相對濕度是一個百分位比例,它描述了空氣容納水分的飽和程度,在焓濕圖上,空氣的相對濕度狀態位置反映了它與飽和濕度線的接近程度。
定義:
相對濕度是在一定溫度下,空氣中的水蒸氣分壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣分壓力的比值。
當我們討論濕度的時候,一定要區分相對濕度與絕對濕度*,空氣在不同的溫度可以吸收不同量的水分。一般來說,溫度越高,空氣可以吸收的水分就越多。此外,每個溫度都對應一個不能夠再吸收更多水分的特定的點,這個點就是飽和點或者露點,在這個點開始發生凝露。與相對濕度對比來說,絕對濕度*描述的是空氣中含有的精確的水分含量,是每含有1kg干空氣的濕空氣里含有的水蒸氣含量,單位是 g/kg 或 kg/kg。
*此處的絕對濕度并非指水蒸氣的密度,英語文獻稱之為absolute humidity,在中國相關教材里指的是含濕量。
相對濕度對工業生產的重要性
當空氣相對濕度低于40%,生產環境里容易發生靜電釋放(ESD),會對生產工藝造成影響甚至事故。在沒有加濕的情況下,空氣中的水分含量也即含濕量是保持不變的,對空氣加熱時會導致相對濕度降低。對于材料的研發,生產,儲存與維護而言,合適的相對濕度是非常必要的,多數生產環境至少需要40%到60%的濕度,在煙草,化纖等生產環境,經常需要70%甚至更高的相對濕度。
相對濕度與人體舒適度
由于干燥空氣總是會吸收更多的水分,也會從周圍環境中吸收水分,這也包括身在其中的人。這會導致很多癥狀諸如皮膚發癢,眼睛灼痛,頭疼以及疲勞等等。以舒適的角度而言理想的空氣溫度在20°C 到25°C 之間,空氣濕度范圍在40%到60%之間。
房間空氣濕度變化舉例:
在夏季:如果室外溫度是20℃,相對濕度是53%,那么空氣含濕量大約為7.7 g/kg。而在房間里,因為開窗通風,房間里引入的新空氣的含濕量與室外相同,在不考慮人體或其他設施散濕的條件下,房間里空氣的含濕量也是 7.7 g/kg,當不開啟空調等設備,房間里的溫度也和室外是一致的,因此相對濕度也和室外同樣是53%,是非常舒適的環境。
在冬季:如果室外溫度是0℃,相對濕度是53%,那么空氣含濕量大約為 2g/kg。在房間里,空氣的初始含濕量與室外空氣是相同的,為了居住舒適需要開啟供暖系統,假如房間溫度升至20℃,空氣的含濕量是保持不變的,然而相對濕度會下降到14%,雖然人體會散濕,烹飪和淋浴都可以增加室內空氣濕度,但是增加程度有限。這也就是為什么在冬季,尤其是在北方地區需要開啟加濕器的原因。
空氣濕度與健康
在相對濕度低于30%時,人們經常會出現脫水的跡象,例如在冬季供暖時便可發生類似情況。這將導致呼吸道黏膜過干,不能夠迅速將灰塵,污垢和病原體排出呼吸道。如果這些物質在呼吸道停留較長時間,將會增加發生呼吸道疾病的風險。典型的后果有諸如咳嗽,支氣管炎,感冒,鼻竇炎等等。在40%-60%的最佳相對濕度范圍內,由不良微生物引起的危害以及特定疾病癥狀的發生率最小。
當相對濕度低于35%,衣物,地毯,家具等會變得干燥而易于生成灰塵。散熱器上的灰塵受熱碳化可以釋放出氨和其他刺激呼吸器官的氣體。此外,各種合成材料在干燥空氣中會帶電因而可以聚集更多的塵埃顆粒。
上呼吸道黏膜過于干燥可以導致這些器官受損,呼吸道黏膜具備多重自我保護機制,接觸刺激性氣體后,呼吸道平滑肌可以收縮,通過咳嗽和噴嚏來減少有毒氣體的侵入。呼吸道也可以分泌黏液用來粘附異物,呼吸道黏膜纖毛的擺動可以排出有害物質,形成痰液后排出體外。而一旦空氣過于干燥,呼吸道黏膜的自我保護機制將會受到很大影響,從而會影響人體健康。
吸濕材料/ 工業
所有的吸濕材料都會力求濕度平衡。當環境空氣濕度保持保持一定時間后,材料會達到吸收或排出水分的平衡狀態。我們的環境中的大量物質都或多或少的含有水分,比較而言,吸濕材料更引人關注,因為其含水量是基于環境空氣的相對濕度。