣中的總熱(干球和濕球溫度)。在溫濕圖中濕球溫度線接近平行于熱函刻度值。對于采用固定式限流閥測量裝置的制冷系統為了精確進氣回風濕球溫度線是強制性的。

      ·蒸發器兩側的新風和回風濕球溫度可用于溫濕圖或熱函表來計算總制冷容量、顯熱和潛熱容量以及S/T比。

      ·利用“CFM×4.5×蒸發器兩側熱函差”即可求得總熱(Qt = cfm×4.5×△h)。

      ·通過在溫濕圖上繪制各種狀態或從溫濕圖計算可得到顯熱致冷和潛熱致冷以及S/T比。

      ·露點對于夏季和冬季的評估都非常關鍵。管道表面溫度必須保持在露點之上防止在受控區域內外形成凝結。

      ·冬季的室內相對濕度必須保持足夠低確保內墻和窗戶表面溫度不會接近露點。如果在窗戶或墻表面發生凝結則很可能在裙墻內也發生了凝結。

    解決與舒適度相關的問題

      如果設備沒有足夠的容量或者是分級的當基于自動調節裝置的干球溫度運行時在部分負載條件下運行時間會較短即會發生與濕度相關的抱怨。工作時間越短意味著除去的水分更少。特大型的設備也僅會加劇這種情況增大不利狀態發生的機會。將固定式限流裝置改為熱膨脹閥將保證在部分負載條件下的最大蒸發容量并可用更大的盤管表面來除去水分。

      大多數致冷設備能夠承受20%的空氣量減少。如果蒸發器空氣容積從400 cfm/噸降低為325 cfm/噸蒸發器的溫度將會遠遠低于露點并從空氣中除去更多的水分。這種改動也會朝露點溫度降低管道表面溫度和通分調節器的溫度影響所占空間的氣流模式。

      除濕裝置可在增大濕度的情況下降低空氣量。另一種可選的方法是利用定時打開裝置在開始致冷的前5-10分鐘內降低cfm值然后再切換至計算的cfm值直到致冷周期結束?梢詫⒈銛y式除濕器放置在高濕度的區域(例如地下室)來降低濕度、提高吸熱并強制致冷周期更長。請確保間歇性高吸濕性區域(例如浴室、廚房、洗衣服的地方)與室外(不是閣樓或矮設備層)的通風。

    解決與露點和/或霉菌相關的問題

      在非受控區域承載潮濕冷空氣的管道必須利用NFPA認證的管道膠粘劑進行密封。管道的任何漏泄都會導致該點的隔熱無效并且很可能會發生凝結。管道包裹物的的隔熱層不能被托架壓扁。托架必須放置在管道包裹層的下方。管道包裹隔熱層必須沒有斷裂并且在接縫處要密封。

      在不受控的閣樓閣樓溫度的升高可能會增大下邊天花板的吸熱但是會降低管道發生凝結的機會。在采用較新建筑技術的住宅中閣樓的溫度可能會較低,粗糙度儀維修但是這樣會增加管道或空氣調節裝置表面上發生凝結的機會。密封閣樓的通風孔并添加恒濕器控制的投光燈來提高閣樓的溫度對此有一定的補償作用。

      矮設備層具有獨特性。一般的矮設備層通風孔的大小不合適不利于通過通風控制濕度。100%地面覆蓋的隔熱層沿內墻直到外部地面、密封通風孔、隔熱周圍的墻壁并將其做為受控區域一樣對待是控制濕度的最好方法往往會需要額外的補充除濕設備。矮設備層的空氣調節裝置必須具有非常好的粒子過濾器不會發生回風漏泄減少蒸發器和新風管中微生物及其食物來源。地下室的濕度必須被控制在低于60%RH以防止微生物滋生。對吸濕性砌墻(煤渣塊、磚塊、砂漿)刷漆會降低保水性抑制微生物。

      濕空氣動力學具有自己的專業術語。為了更好地理解不同參數對維持熱舒適度的影響這里列出了本文描述中的一些更加常見的術語:

    濕球溫度:表示蒸發水的制冷效應當水分被蒸發到飽和空氣時空氣將冷卻到的溫度。

    露點溫度:水分將會從空氣中凝結出來的溫度點。

    干球溫度:由普通的溫度計測得的空氣溫度。

    相對濕度:在給定的空氣溫度下水蒸氣壓(當前空氣中的水分量)和飽和水蒸汽壓(空氣中能夠維持的水分總量)之比。

    代謝率:人體通過活動將化學能轉化為熱能和功的速率。在ASHRAE 55中這個速率是用“代謝單位”(18.4 Btu/h*ft2)表示的。

    顯熱致冷:人、電器、太陽輻射和滲透等因素造成的吸熱每一因素都對房間、辦公室等環境增加顯熱負載。這種顯熱負載會使干球溫度上升。不改變空氣中的水分而使感覺溫度或干球溫度降低的過程就稱為顯熱致冷過程。

    潛熱致冷:通過植物、人、烹飪和其它來源會將大量的水分擴散到空氣之中。潛熱致冷指的是空氣中水分凝結從而濕球溫度、露點和濕度降低但是干球溫度保持不變的過程。

    S/T比:顯熱和總熱之比又稱為顯熱比。在制冷系統的總容量之中存在顯熱容量和潛熱容量。顯熱容量通過吸收熱量、降低干球溫度來冷卻空氣;潛熱容量通過吸收蒸汽的潛熱從空氣中除去水分并不改變實際的干球溫度。當和溫濕圖一起使用時S/T比能夠說明在什么溫度下冷卻盤管必須工作才能除去顯熱和潛熱。

         “臭襪綜合癥”:在寒冷季節發生的一種常見現象形容室內盤管上燃燒的空中污染物產生的一種氣味一般發生在熱力泵的除霜周期。

    克洛(col):一個測量單位表示衣服或其它衣著提供的隔熱量。

      ·例子:由內褲、體恤衫、長統襪、鞋、長褲、長袖襯衣、雙排扣(厚)夾克組合在一起的總隔熱量為1.14 col*

      ·例子:由內褲、短袖緊身運動衣、散布短褲組合在一起的總隔熱量為0.31 clo*

      * ASHRAE 55-2004規定的克洛值

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