本文发表在 rolia.net 枫下论坛冬季干燥与加湿

1． 什么是湿度：
表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度。
2． 关于空气与湿度的综述：
空气的温度越高，它容纳水蒸气的能力就越高。
假如饱和的空气的温度降低到露点以下和空气中有凝结核（比如雾剂）的话（在自然界一般总有凝结核存在），空气中的水就会凝结。云、窗户玻璃和其它冷的表面上的凝结水、露和雾、人在冷空气中哈出的汽等等许多现象就是这样形成的。空气中水蒸气的溶解量随温度不同而变化。一立方米空气可以在10摄氏度下溶解9.41克水，在30摄氏度下溶解30.38克水。
3． 绝对湿度与相对湿度：
绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。绝对湿度只有与温度一起才有意义，因为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化，在不同的高度中绝对湿度也不同，因为随着高度的变化空气的体积变化。但绝对湿度越靠近最高湿度，它随高度的变化就越小。

相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。相对湿度为100%的空气是饱和的空气。相对湿度是50%的空气含有达到同温度的空气的饱和点的一半的水蒸气。相对湿度超过100%的空气中的水蒸气一般凝结出来。随着温度的增高空气中可以含的水就越多，也就是说，在同样多的水蒸气的情况下温度升高相对湿度就会降低。因此在提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。通过相对湿度和温度也可以计算出露点。

4. 生活中的湿度指的是相对湿度。
空气的湿度与呼吸之间的关系非常紧密。在一定的湿度下氧气比较容易通过肺泡进入血液。一般人在45-55%的相对湿度下感觉最舒适。过热而不通风的房间里的相对湿度一般比较低，这可能对皮肤不良和对粘膜有刺激作用。湿度过高影响人调节体温的排汗功能，人会感到闷热。总的来说人在高温但低湿度的情况下（比如沙漠）比在温度不太高但湿度很高的情况下（比如雨林）的感觉要好。

5.相对湿度（Relative Humidity,以下简称RH）低的不良影响：
首先是人体皮肤干燥，引发不适（如皮肤痒）。其次是干燥空气刺激人的口腔和鼻粘膜，会使感到口干，呼吸不适。另外，干燥的房屋中空气尘埃较多，更容易被人吸入而导致呼吸系统疾病，也给了病毒传染人体提供了可乘之机。还有就是电器容易产生静电等问题。

6.加湿
加拿大的冬季漫长而寒冷，这种气候条件下，房屋内会十分干燥，给生活带来很大不良影响。因此如何保证良好的室内湿度很受人们关注，与湿度控制相关的产品和市场也就由此产生了。
加拿大人普通使用的加湿设备大体有两种，一种是Portable Humidifier,这种加湿机本身体积小，可随时移动位置，因此一般做为辅助或局部加湿。其优点是投资少，不需专业安装。体积小，加湿区域灵活。缺点是加湿能力小，只能进行局部加湿。工作时噪声问题突出。寿命有限。第二种是Central Humidifier.这种加湿机一般安装到暖炉通风系统上，与暖炉一起工作才能达到加湿的效果。其优点是加湿能力和效果显著，可以同时加湿整个房屋。无噪声，维护简单，寿命长（一般十年以上）。缺点是系统安装较复杂，一般要专业人士进行安装。投资较大，运行成本较高。另外它是依赖于暖炉才能同步工作，因此只有安装了暖炉及相应的供风系统的房屋才能使用这种加湿设备。
7.关于Central Humidifier（以下简称CH）
因为大多数加拿大人都是居住在House里，只有少数人住Condo 或Apartment,因此本文重点介绍一下 CH.
CH类型：主要两种，一种是早期设计的产品，叫Drumatic Humidifier(DH)，即鼓式加湿机。其主要特征是其蒸发器采用可旋转的滚桶式蒸发器，介质是采用海棉。其优点是省水，结构简单，造价低，较便宜。缺点是加湿能力和效率比较差，易引发霉菌等有害物传播。现在市场还有这类产品，但市场占有量逐步下降，有被后者取代的趋势。因此本文重点介绍后一种，即Flow Through Bypass Central Humidifier（以下简称FBCH）.从其英文名字来看比较复杂，下面详细介绍之后就比较好理解了。

结构及工作原理：
FBCH的结构并不复杂， 一般由以下几部分组成：供水和排水管，进/出风道，湿度控制器，电磁阀门（SV），蒸发器，120/24V变压器，壳体。总重量不过20lb.

FBCH使用的水就是自来水（冷），一般用saddle valve（一种特制的轻便水阀）和1/4’’塑料或铜管连接。排水管是1/2’’或3/8’’塑料透明普通水管。进/出风道是直径为6’’的塑料或foil flexible pipe. 电源使用110V，由其自带的变压器转换成24V。湿度控制器（Humidistat）是厂家特制的，控制FBCH的ON/OFF，同时可以调节湿度设定，范围一般为0-80%.蒸发器在壳体内，为铝制网状，尺寸因capacity而不同。壳体由可耐高温的合成塑料制成。

工作原理：FBCH与暖炉的电路控制是联锁的。只有暖炉工作时，FBCH才能正常工作。这一点是FBCH的重要特征。当暖炉启动，FBCH在ON的状态时，暖炉控制FBCH开始工作，即打开FBCH里的电磁阀门（SV），这时水自入水阀及管路经SV进入FBCH的蒸发器。与此同时，入风管道自暖炉上部供风管道导入的热空气穿过蒸发器，使蒸发器上的水被蒸发，被蒸发后的空气直接进入暖炉的回风管道，这样被加湿的空气与室内空气混和，通过暖炉供风同时进入各房间。（这就是bypass的来历，用于蒸发水的热空气来自于暖炉的supply air，而含水分的空气回流暖炉的回风管道，整个气流相当于小部分地bypass了暖炉的供风和回风）而过剩的水由排水管排入下水道（这就是flow through的来历，水是通过蒸发器，一部被蒸发，剩余部分掉）。当湿度达到湿度控制器(Humidistat)设定值时，SV被关闭，水流停止，FBCH停止工作，然后随着湿度下降或暖炉的下一次启动，FBCH再次重新启动。

湿度设定
对比不同厂家的技术说明，发现湿度设定的建议值是一样的。如下表所示。


Outdoor Temperature Recommended Humidity Controller setting(%)
F C
-20 -29 15
-10 -23 20
0 -18 25
+10 -12 30
+20 -7 35
>+20 >-7 40

厂家采用相同的RH设置说明几个问题：一是这个设置是经过科学研究的，是科学的，可靠的。二是采用统一的工业标准，实现不同厂家在技术，设计，制造，维护，修理等诸多环节的兼容性，达到降低成本，扩大市场的目的。但是，本人在实践中发现一个问题，这个问题曾经困扰过自己很长一段时间，那就是有的用户来电反映湿度不够，询问能否再提高一些湿度。这个要求是合理的，但却又是我无能为力的，因为作为一个技师，能够做的只是按照厂家的安装及技术说明进行正确的安装和设置，根本没有能力改变其既定的技术参数。后来反复思考，略有所悟，借此机会，一并做一下解释。

首先，从厂家角度来看湿度，它们大致考虑几个方面。一是科学研究的成果。科学技术是当然的第一因素，不必多解释。二是商业风险的控制。他们设计制造出大多数人认可的产品就行，甚至采取比较保守的数据来设计制造。要知道，湿度过高，同样会损伤房屋。而湿度偏低一点，并不会造成多大损伤。另外，是市场反馈和产品改进的延迟效应。任何产品的完善都要一个相当长的周期，短的一两年，长的几十年。

其次，湿度高低依个人感受不同而不同。有的人喜欢高一些，有的人喜欢低一些。因此对湿度的要求因人而异。同时我们要注意的是，CH是与暖炉一起工作的，因此暖炉对CH是有直接影响的。比如暖炉的供风温度（T）高低，直接影响CH蒸发器的工作效果。T越高，蒸发效果越好。反之就会比较差。而T不是CH能控制的，是暖炉自身的问题。顺便深入一下T的问题。

供风温度（T）就是经暖炉换热器加热后将被送入各房间的空气温度。这个T是暖炉工作决定的。影响T的因素主要有：
一是温控器（thermostat）的设置，是人为的。有的人喜热，设置23-25C。有的人喜温，设20-21C。有的人喜凉，设18C。当然有人为了节约，将温度设得很低。Thermostat温度设置越高，越有利于CH发挥效能。反之则差。
二是暖炉供风系统自身影响。暖炉供风系统由风机，供风管道和回风管道组成。风机是整个系统的核心和动力。如果风机转速过高，气流速度快，供风温度就会下降。这对于供热的有好处的，不会导致系统过热，同时加快了供热速度（当然噪声也大一些）。而对于CH是不利的。另外，不同厂家设计的暖炉，供风温度和压力是有差异的。这也会影响T，进而影响到CH。

最后一点，现存CH设计存在问题。这是笔者个人的看法。因为尽管上面分析了诸多外因，影响CH工作效率。但如果CH在自身设计上考虑的更周密一些，问题可能会解决，当然前提是有付出一定的代价。笔者认为，CH可以做如此改进。
一是增加CH入风管的直径，比如由现在的6’’增加到7’’。通过增加风流量来提高蒸发效率。但代价是更多的暖炉供风流量被bypass用于加湿。
二是CH入水管接热水而不是冷水。厂家安装说明书上指出冷热水均可，但常识告诉我们，热水肯定比冷水更容易被蒸发。可大多数用户不愿意让热水白白流掉。作为笔者也不愿意，因为热水的流失不但浪费水，而且浪费能源，很不经济，对用户来讲成本也太高了。与其用热水，不如将thermostat温度高来得更实惠。
三是改进蒸发器。现有蒸发器设计和制造都比较粗糙，没有形成理想的水幕。代价是蒸发的制造成本上升。但完全值得。

当然，以上谈到的CH是大多数人选择的低端型号CH，高端的产品也有一些，但价格比较高。我想厂家之所以开发这种高端产品，主要就是解决低端产品加湿不足的这个问题。这些高端的产品就是所谓的Power Humidifer（PH）。与其它低端CH的主要区别是其内部加装了一个风扇，用增大气流量的办法提高蒸发效率。下面的URL介绍的是GeneralAire PH.有兴趣的朋友可以自己下载资料作一下研究对比.
http://www.generalaire.com/catalog/categories/585-Elite/items/8558-Model_1000_Humidifier

Honeywell也有类似的产品，结构和原理基本相同。

http://yourhome.honeywell.com/Consumer/Cultures/en-US/Products/Humidifiers/Humidifiers/Professionally-Installed/Steam/Default.htm
以上是笔者结合多年的实践经验，参考一些技术资料撰写的科普性论文，有错误之处，敬请指教。如有转载者，请注明，谢谢。）
附: CH安装实物图。
http://gastechshawn.blog.sohu.com/72930670.html



作者：Gastech Shawn更多精彩文章及讨论，请光临枫下论坛 rolia.net