加湿器适用面积计算方法的研究
刘开
【摘 要】加湿器作为常用家庭电器,普及率已经很高.我国北方空气干燥,尤其在冬天的供暖季和夏天的空调房内,相对湿度普遍偏低.加湿器成为改善环境舒适性重要的手段之一.适用面积在消费者购买时关注度较高,但现有加湿器国家标准中对适用面积并没有给出相关的计算方法.本文通过理论推导及参考国外计算方法,结合我国实际使用情况对加湿器的适用面积进行了探讨,并给出了家用加湿器适用面积的计算方法.本文可为加湿器国标修订和消费者购买提供指导和参考.
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】2页(P36-37)
【关键词】加湿器;适用面积;换气率
【作 者】刘开
【作者单位】中国家用电器研究院,国家家用电器质量监督检验中心 北京 100053
【正文语种】中 文
加湿器是增加室内空气湿度的器具，要计算一个固定加湿量的加湿器的适用面积（或者计算一个固定面积的房间需要的必要加湿量），首先考虑室内水蒸气的量M随时间变化的平衡公式：
其中，
Q—加湿量（l/hr，水密度假定为1kg/l）；
S—房间面积；
h—房间高度，2.4m；
Xi—室内绝对湿度（kg/kg）；
Vi—室内空气比容（m3/kg）；
X0—室外绝对湿度（kg/kg）；
V0—室外空气比容（m3/kg）；
n—换气率；
W—室内湿度损耗，室内墙壁，地板，天花板等的吸湿速度（kg/hr或l/hr）；
E—室内湿度源，单位时间产生的水气量，由于室内活动如洗漱，洗碗，洗衣等导致。
在有加湿器的情况下，室内湿度达到平衡状态（50%，T=25℃），此时。
在近似计算中，忽略室内湿度源和室内湿度损耗的影响，即E-W=0；故，
则：
室内目标温度23℃，目标湿度50%，根据焓湿图，此状态下：
室内绝对湿度Xi=0.0087kg/kg，
室内空气比容为Vi=0.8508m3/kg。
室外空气状态是变量，以北方寒冷干燥（最需要加湿）的典型城市北京为例，从国家气象信息中心得到的北京1981至2010年的月度平均温度及相对湿度数据如图1。
从图1可以将室外气象状态其分为3类：
（1）高绝对湿度季节（不需要加湿）：温度较高，湿度较高的季节，如5-9月份，气温普遍在20℃以上，相对湿度>50%。
（2）过渡季节（需要少量加湿）：温度较低或相对湿度中某一个值较低的季节，如4，10月份。
（3）低绝对湿度季节（需要大量加湿）：温度及相对湿度均较低的季节，如11-3月份。
以过渡季节的平均值（平均温度14.15℃，平均RH51%）计算，
室外绝对湿度X0=0.0051kg/kg；
室外空气比容V0=0.8206m3/kg；
以低绝对湿度季节的平均值（平均温度1.4℃，平均RH44.6%）计算，
室外绝对湿度X0=0.0019kg/kg；
室外空气比容V0=0.78m3/kg；
换气率取n=0.6hr-1。
以一台加湿量为0.5l/hr的加湿器为例，在上述北京过渡季节条件下，其可适用的房间大小为：
在上述北京低绝对湿度季节条件下，其可适用的房间大小为：
4.1　AHAM（美国加湿器标准）
选择合适加湿量的加湿器需考虑的因素包括：
（1）房间面积（A），单位是ft2；
（2）房间体积（V），假设房间高度为8 feet，V=8A；
（3）换气率（R），每小时的房间换气次数：
A 密封较好房间：0.5hr-1。
B 一般房间：1hr-1。
C 密封较差房间：1.5hr-1。
（4）室内条件下的湿度比例（Wi），指的是室内单位质量空气中的水气质量，例如：70F（21.1C），30%RH的该值为0.0054 (根据ASHRAE焓湿图)；
（5）室外条件下的湿度比例（Wo）；
A 密封较好房间：0.0009，8F（-17.8C），70%RH。
B 一般房间：0.0022，26F（-6.7C），70%RH。
C 密封较差房间：0.0031，36F（-2.2C），70%RH。
注意：以上参数的选择考虑避免过加湿，温度点为在相应房间内窗户开始出现结露的温度
点。
（6）室内湿度源（S），单位时间产生的水气量，由于室内活动如洗漱，洗碗，洗衣等导致；
（7）空气比容，“正常室内空气”条件下为常数 13.47ft3/pound，@70F(21.1C)，30%RH (根据ASHRAE焓湿图)；
（8）湿度需求：2 4 h r需要的加湿量（gallon）以下式表示。
4.2　JEMA（日本加湿器标准）
基于以下假设计算必要加湿量。
（1）加热前室内状态与室外相同（实际上，室内要好于室外）；
（2）换气率，取决于建筑结构：
A 公寓：0.5。
B 装配式房屋（预制式）：0.75。
C 木屋：1。
（3）选取5个大城市过去30年的1月份气象数据作为全国的平均数据；
（4）房间高度：2.4m；
（5）在加热的房间内，房间温度为20℃，湿度为60%。对应的绝对湿度为Xi=0.00873kg/kg，空气比容为Vi=0.842m3/kg；
（6）1榻榻米的面积需要的加湿量为：
其中：
ΔX—必要加湿量（l/hr，水密度假定为1kg/l）；
V—房间体积；
Xi—室内绝对湿度（kg/kg）；
Vi—室内空气比容（m3/kg）；
X0—室外绝对湿度（kg/kg）；
V0—室外空气比容（m3/kg）；
n—换气率；
Wa—室内墙壁，地板，天花板等的吸湿速度（kg/hr or l/hr）。
综上所述，由于我国地域辽阔，不同地区根据当地实际情况，确定室内绝对湿度（kg/kg）、室内空气比容（m3/kg）、室外绝对湿度（kg/ kg）、室外空气比容（m3/kg）等参数后，可依据下式计算适用面积S。
其中：S—适用面积；
Q—加湿量（l/hr，水密度定为1kg/l）；
h—房间高度，2.4m；
Xi—室内绝对湿度（kg/kg）；
Vi—室内空气比容（m3/kg）；
X0—室外绝对湿度（kg/kg）；
V0—室外空气比容（m3/kg）；
n—换气率。

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