空調加濕器技術概論

一種方法。換言之，即是將液態水汽化成為空氣的組成成份。通稱 “空氣

加濕”。

一. 加濕工程之基本用詞

在進入加濕工程概念前，須先了解相關的專有名詞如下:

1.空氣之組成：一般所謂空氣，是一種氣態混合物，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，

其有時亦被稱作恒久大氣物質。所有其中附著物質，不屬于空氣本質之內，

均稱為污染物。而水蒸汽(濕度)為氣體，與空氣同樣占有空間體積。空氣

中水蒸汽的含量則隨著地區及氣候條件而不同，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)，因此在自然狀況

下，所有空氣皆含有一定量之水蒸汽故實際上并無所謂的干空氣(Dry Air)

存在。然而，干空氣之概念在簡化濕度計算上是非常有用的。

水蒸汽較干空氣為輕，分子量約為其3/5，當強制暖濕空氣從上頭送

至一空間時，應留意此一特性。看得到的水霧，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掉落下來呢?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，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 工程設計而言，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，

甚至包括到相的改變(凝結成液態及固態)，因為水的比熱為1kcal/kg℃，

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

大的能量轉換牽涉其中。這種變化的度量以及對各種空調問題的處理，工

程師有兩項基本定律可以遵循著熱力學與空氣濕度測定法(測濕學)。熱力

學是對熱能轉換及受其影響特質之研究，測濕學是對大氣狀況，尤其是與

空氣相混之水份的測量與研究。

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)：又稱空氣線圖是一份介由熱力學繪制，作

圖而成。便于有關水蒸汽及溫度變化之各種空調問題以作圖方式，簡單的

得到解答。

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

氣是干性或濕性時，所使用之名詞。相對濕度，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

量的空氣中所含的水蒸汽質量。常用單位為kgW/kgA 。

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

份質量。有時亦稱為比濕度(Specific Humidity) 。常用單位為kg/kg Dry

Air。

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

與干空氣質量之此值- ( 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

的干球溫度計所量之溫度。當量測空氣之DB 溫度時，應遮住溫度計之感

溫球以降低直接輻射熱之影響。

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

量之溫度，濕球溫度計為一般之溫度計將感溫球以濕紗布或濕囊包覆而成

之溫度計。欲由濕球溫度計讀到準確值，須以清潔水浸濕紗布，并且在DB

溫度下達近于飽和狀態，且蕊周圍之空氣流速需保持5～10 米/秒(m/s) 之

間實際使用在靜止空氣中時，可在溫度計之上端用絞鏈旋轉以模擬所要求

之流速。當空氣愈干燥，蒸發水份產生的冷卻效果愈多，因此濕球溫度就

會愈低。

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

其數值為黑體表面的均勻溫度，在該溫度下，其表面的輻射強度與所觀察

的平均強度相等。

11.露點(Dew- Point)：當溫度降低時，氣體混合物中水蒸汽開始凝結

的溫度。

12.露點溫度(Dew-Point Temperature)：露點溫度為一種對應于濕度

比例及一定水份空氣線圖之飽和溫度。換言之即水份在— 表面開始凝結之

表面溫度。空氣愈濕，露點溫度愈高。反之空氣愈干，露點溫度愈低。

13.結露：空氣處于非常潮濕狀態，即成為相對濕度100%之飽和空氣。

此狀態下的空氣，只要溫度下降即可看見水滴產生的變化。此種現象稱為

結露，俗稱“冒汗”。剛開始結露的溫度，亦稱為空氣的露點溫度。例如：

從冷藏或冷凍庫取出冰水果或汽水罐，罐子表面出現凝結水珠，此即為結

露；由于罐子周圍潮濕空氣被急速冷卻至露點溫度，水珠因而附著于冰冷

的罐子表面。

14.蒸汽的移動：水蒸汽為一種氣體，亦遵循標準氣體相關定律。如道

爾頓分壓定律— 氣體混合物之總壓力，為各單獨氣體壓力之總和。此代表

在水蒸汽與干空氣混合物中，水蒸汽有其獨立之蒸汽壓力，并會由較高壓

力區向較低壓力區移動。此種移動不受空氣移動影響，但會在相同移動方

向時加速達成。這種特性可利用在設計大空間加濕系統，或具有一組以上

空氣分配系統時。此外，移動速度會受到兩區域間之壓差影響，壓差愈大，

移動速率愈快。這一點在設計供建筑物或建筑物內部空間之加濕系統時至

為重要。因為在使用具有防水建筑材料時，須詳加考慮，以免水份損失或

于結構或隔間材料形成結露，造成對材料之傷害。

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(產生水蒸汽)時，溫度不改變下的能量變化。

對水言，溶融需要每公斤80Kcal ，蒸發需要每公斤539Kcal 。這些數值

是在海平面大氣壓力為準，若壓力改變，其值亦不同。每種物質有不同潛

熱焓。

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

代表改變溫度所需之熱量。此種變化可藉溫度計〝感覺〞或測出。

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

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

氏)。水的比熱為1Kcal/Kg 。

二. 加濕工程之濕度量測

空氣中水份含量是以濕度計測量。濕度計型式甚多，主要為干濕球溫

度計，露點濕度計，尺寸變化濕度計，電導度感知器，電解式與重力式濕

度計。各種型式各有其對不同應用之優點，且幾乎是以完全不同原理設計

而成。

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

溫度使用，為一種*常用來測量建筑物室內、外界空氣、及空氣風管濕度

的方法。

其主要包括兩個溫度感知器；其中一個為干球，而另一個為以棉織物

或棉花等吸水材料包覆之濕球。在使用時，該吸水材料必須為潤濕狀態，

而空氣以每秒鐘5～10 公尺流速通過。由此產生之揮發作用，而將感知器

冷卻，使溫度降低，此溫度稱為熱動態濕球溫度。

（濕球溫度計）

（干球溫度計）

手搖式干濕球溫度計原理相同，由兩個溫度計并列在一只特殊架上，

并附有轉環之把手使其可輕易旋轉。并非利用流動空氣冷卻濕球，而是當

感溫球上的紗布上的清水飽和后，將其快速在空氣中旋轉約一分鐘后，再

讀取DB 及WB 溫度計上的值。此過程需重復數次以記錄*低WB 溫度值。

此種設計在結凍以下溫度甚難達到正確效果。

2.露點濕度計( Dew-Point Hygrometers )：此種設計適用在工業制程

自動系統之高溫研究或遠程監控。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形成者。此表面材料以各種不同設計方式

冷卻。而以在表面上形成可觀察到露點之*高溫度訂為露點溫度再利用此

露點溫度制作圖表，得到空氣中的相對濕度。

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

*常用在空氣近乎不動或滯留的清況，其原理為利用某些感知材料所含水

份變化產生之膨脹或收縮，例如木材，人類毛發，以及合成物如尼龍。這

種設計顯然在校正上有嚴重缺點，但因其能藉連續以筆及旋轉紙盤紀錄而

直接得知相對濕度，或立刻以表上數字看出，故仍常利用。這里所用原理

亦應用在濕度控制器，藉由電機開關促成或中止循環空調或加濕設備。

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

濕度變化呈現高敏感性，但僅局限在濕度較低情況。許多物質隨相對濕度

變化而吸收或放出水份，因此具有相對應之電阻抗改變。導電性感知器即

利用此種特性，量測在一個包括此種物質線路，因濕度改變而產生之電阻

變化。譬如，在塑料板上貼上梳子狀的純金箔膜之極板，表面上涂布堿性

鋰；當周圍空氣的相對濕度一改變，電極間的電阻值即會改變。

5.電解質濕度計(Electrolytic Hygrometers)：電解質濕度計中，空

氣通過內含高效干燥劑(通常為五氧化磷) 之瓶中，使水份被吸收，并成電

解質。在空氣流量不變情況下，電解所需電流可直接解釋成相關濕度程度。

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

量具，操作時必須極度謹慎，并配合特殊設備，從一已知大氣量抽出一小

部分來稱重，由此求出濕度。

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

花費頗高的量具，相當靈敏但需配合特殊設備來取得精密之量測。濕度之

測量是利用特定光源經過濾波玻璃產生特定波長之光波來照射被測物體，

再將被測物體反射或穿透出來的波長與照射前之特定波長作比較后來取得

濕度。

8.α射線濕度計：這是一種花費更高之濕度量具與遠紅外線式相當，

一般使用于微量水份偵測。其優點，放射源使用長效性所以反應快速，敏

感度高，準確性高，適合直接在生產線上使用；缺點，設備昂貴，有放射

線顧慮。