Psychrometrie ist die Wissenschaft, die sich mit den physikalischen Gesetzen von Luft-Wasser-Gemischen beschäftigt.
Bei der Auslegung einer Klimaanlage müssen die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der zu klimatisierenden Luft sowie die gleichen Eigenschaften der Luft bekannt sein, die zur Erzielung des gewünschten Klimatisierungseffekts erforderlich sind. Sobald diese Eigenschaften bekannt sind, kann die Klimatisierungsaufgabe bestimmt werden. Diese Analyse kann mithilfe des psychrometrischen Diagramms durchgeführt werden. Das psychrometrische Diagramm zeigt grafisch mehrere physikalische Eigenschaften der Luft unter einem breiten Spektrum von Bedingungen an. Die Kenntnis der Beziehung dieser Lufteigenschaften hilft bei der Planung und Analyse von Klimaanlagen.
Eigenschaften von Luft
Auf den ersten Blick scheint das psychrometrische Diagramm ein imposantes Liniennetz zu sein. Bei richtiger Anwendung liefert es jedoch wertvolle Informationen über die Eigenschaften der Luft. In dieser Sitzung werden das psychrometrische Diagramm und seine Verwendung bei der Lösung vieler Klimaanlagenprobleme erläutert.
Das psychrometrische Diagramm enthält fünf physikalische Eigenschaften zur Beschreibung der Eigenschaften von Luft:
- Trockenkugeltemperatur
- Feuchtkugeltemperatur
- Taupunkttemperatur
- Relative Luftfeuchtigkeit
- Feuchtigkeitsverhältnis
Trockenkugeltemperatur
Trockenkugeltemperaturen werden von einem gewöhnlichen Thermometer mit Trockenheit abgelesen
Birne.
Feuchtkugeltemperatur
Feuchtkugeltemperaturen werden von einem Thermometer abgelesen, dessen Glühbirne von einem feuchten Docht bedeckt ist. Der Unterschied zwischen der Feuchtkugeltemperatur und der Trockenkugeltemperatur wird durch den Kühleffekt verursacht, der durch die Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Docht entsteht. Dieser Verdunstungseffekt verringert die Temperatur der Glühbirne und damit den Thermometerwert.
Folglich ist der Unterschied zwischen den Messwerten der Trockenkugel- und der Feuchtkugeltemperatur ein Maß für die Trockenheit der Luft. Je trockener die Luft ist, desto größer ist der Unterschied zwischen den Trocken- und Feuchtkugelwerten.
Taupunkttemperatur
Die dritte Eigenschaft, die Taupunkttemperatur, ist die Temperatur, bei der Feuchtigkeit die Luft verlässt und auf Gegenständen kondensiert, genau wie sich Tau auf Gras und Pflanzenblättern bildet.
Wenn die Trockenkugel-, Feuchtkugel- und Taupunkttemperatur gleich sind, ist die Luft gesättigt. Es kann keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen. Wenn die Luft gesättigt ist, verdrängt die in die Luft eindringende Feuchtigkeit die Feuchtigkeit in der Luft. Die verdrängte Feuchtigkeit verlässt die Luft in Form feiner Tröpfchen. Wenn dieser Zustand in der Natur auftritt, spricht man von Nebel.
Relative Luftfeuchtigkeit
Die vierte Eigenschaft, die relative Luftfeuchtigkeit, ist ein Vergleich der Feuchtigkeitsmenge, die eine bestimmte Luftmenge speichern kann, mit der Feuchtigkeitsmenge, die dieselbe Luftmenge bei derselben Trockenkugeltemperatur speichern kann.
Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent ausgedrückt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit beispielsweise 50 % beträgt, enthält sie die Hälfte der Feuchtigkeitsmenge, die bei der bestehenden Trockenkugeltemperatur möglich ist.
Feuchtigkeitsverhältnis
Schließlich beschreibt das Feuchtigkeitsverhältnis das tatsächliche Gewicht von Wasser in einem Luft-Wasserdampf-Gemisch. Mit anderen Worten: Wenn ein Pfund Luft völlig trocken wäre, würde ein Vergleich des Gewichts des Wassers mit dem Gewicht der trockenen Luft das Feuchtigkeitsverhältnis ergeben.
Das Feuchtigkeitsverhältnis kann in Pfund Feuchtigkeit pro Pfund trockener Luft oder in Körnern Feuchtigkeit pro Pfund trockener Luft ausgedrückt werden. Ein Pfund enthält 7000 Körner Wasser. Um die Größe dieser Maßeinheiten zu verstehen: Auf Meereshöhe nimmt ein Pfund Luft mit einer Temperatur von 70 °F etwa 13,5 Kubikfuß ein, und ein Körnchen Wasser in dieser Luft wiegt etwa zweitausendstel (0,002) Unzen.
Wenn zwei dieser fünf Eigenschaften der Luft bekannt sind, können die anderen drei schnell aus dem psychrometrischen Diagramm bestimmt werden.
Beispiel
Nehmen wir zum Beispiel an, dass im Sommer eine Trockentemperatur von 95 °F herrscht
und 78°F Feuchtkugel.
- 95 °F Trockenkugel (DB)
- 78°F Feuchtkugel (WB)
Was ist die relative Luftfeuchtigkeit, das Feuchtigkeitsverhältnis und der Taupunkt?
Nur ein Punkt auf dem psychrometrischen Diagramm repräsentiert Luft mit beiden Bedingungen. Dieser Punkt befindet sich dort, wo sich die vertikalen Linien der Trockentemperaturtemperatur von 95 °F (DB) und die diagonalen Temperaturlinien der Feuchttemperaturlinie von 78 °F (WB) schneiden.
Von diesem Schnittpunkt aus können die übrigen drei Lufteigenschaften aus der Karte abgelesen werden. Sowohl die Taupunkt- als auch die Feuchtigkeitsverhältnislinie verlaufen horizontal und die Werte werden auf der rechten Seite des Diagramms angezeigt. In diesem Beispiel beträgt das Feuchtigkeitsverhältnis etwa 118 Körner Feuchtigkeit pro Pfund trockener Luft und die Taupunkttemperatur beträgt etwa 72 °F.
Beachten Sie, dass der Schnittpunkt zwischen zwei Kurven der relativen Luftfeuchtigkeit liegt: 40 % und 50 %. Durch Interpolation beträgt die relative Luftfeuchtigkeit unter diesen Bedingungen etwa 47 %.
