空調(diào)加濕器技術(shù)概論

一種方法。換言之，即是將液態(tài)水汽化成為空氣的組成成份。通稱(chēng) “空氣

加濕”。

一. 加濕工程之基本用詞

在進(jìn)入加濕工程概念前，須先了解相關(guān)的專(zhuān)有名詞如下:

1.空氣之組成：一般所謂空氣，是一種氣態(tài)混合物，包括了氮，氧，

二氧化碳，水蒸汽(濕度)，幾種惰性氣體，以及少量臭氧與微粒固體物質(zhì)，

其有時(shí)亦被稱(chēng)作恒久大氣物質(zhì)。所有其中附著物質(zhì)，不屬于空氣本質(zhì)之內(nèi)，

均稱(chēng)為污染物。而水蒸汽(濕度)為氣體，與空氣同樣占有空間體積?？諝?/span>

中水蒸汽的含量則隨著地區(qū)及氣候條件而不同，故大氣濕度在接近水大量

聚集處*高(如下雨前后)，而干燥處則較低 (如沙漠區(qū))，因此在自然狀況

下，所有空氣皆含有一定量之水蒸汽故實(shí)際上并無(wú)所謂的干空氣(Dry Air)

存在。然而，干空氣之概念在簡(jiǎn)化濕度計(jì)算上是非常有用的。

水蒸汽較干空氣為輕，分子量約為其3/5，當(dāng)強(qiáng)制暖濕空氣從上頭送

至一空間時(shí)，應(yīng)留意此一特性?？吹玫降乃F，如天上的云，都是由超微

粒水滴(非水蒸汽)所組成，既然水重于空氣為何云朵不會(huì)掉落下來(lái)呢?原因

是云中的每一超微粒水滴均被一層薄水蒸汽包圍起來(lái)，這層薄水蒸汽正提

供足以讓水滴停留在空中所需之浮力。

就HVAC 工程設(shè)計(jì)而言，空氣僅被視為由干空氣和水蒸汽兩成份所組

成。干空氣(Dry Air) 主要由氮(約78%體積)及氧(約20.9%)組成，剩下為

二氧化碳及其它稀有氣體，氦，氖，氬等共同所組成。干空氣由于比熱很

低約0.3105～0.3210 kcal/m3 ℃，而1m3 之空氣約重1.28kg 。所以，

熱焓比較不隨空氣溫度升降變化。然而，水蒸汽卻是與溫度變化息息相關(guān)，

甚至包括到相的改變(凝結(jié)成液態(tài)及固態(tài))，因?yàn)樗谋葻釣?/span>1kcal/kg℃，

蒸發(fā)潛熱為586kcal/kg ( 在20℃一大氣壓下)。在這種相的變化，即有很

大的能量轉(zhuǎn)換牽涉其中。這種變化的度量以及對(duì)各種空調(diào)問(wèn)題的處理，工

程師有兩項(xiàng)基本定律可以遵循著熱力學(xué)與空氣濕度測(cè)定法(測(cè)濕學(xué))。熱力

學(xué)是對(duì)熱能轉(zhuǎn)換及受其影響特質(zhì)之研究，測(cè)濕學(xué)是對(duì)大氣狀況，尤其是與

空氣相混之水份的測(cè)量與研究。

2.道爾頓分壓定律：意指

A. 混合物中之任一氣體之分壓與該氣體單獨(dú)充滿于相同空中之壓力

相等

B.混合物之總壓力等于各組氣體壓力之總和(Pa=P1+P2+P3+ ……)。

C. 水蒸汽(濕度)為氣體，與干空氣同樣占有相同的空間體積，所以空

氣為氣體及水蒸汽之物性混合物故同樣遵守道爾頓分壓定律。

3.焓濕圖(Psychrometric)：又稱(chēng)空氣線圖是一份介由熱力學(xué)繪制，作

圖而成。便于有關(guān)水蒸汽及溫度變化之各種空調(diào)問(wèn)題以作圖方式，簡(jiǎn)單的

得到解答。

4.相對(duì)濕度 (Relative Humidity)：在一定溫度及壓力下，要描述空

氣是干性或濕性時(shí)，所使用之名詞。相對(duì)濕度，此一單位表示出一固定溫

度下，空氣中存在之水份量對(duì)空氣中可以存在之水份量的比例，一般用百

分比表示。

5.**濕度(Absolute Humidity)：濕度的一種表示方式。即每公斤質(zhì)

量的空氣中所含的水蒸汽質(zhì)量。常用單位為kgW/kgA 。

6.濕度比(Humidity Ratio)：濕空氣中單位質(zhì)量的干空氣里所含的水

份質(zhì)量。有時(shí)亦稱(chēng)為比濕度(Specific Humidity) 。常用單位為kg/kg Dry

Air。

7.含水率 (Specific Humidity)：又稱(chēng)比濕度。濕空氣中水蒸汽質(zhì)量

與干空氣質(zhì)量之此值- ( 皆以公斤(Kg) 為單位)，所以單位為kg/Kg 干空

氣。

8.干球溫度 (Dry Bulb Temperature)：空氣之干球(DB) 溫度為普通

的干球溫度計(jì)所量之溫度。當(dāng)量測(cè)空氣之DB 溫度時(shí)，應(yīng)遮住溫度計(jì)之感

溫球以降低直接輻射熱之影響。

9.濕球溫度(Wet Bulb Temperature)：濕球(WB) 溫度為濕球溫度計(jì)所

量之溫度，濕球溫度計(jì)為一般之溫度計(jì)將感溫球以濕紗布或濕囊包覆而成

之溫度計(jì)。欲由濕球溫度計(jì)讀到準(zhǔn)確值，須以清潔水浸濕紗布，并且在DB

溫度下達(dá)近于飽和狀態(tài)，且蕊周?chē)諝饬魉傩璞３?/span>5～10 米/秒(m/s) 之

間實(shí)際使用在靜止空氣中時(shí)，可在溫度計(jì)之上端用絞鏈旋轉(zhuǎn)以模擬所要求

之流速。當(dāng)空氣愈干燥，蒸發(fā)水份產(chǎn)生的冷卻效果愈多，因此濕球溫度就

會(huì)愈低。

10.平均輻射溫度(Mean Radiant Temperature)：環(huán)境的平均黑體溫度，

其數(shù)值為黑體表面的均勻溫度，在該溫度下，其表面的輻射強(qiáng)度與所觀察

的平均強(qiáng)度相等。

11.露點(diǎn)(Dew- Point)：當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體混合物中水蒸汽開(kāi)始凝結(jié)

的溫度。

12.露點(diǎn)溫度(Dew-Point Temperature)：露點(diǎn)溫度為一種對(duì)應(yīng)于濕度

比例及一定水份空氣線圖之飽和溫度。換言之即水份在— 表面開(kāi)始凝結(jié)之

表面溫度?？諝庥鷿?，露點(diǎn)溫度愈高。反之空氣愈干，露點(diǎn)溫度愈低。

13.結(jié)露：空氣處于非常潮濕狀態(tài)，即成為相對(duì)濕度100%之飽和空氣。

此狀態(tài)下的空氣，只要溫度下降即可看見(jiàn)水滴產(chǎn)生的變化。此種現(xiàn)象稱(chēng)為

結(jié)露，俗稱(chēng)“冒汗”。剛開(kāi)始結(jié)露的溫度，亦稱(chēng)為空氣的露點(diǎn)溫度。例如：

從冷藏或冷凍庫(kù)取出冰水果或汽水罐，罐子表面出現(xiàn)凝結(jié)水珠，此即為結(jié)

露；由于罐子周?chē)睗窨諝獗患彼倮鋮s至露點(diǎn)溫度，水珠因而附著于冰冷

的罐子表面。

14.蒸汽的移動(dòng)：水蒸汽為一種氣體，亦遵循標(biāo)準(zhǔn)氣體相關(guān)定律。如道

爾頓分壓定律— 氣體混合物之總壓力，為各單獨(dú)氣體壓力之總和。此代表

在水蒸汽與干空氣混合物中，水蒸汽有其獨(dú)立之蒸汽壓力，并會(huì)由較高壓

力區(qū)向較低壓力區(qū)移動(dòng)。此種移動(dòng)不受空氣移動(dòng)影響，但會(huì)在相同移動(dòng)方

向時(shí)加速達(dá)成。這種特性可利用在設(shè)計(jì)大空間加濕系統(tǒng)，或具有一組以上

空氣分配系統(tǒng)時(shí)。此外，移動(dòng)速度會(huì)受到兩區(qū)域間之壓差影響，壓差愈大，

移動(dòng)速率愈快。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)供建筑物或建筑物內(nèi)部空間之加濕系統(tǒng)時(shí)至

為重要。因?yàn)樵谑褂镁哂蟹浪ㄖ牧蠒r(shí)，須詳加考慮，以免水份損失或

于結(jié)構(gòu)或隔間材料形成結(jié)露，造成對(duì)材料之傷害。

15.潛熱( Latent Heat )：〝潛〞代表〝隱藏〞，HVAC 的用法是指〝

相變化〞即溶化或凝固或蒸發(fā)(產(chǎn)生水蒸汽)時(shí)，溫度不改變下的能量變化。

對(duì)水言，溶融需要每公斤80Kcal ，蒸發(fā)需要每公斤539Kcal 。這些數(shù)值

是在海平面大氣壓力為準(zhǔn)，若壓力改變，其值亦不同。每種物質(zhì)有不同潛

熱焓。

16.顯熱( Sensible Heat )：〝顯〞代表〝可感覺(jué)〞。HVAC 用法上，

代表改變溫度所需之熱量。此種變化可藉溫度計(jì)〝感覺(jué)〞或測(cè)出。

17.比熱( Specific Heat )：指的是每單位質(zhì)量溫度變化一度所需熱

量。常用單位為BTU/Lb，每磅BTU 數(shù)(華氏)；或Kcal/Kg 每公斤千卡數(shù)(攝

氏)。水的比熱為1Kcal/Kg 。

二. 加濕工程之濕度量測(cè)

空氣中水份含量是以濕度計(jì)測(cè)量。濕度計(jì)型式甚多，主要為干濕球溫

度計(jì)，露點(diǎn)濕度計(jì)，尺寸變化濕度計(jì)，電導(dǎo)度感知器，電解式與重力式濕

度計(jì)。各種型式各有其對(duì)不同應(yīng)用之優(yōu)點(diǎn)，且?guī)缀跏且酝耆煌碓O(shè)計(jì)

而成。

1.干濕球溫度計(jì)( Psychrometers )：干濕球溫度計(jì)能在0℃到260℃

溫度使用，為一種*常用來(lái)測(cè)量建筑物室內(nèi)、外界空氣、及空氣風(fēng)管濕度

的方法。

其主要包括兩個(gè)溫度感知器；其中一個(gè)為干球，而另一個(gè)為以棉織物

或棉花等吸水材料包覆之濕球。在使用時(shí)，該吸水材料必須為潤(rùn)濕狀態(tài)，

而空氣以每秒鐘5～10 公尺流速通過(guò)。由此產(chǎn)生之揮發(fā)作用，而將感知器

冷卻，使溫度降低，此溫度稱(chēng)為熱動(dòng)態(tài)濕球溫度。

（濕球溫度計(jì)）

（干球溫度計(jì)）

手搖式干濕球溫度計(jì)原理相同，由兩個(gè)溫度計(jì)并列在一只特殊架上，

并附有轉(zhuǎn)環(huán)之把手使其可輕易旋轉(zhuǎn)。并非利用流動(dòng)空氣冷卻濕球，而是當(dāng)

感溫球上的紗布上的清水飽和后，將其快速在空氣中旋轉(zhuǎn)約一分鐘后，再

讀取DB 及WB 溫度計(jì)上的值。此過(guò)程需重復(fù)數(shù)次以記錄*低WB 溫度值。

此種設(shè)計(jì)在結(jié)凍以下溫度甚難達(dá)到正確效果。

2.露點(diǎn)濕度計(jì)( Dew-Point Hygrometers )：此種設(shè)計(jì)適用在工業(yè)制程

自動(dòng)系統(tǒng)之高溫研究或遠(yuǎn)程監(jiān)控。其系利用一面鏡子或任何其它一種明亮

表面，易于在其表面觀察到露點(diǎn)形成者。此表面材料以各種不同設(shè)計(jì)方式

冷卻。而以在表面上形成可觀察到露點(diǎn)之*高溫度訂為露點(diǎn)溫度再利用此

露點(diǎn)溫度制作圖表，得到空氣中的相對(duì)濕度。

3.尺寸變化濕度計(jì)( Dimensional Change Hygrometers )：此種設(shè)計(jì)

*常用在空氣近乎不動(dòng)或滯留的清況，其原理為利用某些感知材料所含水

份變化產(chǎn)生之膨脹或收縮，例如木材，人類(lèi)毛發(fā)，以及合成物如尼龍。這

種設(shè)計(jì)顯然在校正上有嚴(yán)重缺點(diǎn)，但因其能藉連續(xù)以筆及旋轉(zhuǎn)紙盤(pán)紀(jì)錄而

直接得知相對(duì)濕度，或立刻以表上數(shù)字看出，故仍常利用。這里所用原理

亦應(yīng)用在濕度控制器，藉由電機(jī)開(kāi)關(guān)促成或中止循環(huán)空調(diào)或加濕設(shè)備。

4.導(dǎo)電性感知器( Electrical Conductivity Sensors )：此種裝置對(duì)

濕度變化呈現(xiàn)高敏感性，但僅局限在濕度較低情況。許多物質(zhì)隨相對(duì)濕度

變化而吸收或放出水份，因此具有相對(duì)應(yīng)之電阻抗改變。導(dǎo)電性感知器即

利用此種特性，量測(cè)在一個(gè)包括此種物質(zhì)線路，因濕度改變而產(chǎn)生之電阻

變化。譬如，在塑料板上貼上梳子狀的純金箔膜之極板，表面上涂布?jí)A性

鋰；當(dāng)周?chē)諝獾南鄬?duì)濕度一改變，電極間的電阻值即會(huì)改變。

5.電解質(zhì)濕度計(jì)(Electrolytic Hygrometers)：電解質(zhì)濕度計(jì)中，空

氣通過(guò)內(nèi)含高效干燥劑(通常為五氧化磷) 之瓶中，使水份被吸收，并成電

解質(zhì)。在空氣流量不變情況下，電解所需電流可直接解釋成相關(guān)濕度程度。

6.重力式濕度計(jì)(Gravitometer Hygrometers)：這是一種花費(fèi)甚高的

量具，操作時(shí)必須極度謹(jǐn)慎，并配合特殊設(shè)備，從一已知大氣量抽出一小

部分來(lái)稱(chēng)重，由此求出濕度。

7.遠(yuǎn)紅外線吸收濕度計(jì)( Infrared Absorption Hygrometer )：為一

花費(fèi)頗高的量具，相當(dāng)靈敏但需配合特殊設(shè)備來(lái)取得精密之量測(cè)。濕度之

測(cè)量是利用特定光源經(jīng)過(guò)濾波玻璃產(chǎn)生特定波長(zhǎng)之光波來(lái)照射被測(cè)物體，

再將被測(cè)物體反射或穿透出來(lái)的波長(zhǎng)與照射前之特定波長(zhǎng)作比較后來(lái)取得

濕度。

8.α射線濕度計(jì)：這是一種花費(fèi)更高之濕度量具與遠(yuǎn)紅外線式相當(dāng)，

一般使用于微量水份偵測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)，放射源使用長(zhǎng)效性所以反應(yīng)快速，敏

感度高，準(zhǔn)確性高，適合直接在生產(chǎn)線上使用；缺點(diǎn)，設(shè)備昂貴，有放射

線顧慮。