Számos kifejezés használatos a levegő nedvességtartalmának jelzésére, ám mindegyik egészen más jelentéssel bír, aminek szabályzástechnikai szempontból nagy jelentősége van.

Egyszerű szellőztetési feladat megoldásakor az ember könnyen szembesül vele, hogy relatív páratartalom alapján nem lehet szellőztetni, hiába mondja a hő- és páratartalom mérő, hogy kinnt 50% relatív páratartalom van (50%RH), könnyen szembesülhetünk vele, hogy a 60%-os lakás relatív páratartalom ennek ellenére a szellőztetés alkalmával feljebb kúszik. Hogyan lehet ez? 50% kinnt, 60% bennt, és mégis feljebb megy a relatív páratartalom? A titok kulcsa az abszolút páratartalom, ami fizikai mennyiség, így az befolyásolja valójában a szellőztetéssel behozott nedvességtartalmat.

Miért fontos pontosan ismerni a kifejezéseket?

Mert műszaki megoldásoknál, például gépi szellőztetéseknél - hűtéseknél nem a relatív páratartalom mint mennyiség a szabályzás alapja, fizikai okokból.

Pár egyezményes ideális érték a viszonyítás érdekében:

Ideális beltéri relatív páratartalom (RH%): 50% (40-60%), egész éves

Ideális beltéri nyári harmatpont: 13°C és azalatt

A túl nagymértékű beltéri páratartalom eltérésnek egészségügyi kockázata van, épületszerkezeti problémákat okoz, és allergiás személyek esetén az allergiás tüneteket nagyban erősítheti.

Túl magas páratartalom esetén a páralecsapódás miatt penészesedés történhet, illetve fa-szerkezetek vetemedése történhet (ajtók, padlók, stb.), túl alacsony páratartalom esetén pedig a szárítási tulajdonsága miatt a levegőnek a légzőszervekből is nedvességet von el, így szárítja azt, illetve az épületszerkezeti elemeket is szárítja így deformitásokat okozhat.

Ha csak a műszaki érdeklődésre koncentrálunk, akkor túl magas pára esetén megdagadnak a fából készült szerkezetek így tágulás jön létre, túl nagy szárazság esetén pedig túlságosan összehúzódik, így a deformálódások miatt rések és hasadások jöhetnek létre.

Kifejezések értelmezése, áttekintése

Ugyan azon nedvességtartalom eltérő levegő hőmérséklet (és nyomás) esetén eltérő relatív páratartalmat eredményez. A levegő csak egy korlátozott nedvesség mennyiséget képes magában tartani. Ezen mennyiségek kifejezésére használt az abszolút és a relatív páratartalom mennyiség.

A fenti szemléltető ábrán látható, hogy ugyan olyan nedvesség tartalom százalékosan más-más arányt jelent a levegő által maximálisan megtartható nedvességtartalom arányában.

Légnedvesség megtartó képesség

Azon tulajdonsága a levegőnek, mely megmutatja, hogy milyen mennyiségű nedvességet (jelen esetben vízpárát) képes magában megtartani mielőtt kicsapódna. Ezen képesség a hőmérséklettel és a légnyomással is változik. Jelen értelmezésben szűkítjük az értelmezést a hőmérsékletre az egyszerűsítés érdekében, ugyanis általánosan a kültéri és beltéri légnyomás megegyezik (lakások természetes és mesterséges filtrációs tulajdonságai miatt), és ráadásul "közel állandó" a légnyomás mely értéke névleges 1013.25 hPa. Természetesen időjárás változással ez változik, de jelen értelmezésünkben kiegyszerűsíthető, annak ellenére, hogy tudni szükséges, hogy nagymértékű eltérése hatása van a vízpára megtartó képességre is.

A hőmérséklet növekedésével a vízpára megtartó képesség növekszik, míg a hőmérséklet csökkenésével a vízpára megtartó képesség csökken.

A fenti összefüggésnek "köszönhető", hogy télen túl száraz a levegő, ugyanis a hideg miatt nem tud elégséges légnedvességet magában tartani, míg nyáron ez a problémák forrása is, hiszen a magasabb levegő hőmérséklet miatt több légnedvességet tud magában tartani (köznyelvben párásabb).

Csak tudomány iránt érdeklődőknek, bővebben (csak 1 percnél több idővel rendelkezőknek)

A vízmegtartó képessége a levegőnek a hőmérséklet függésében abból ered, hogy a hőmérséklet növekedésével a víznek egyre nagyobb kinetikai energiája van, a nagyobb kinetikai (mozgási) energia a molekulák ütközése miatt egyre jobban szét tudja szaggatni az apró vízcseppeket, így gáz fázisba kényszerítve azokat. Ha a hőmérséklet csökken (a kinetikai energia csökken), akkor egyre kisebb energiája van a vízcseppnek lökdösni a többieket, így kénytelen apró cseppek formájában összeállni, így viszont a tömege nő, ami miatt az kondenzálódik (kicsapódik). Az a hőmérséklet, ahol gáz halmazállapotúvá tud válni (kiszöknek a vízmolekulák a cseppekből), azon a hőmérsékleten párolgás (evaporáció) jön létre.

Az a pont, amikor a lecsapódás (kondenzáció) és az elpárolgás (evaporáció) mértéke egyforma azt egyensúlyi állapotnak (equilibrium) nevezzük. Ez az egyensúlyi állapot valójában a víz maximális vízmegtartó képessége, ennél több folyadék kicsapódik, ennél kevesebb folyadék elpárolog.

A könnyebb megjegyezhetőség érdekében erre a folyamatra mindig gondolhatunk úgy, hogy golyók lökdösik egymást egy asztalon. Amelyiknek van elég energiája az szétrepeszti a másikat (gázzá), akinek nincs, az csak tologatni képes a többi vízcseppet (golyót).

Az egyensúlyi állapotban pedig a nyomás értéket is szükséges megvizsgálni, jelen esetben a gáznyomást (vapour pressure). Egyensúlyi állapotban víz nyomása ugyan annyi, mint bármelyik másik állapotban (például vákuumban), a levegő önmagában nem befolyásolja a víz nyomását, kizárólag a hőmérséklet hatására változik a gáz nyomása (elpárolgott víz jelen esetben a gáz).

Relatív páratartalom

A relatív páratartalom (Jelölése RH%, relative humidity) az a mennyiség, ami mint a neve is mutatja a levegő nedvességmegtartó képességéhez (egyensúlyi állapot) vonatkoztatott (tehát arra relatív) páratartalom mennyiség. Az összes megtartható nedvesség a 100%.

Abszolút páratartalom és abszolút nedvességtartalom

Szükséges elkülöníteni jelen esetben páratartalom és nedvességtartalom kifejezéseket, mert bár az esetek 99%-ban csereszabatos, de most mégis van különbség.

Abszolút páratartalom (absolute humidity): SI mértékegység szerint g/m³ (gramm/köbméter), azaz egy köbméter levegőre vonatkoztatott vízmennyiség súlya. Viszonyításképpen: 24.5 °C-os 45% relatív páratartalmú levegő hozzávetőlegesen 10 g/m³ abszolút páratartalmú.

Abszolút nedvességtartalom: Annyiban különbözik az előzőtől, hogy nincs normalizálva köbméterre (azaz térfogatra), hanem kizárólag súly alapon határozza meg a nedvességtartalmat, szintén grammban [g].

Alacsonyabb abszolút páratartalom szárazabb levegőt jelent, míg magasabb abszolút páratartalmú levegő nedvesebb levegőt jelent.

Kiszámítására a cikk végén találhatók hivatkozások.

Harmatpont (harmatponti hőmérséklet)

A harmatpont (dewpoint) egy nagy segítséget adó hőmérsékleti érték. Kiszámítása lehetséges több környezeti tényezőt is figyelembe vevő képletekkel (például légnyomást is alapul vevő), és léteznek egyszerűsített August-Roche-Magnus féle közelítő számítások is.

Az egyszerűsített August-Roche-Magnus féle közelítő számításhoz a levegő hőmérsékletére és relatív páratartalmára van szükség, és a Hobbielektronika.hu oldalán a segéd programok között is megtalálható: Harmatponti hőmérséklet számoló (dewpoint)

A harmatpont valójában megadja, hogy mennyire kellene csökkennie a hőmérsékletnek ahhoz, hogy a jelenlegi páratartalom 100%-os relatív páratartalomnak feleljen meg.

Gyakorlatra megfordítva: a harmatponti hőmérsékleten lévő felületekre lecsapódik a pára. Így minden olyan felület (például lakásban a hőhíd miatti sarkok), melyek hidegebbek mint az aktuális harmatpont, a felület közelében lecsapódásra kényszerítik a levegőt, így a felületre tapadva a levegőből (gáz) kiválik annak nedvességtartalma (víz, folyadék), hiszen a felülethez közeli levegő hűvösebb így már nincs egyensúlyi állapotban a levegő.

Alacsonyabb harmatponti hőmérséklet szárazabb levegőt jelent, míg magasabb harmatponti hőmérsékletű levegő nedvesebb levegőt jelent.

Harmatpont vs. Abszolút páratartalom

Két teljesen más mennyiségről van szó, viszont mégis arányban áll a tényleges nedvességtartalommal, így mindegyik mennyiség használható szellőztetési célra.

Szellőztetés technikai jelentősége

Ha a fentiek már alaposan átolvasásra kerültek, akkor szinte ebben a bekezdésben nem is kellene semmit mondani, mert egyértelművé vált, hogy a relatív páratartalom alapján nem lehet szellőztetni, ugyanis a szellőztetéssel (levegővel) együtt annak abszolút nedvességtartalmát [grammban] hozzuk be, ami beltérben felmelegedve (télen) vagy lehűlve (nyáron) megváltoztatja a beltér relatív páratartalmát.

Szellőztetési célok, automatizálások esetén minden esetben szükséges kiszámítani a kültéri (beszívott) levegő harmatponti értékét, és azokat kell összehasonlítani, hogy valójában szabad-e szellőztetni.

Amennyiben ERV vagy HRV-n keresztül történik a szellőztetés (pl. kereszt entalpiás szellőztető, ellenáramú szellőztető, hővisszanyerő szellőztető), abban az esetben a kültéri harmatponti hőmérsékletet (vagy abszolút páratartalmat) korrigálni szükséges a befúvási adatokkal, ugyanis a hőcsere folyamán nedvesség kondenzáció és evaporáció is történhet, így a beszívott (kültérből származó) levegő nem azonos tulajdonságokkal fog rendelkezni mint a befúvási (lakás irányába menő friss hőcserélt levegő). Nem véletlen van minden ERV/HRV gépnek csatorna kivezetése, a kondenzátum elvezetésére.

Ha előállt a beszívott (vagy befúvási) harmatpont, illetve a beltéri harmatpont, azok arányából már akár ON/OFF szabályzás, akár arányos szabályzás, vagy PID szabályzás segítségével ventilátor fordulatszám szabályzás valósítható meg. Ha a beszívott levegő harmatpontja 12 °C, a beltéré pedig 13°C, biztosak lehetünk benne, hogy a beszívott levegő szárítani fogja a lakás levegőjét, ha azt szeretnénk.

A szemfülesek észrevehették, hogy ez azt jelenti, hogy igen, valós módon van lehetőség a lakás 60%-os relatív páratartalmú levegőjét szárítani kinti 90%-os relatív páratartalmú levegővel HA annak a levegőnek a hőmérséklete megfelelően alacsony. Példa:

Beltér hőmérséklete: 25°C
Beltér relatív páratartalma: 60% (tehát magas, ezért kell szellőztetni - szárítani)

Kültéri hőmérséklet: 17°C
Kültéri relatív páratartalom: 90%

Ezekből számolható:

Beltér harmatponti hőmérséklete: 16.7°C
Kültér harmatponti hőmérséklete: 15.3°C

Látható, hogy igen, még 90%-os kültéri relatív páratartalom esetén is van lehetőség szárítani a lakást, amennyiben a kültéri beszívott levegő hőmérséklete 17°C, hiszen a harmatponti hőmérséklet így alacsonyabbra adódik, tehát ebből következően alacsonyabb a nedvességtartalma, tehát szárítani fog.

Párásítási célok szintén harmatponti hőmérséklet figyelembevételével valósíthatók meg (üvegházak, vagy télen lakás párásítás), ekkor a két harmatponti hőmérséklet különbség ennek fordítottja, akkor kell szellőztetni párásítási célból, ha a kültéri harmatponti hőmérséklet magasabb mint a beltéri.

Hivatkozások:

- https://www.hobbielektronika.hu/segedprogramok/?prog=harmatpont (Harmatponti hőmérséklet számoló)

- https://www.omnicalculator.com/physics/absolute-humidity (Abszolút páratartalom számoló)