Skip to main content

Блог инженера

Блог о минимализме, инжинерии и программировании.



О влажности воздуха дома

  | #environment#MathJax

В эту зиму я как-то особенно страдаю от сухого воздуха дома. Обложился увлажнителями, обзавёлся отличными датчиками влажности и температуры и всё равно всё плохо. Попутно выяснил, что тема сухого воздуха дома как-то предельно обрасла мифами из-за безграмотных журналистов и даже неглупые люди очень плохо представляют себе, в чём вообще дело. Постараюсь описать всё предельно кратко и ясно. А в конце статьи - немного более подробной информации, которую вполне можно и не читать.

Почему зимой воздух в квартире сухой?

Причина сухого воздуха в квартире зимой - очень простая. Дома температура воздуха +20° С. По справочнику, максимальное содержание воды в таком воздухе - 17,3 г/м³. На улице температура воздуха -20° С. Максимальное содержание воды в таком воздухе 1,1 г/м³.

Для простоты предположим, что уличный воздух имеет относительную влажность - 100%, а значит его абсолютная влажность - 1,1 г/м³. Попадая в квартиру - он нагревается и его абсолютная влагоёмкость вырастает. Я знаю, что каждая формула в статье снижает количество читателей вдвое, поэтому никаких формул. Обойдёмся пропорцией.

\[\frac{100\%}{17,3} = \frac{x\%}{1,1}\]

Откуда x = 6,4

То есть, в наших условиях относительная влажность воздуха при нагреве снижается со 100% до 6,4% только из-за того, что воздух нагрелся. Фактическая влажность воздуха дома без дополнительных мер у меня дома - 16%. Разница между 6 и 16% это, очевидно испарение в кухне, ванне, туалете.

То есть низкая влажность возуха зимой в квартире - это норма. Это расплата за жизнь в тёплой квартире.

Какой дложна быть влажность воздуха?

Российские санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.2.1002-00 “Проектирование, строительство и эксплуатация жилых зданий, предприятий коммунально-бытового обслуживания, учреждений образования, культуры, отдыха, спорта. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям.” содержат требования к микроклимату жилвых комнат. Оптимальная температура для северных регионов - 21-23° С. Для всех остальных - 20-22° С. При этом оптимальная относительная влажность - 30-45%, а допустимая - 60%. Т.е. влажность ниже 30% считается уже недопустимой.

Рекомендации всемирной организации здравоохранения из “Рекомендаций ВОЗ для качества воздуха в помещениях” чуть более мягкие. Рекомендованная влажность воздуха - между 30 и 50%, но оптимальный уровень - 45%. Правда в рекомендациях явно больше рассматриваются проблемы высокой влажности. Им не понять наших северных проблем.

В любом случае, относительная влажность воздуха в районе 20% в типичной квартире зимой - это слишком мало. Она недопустимая и с точки зрения ВОЗ и согласно российских санитарных правил.

Какова настоящая эффективность увлажнителей воздуха?

Самые популярные увлажнители воздуха - ультразвуковые. Другие здесь даже рассматривать не будем. Подробнее про разные виды увлажнителей можно прочитать на Гиктаймс. Типичная производительность хорошего ультрозвукового увлажнителя воздуха - 400 грамм воды в час. При этом производители гордо заявляют, что этого достаточно для увлаженния 50 квадратных метров. То есть, дотаточно одного увлажнителя на обычную двухкомнатную квартиру. И это, теоретически, правда. Я покажу это ниже. Чтобы не возиться с расчётами - посчитаем все данные в онлайн-калькуляторе. Расчёты простые, просто подставляй данные и всё. Поэтому вы легко можете повторить их для своих условий. В комнате 23 градуса тепла, относительная влжаность - 16%. Абсолютная влажность для этих условий - 3,3 грамма воды в кубическом метре воздуха.

Мы хотим оптимальную влажность - 45% при той же температуре. Это соответствует 9,3 грамма воды в кубическом метре воздуха. Значит, нам нужно добавить в каждый кубометр воздуха 6 граммов воды. В кварире площадью 50 квадратных метров (как в паспорте увлажнителя) и с высотой потолков 2,4 метра объём воздуха составит 120 кубических метров. Поверьте на слово, вычитать объём мебели из этого объёма не стоит. Большая часть внутреннего объёма мебели и вещей, которые стоят в мебели - тот же воздух. Значит нам нужно испарить \(6\times120 = 720\) грамм воды, чтобы поднять влажность. Вроде бы, за 2 часа типичный увлажнитель должен поднять влажность воздуха до оптимальной. Но это если квартира герметично запечатана. Жить в такой квартире нельзя. Поэтому каждое жильё имеет кратность воздухообмена. Этот показатель показывает, сколько раз в час воздух в помещении полностью обновляется наружным воздухом. Как-то измерить кратность воздухообмена очень сложно. Но рекомендованная кратность составляет 0,35 ч. Т.е. воздух в квартире полностью обновляется примерно каждые три часа. В итоге, за 2 часа увлижнитель насыщает воздух паром и за три часа весь воздух полностью сменяется свежим и сухим воздухом с улицы.

Фактически, это всем известная задача про две трубы, в одну из которых вода в бассеин затекает, а из другой - вытекает и нужно посчитать время заполнения бассеина. Мне лень пытаться решить эту задачу аналитически, т.е. при помощи формул. Я просто провёл численное моделирование в Excel. Вы можете сохранить этот файл с расчётом себе и пересчитать всё для своих условий. Звучит сложно, но на самом деле - это просто и легко проверить при минимальном уровне владения Excel. Численное моделирование показывает, что при температуре 21° С, площади квартиры 50 квадратных метров, высоте потолков 2,4 м, при исправном увлажнителе, температуре воздуха на улице минус 20° С и относительной влажности 70% через сутки работы влажность едва поднимется до желаемых 40% и будет дальше удерживаться на этом уровне. Т.е. в идеальных условиях расчётной производительности увлажнителя хватает на площадь, указанную в паспорте.

Если взять производительность увлажнителя 300 г/час - влажность падает до 30%. Рассматривать увлажнители производительностью 100 г/час даже не стоит. Даже в идеальных условиях они не поднимают влажность выше 15%. Производители увлажнителей считать тоже умеют и заявляют увлажнение площади в 50 квадратных метров при производительности 400 гр/час и 38 квадратных метров при производительности 300 гр/час. То есть, согласно расчётной модели они едва способны справиться с увлажнением квартиры, даже когда температура воздуха ниже оптимальной.

Фактическая влажность всегда ещё куда ниже теоретической. Это легко измерить. Про измерение влажности воздуха я напишу отдельно. В своей квартире я влажность измерял обычной метеостанцией и выводы следующие. Если на увлажнителе есть свой датчик влажности - он врёт всегда. Т.к. меряет влажность, грубо говоря, под струёй пара, которую сам же на месте и производит, а метеостанция в паре метров показывает существенно меньшую реальную влажность. Теоретических 40% влажности от увлажнителя можно получить, только если закрыть двери в комнате, где он работает. Влагу впитывает мебель, обои и постель. Причины того, что реальная влажность куда ниже теоретической, следующие:

  • Обеспечить работу увлажнителя круглые сутки - проблематично, нужно вовремя доливать воды и вовремя обслуживать. Можно вставить в числовую модель отсутствие работы увлажнителя и увидеть, что даже несколько часов, когда он выключен приводят к быстрому падению влажности воздуха, а восстанавливается она часами.

  • В реальной жизни кратность воздухообмена при нормально работающей вентиляции может быть выше, чем 0,35 в час. Можно попробовать подчтавить разные значения в численное моделирование, даже небольшое увеличение кратности воздухообмена сильно уменьшает влажность воздуха.

  • Ручка регулятора мощности не всегда вывернута на максимум.

  • Начальная производительность увлажнителя обычно бывает ниже паспортной. Производители пишут производительность ультразвуковой мембраны, распыляющей воду. А часть воды задерживается выпускным трактом увлажнителя. Измерить реальный расход - просто. Нужно поставить установку на весы и часа через три работы с большой точностью можно будет знать, сколько он реально расходует.

  • Даже при соответствующей паспорту начальной производительности увлажнителя, что заявленный расход воды увлажнители выдерживают недолго. Обычно в паспорте заявлено, что нужно использовать дистилированную воду. Если брать её в автомагазинах - час работы увлажнителя обходится в 8 рублей. Можно заливать воду из установки очистки воды обратным осмосом, но у меня такой нет. В итоге, мембрана довольно быстро обрастает известью, от чего её производительность падает. Дополнительно работу могут ухудшить водоросли и бактерии, которые могут развестись в увлажнителе. Но это уже вопрос гигиены - нужно его промывать и использовать безвредные биоциды, вроде перекиси водорода. За сезон производительность может снизиться на треть, так что при регулярном использовании к концу зимы увлажнитель не даёт нужной влажности даже теоретически.

  • Температура воздуха в доме часто выше 21° С. Каждый лишний градус комнатной температуры “крадёт” сразу несколько процентов влажности из-за близкой к параболической зависимости влагоёмкости воздуха от температуры.

Если рассчитать влажность для температуры воздуха в комнате - 25° С, производительностью увлажнителя 320 г/час, а прочие условия равны предыдущим - влажность в квартире снижается сразу до 25% при работающем увлажнителе. Если дополнительно повысить кратность воздухообмена, как если бы была открыта форточка на кухне - влажность падает до 20% при работающем увлажнителе. Легко проверить “поиграв” числами в расчётной модели. И это максимальная теоретическая влажность. Реальная будет ещё ниже по перечисленным выше причинам.

Всё, что можно сделать - это использовать воду, максимально очищенную от солей дистилляцией или обратным осмосом. Выбирать увлажнители с встроенным ионообменным фильтром. Регулярно очищать мембрану увлажнителя от отложений солей заливкой раствора лимонной кислоты, 1 столовая ложка на литр воды. Регулярно промывать увлажнитель, чтобы не разводились водоросли и бактерии. Это и с точки зрения гигиены важно. При необходимости добавить их 3% раствором перекиси водорода. Никогда не распылять смеси для обслуживания увлажнителя, сливать их после использования и промывать водой. Менять мембрану после каждого зимнего сезона. Последнее я ещё не делал, но обязательно сделаю в этом году. И, наконец, использовать вдвое больше увлажнителей, чем это указано по паспорту.

Мифы о сухости воздуха дома

Этот раздел можно не читать, ничего полезного здесь нет. Но я в полном офигении от безграмотности журналистов и наглости маркетологов. Вот, что мне пришлось прочитать про сухой воздух в квартирах.

Рекламная страничка увлажнителя воздуха Dyson

Центральное отопление также часто является причиной сухого воздуха в квартире.

Центральное отопление всегда делает воздух сухим именно потому, что это отопление. Причины по которым тёплый воздух зимой в квартире всегда сухой - в самом начале статьи.

Обычный таксист

Печка воздух сушит, ездить невозможно.

Про то, что любая система отопления “сушит воздух” - уже написано. Но по поводу калориферов, печек и подобного оборудования предрассудки особенно сильны. Причина понятна, от них дует воздухом с температурой 50-60° C, а значит его относительная влажность легко может быть меньше 10%. Если дышать таким воздухом - слизистые будут сохнуть ещё быстрее. Но они никуда не девают влагу, которая содержится в воздухе. Относительная влажность воздуха в комнате, обогреваемой калорифером, будет такой-же, как если бы её нагревали любым другим способом.

Форум строителей

Сам по себе цемент и сделанный из него бетон на гранитном щебне, является абсолютно экологически чистым материалом. Это сомнений не вызывает. Но в панелях, часто используется легкий бетон в состав которого почти всегда входит керамзит. Керамзит легко впитывает влагу, и с трудом её отдает.

А потом, очевидно, керамзит взрывается фонтаном воды. Под керамзитобетоном находится слой плотного бетона, который не пропускет влаги и только незначительно впитывает. Так что никуда из внутренней части стены эта влага не денется. А способность впитывать влагу соответствует способности отдавать влагу для любых натуральных материалов. Так как эта способность зависит от площади поверхности. Большая поверхность керамзита позволяет быстро адсорбировать влагу и она же позволяет быстро её испарять.

About Mikhail Kiselev

Photo of Mikhail Kiselev

Приветствую в моём блоге! 😄 Меня зовут Михаил. Я инженер и программист. Живу в Сибири, работаю на Сахалине, путешествую где придётся. Я предпочитаю пост в блог посту в твиттер. Описание полезной технологии или гаджета предпочитаю описанию заката или посиделок в кафе.