Częste problemy podczas pomiaru wilgotności i jak ich unikać

Dokładne pomiary zaczynają się od prawidłowej instalacji

Podczas instalacji sensorów można popełnić wiele błędów, które mogą prowadzić do odchyleń pomiarowych. Nieprecyzyjne pomiary mogą skutkować nadmiernym zużyciem energii, niską jakością produktów i efektywnością procesów, kosztownymi wezwaniami serwisowymi z powodu braku zgodności z wytycznymi oraz suboptymalnymi warunkami dla ludzi w budynkach. Poniższe wskazówki pomogą Ci poprawnie wykonać instalację od razu i w ten sposób poprawić dokładność pomiarów.

Podczas instalacji wewnętrznych czujników ściennych zawsze należy pamiętać o następujących kwestiach:

1. Wybór odpowiedniego miejsca instalacji

Najważniejszym aspektem przy instalacji czujnika pomiarowego do kontroli pomieszczeń, w których przebywają osoby, jest jego lokalizacja. Jeśli chcesz mierzyć warunki otoczenia, na które narażone są osoby w pomieszczeniu, koniecznie wybierz reprezentatywne miejsce z wolną cyrkulacją powietrza i bez bliskiego źródła ciepła.

Niektóre powszechne błędy, których należy unikać:

– Nie montuj sensorów w miejscach o ograniczonej cyrkulacji powietrza, np. za drzwiami, urządzeniami lub meblami.
– Nie montuj sensorów w pobliżu obiektów generujących ciepło, np. grzejnika, kanału grzewczego lub nad drukarką czy kopiarką.
– Nie montuj sensorów w miejscach bezpośrednio nasłonecznionych. Uwzględnij pozycję słońca o różnych porach dnia.
– Nie montuj sensorów na ścianie wzdłuż kanału powietrznego. Może to powodować szybsze zmiany wartości pomiarowych niż naturalny wyrównanie warunków w pomieszczeniu, co wymaga częstych regulacji systemu.

2. Montaż sensora w odpowiednim kierunku

W przypadku sensorów ściennych zarówno sensor, jak i elektronika są zamknięte w kompaktowej obudowie, zaprojektowanej do montażu w określonym kierunku. Ciepło generowane przez elektronikę unosi się ku górze, dlatego sensor musi znajdować się poniżej elektroniki, aby ciepło nie zakłócało pomiaru. Dodatkowo, montaż boczny uniemożliwia ucieczkę gorącego powietrza, co może skutkować wyższą wartością temperatury i niższą wilgotnością.

3. Montaż kilku sensorów obok siebie

Niektóre sensory ścienne emitują ciepło. Nie zaleca się montowania czujnika temperatury lub wilgotności nad innym urządzeniem ściennym, ponieważ ciepło może zakłócać odczyty drugiego sensora. Dotyczy to szczególnie czujników gazów, które zwykle generują więcej ciepła niż inne sensory. Idealnie, sensory powinny być montowane obok siebie, zgodnie z zaleceniami producenta. Jeśli muszą być montowane jeden nad drugim, cieplejszy sensor powinien znajdować się wyraźnie wyżej od pozostałych.

4. Uwzględnienie przepływu powietrza w pomieszczeniu

Standardowe czujniki wilgotności i temperatury są zaprojektowane tak, aby dobrze działały w typowym środowisku biurowym. Jeśli używasz sensorów w pomieszczeniu z skierowanym w dół przepływem powietrza, np. w pomieszczeniu czystym, gorące powietrze z góry elektroniki spływa na czujniki, podnosząc odczyt temperatury. Rozwiązaniem jest użycie czujnika przeznaczonego do pomieszczeń czystych i podobnych, w którym sensor i elektronika są od siebie oddzielone. Dzięki temu czujniki są chronione przed nagrzewaniem, a jednocześnie mają odpowiedni kontakt z otoczeniem.

5. Uwzględnienie różnic ciśnień i słabej izolacji

Jeśli między pomieszczeniem, w którym dokonuje się pomiar, a przestrzeniami w ścianach budynku występuje różnica ciśnień, może to prowadzić do nieprecyzyjnych odczytów. Niższe ciśnienie w pomieszczeniu może powodować, że zimne powietrze z zewnątrz wlewa się przez otwory w ścianie na kable, co znacznie obniża odczyt temperatury. Problem można rozwiązać poprzez uszczelnienie przepustów kablowych.

6. Unikanie błędów spowodowanych przewodzeniem ciepła

Ściany z betonu i stali mogą przewodzić ciepło, co może powodować, że czujniki mocowane śrubami do ściany nie będą dokładnie odzwierciedlać rzeczywistej temperatury i wilgotności powietrza. Można tego uniknąć, umieszczając warstwę izolacji między ścianą a sensorem lub montując sensor na wewnętrznej ścianie albo na powierzchni lepiej izolowanej.

Beton wpływa także na pomiary CO₂. Montując czujnik CO₂ na powierzchni betonowej, uzyskujemy ekstremalnie niską wartość CO₂, co nie odzwierciedla warunków powietrza w pomieszczeniu. Rozwiązaniem jest zwykle zamocowanie płyty pod sensorem.

7. Unikanie błędów spowodowanych ciepłem ciała

Ten rodzaj błędów występuje zwykle przy ręcznych pomiarach, gdy ciepło ciała powoduje nieścisłości. Podczas ręcznych pomiarów nie trzymaj urządzenia zbyt blisko ciała i unikaj oddychania na sensor.

Podczas instalacji sensorów zamontowanych w kanałach zawsze należy pamiętać o następujących kwestiach:

1. Zapewnienie wyrównania temperatur wewnątrz i na zewnątrz

Najczęstszą przyczyną błędów w urządzeniach montowanych w kanałach jest różnica temperatur między powietrzem wewnątrz a na zewnątrz kanału, np. podczas pomiaru warunków na wlocie. Różnice te mogą powodować przepływ ciepła przez rurę czujnika, co zakłóca odczyty temperatury i wilgotności.

Efekty te są bardziej widoczne w izolowanych kanałach lub przy niskiej prędkości przepływu powietrza albo głębokim montażu sensora. Rozwiązaniem jest użycie wysokiej jakości czujnika zewnętrznego lub izolacja sensora.

2. Zapobieganie kondensacji

W przypadku wysokiej wilgotności w kanale i niskiej temperatury zewnętrznej, przewodzenie ciepła może schłodzić rurę z sensorem, powodując kondensację na sensorze. Kondensacja może także pojawić się wewnątrz kanału i spływać do sensora. Jeśli sensor jest nachylony w dół, może to prowadzić do błędnych odczytów lub korozji. Aby zminimalizować skutki kondensacji, montuj sensor poziomo lub lekko nachylony do góry, aby kondensacja mogła swobodnie spływać.

3. Unikanie montażu sensorów w martwych kanałach

Jak w przypadku sensorów do montażu na ścianie, ważne jest, aby montować czujniki w reprezentatywnym miejscu. Montaż w martwym kanale może skutkować brakiem przepływu powietrza wokół sensora, co powoduje, że odczyty nie odzwierciedlają warunków głównego strumienia powietrza. Powietrze wokół sensora zmienia się wolniej niż główny strumień, więc pomiary mogą nie być dokładne. Zawsze zapewniaj stały kontakt sensora z właściwym strumieniem powietrza i unikaj montażu w martwych kanałach.

4. Uwzględnienie wszystkich opcji przy częściowej instalacji w procesie

W przypadku sensorów częściowo zainstalowanych wewnątrz i na zewnątrz procesu, różnica temperatur może być znaczna. Na przykład, gdy mierzymy temperaturę i wilgotność względną w piekarniku przez izolowaną ścianę, metalowa obudowa sensora z wyciekiem ciepła może powodować odczyty nie odzwierciedlające rzeczywistych warunków pieca, a jedynie niższą temperaturę i wyższą wilgotność względną. Wycieki ciepła zależą od przepływu powietrza. Przy nieruchomym powietrzu sonda chłodzi się bardziej, co zwiększa błędy pomiarowe. Przy wyższej wilgotności odczyty mogą być nieprawidłowe, a pojawia się także problem kondensacji.

Istnieją dwa rozwiązania tego problemu. Pierwszym jest poprawa instalacji. Przesuń sondę głębiej w proces i/lub izoluj wszystkie części sondy znajdujące się poza procesem. W ten sposób zminimalizujesz różnicę temperatur i będziesz mógł dokładnie mierzyć wilgotność względną. Możesz także rozważyć, czy w ogóle konieczne jest pomiar wilgotności względnej, i użyć innych parametrów, które nie są zależne od temperatury. Możesz zastosować podgrzewaną sondę, na której nie będzie kondensacji.

5. Unikanie montażu sensorów zbyt blisko nawilżaczy

Czujniki wilgotności zamontowane w kanałach są często wykorzystywane do regulacji wilgotności, np. w nawilżaczach rozpylających. Jeśli sensor jest zamontowany zbyt blisko nawilżacza, na sensorze może się gromadzić kondensacja, co uniemożliwia dokładne pomiary.

W najgorszym przypadku, kondensacja może uszkodzić sensor. Nawet w mniej poważnych przypadkach, ciągłe moczenie i suszenie sensora powoduje duże wahania odczytów wilgotności, co prowadzi do nieprawidłowego działania urządzeń i nieprawidłowych warunków. Dodatkowo, zanieczyszczenia i zużycie sensora są przyspieszane, co jeszcze bardziej pogłębia niedokładności.

Aby uniknąć tych problemów, czujniki w kanałach powinny być montowane w odpowiedniej odległości od nawilżaczy. Zaleca się odległość około pięciu metrów. Przy montażu sensora w kanale warto także przewidzieć dodatkowe złącze, do którego można tymczasowo podłączyć sondę referencyjną do kalibracji głównego czujnika. Złącze to można zakryć taśmą izolacyjną, aby zapobiec wyciekom.

Podczas instalacji czujników zewnętrznych zawsze należy pamiętać o następujących kwestiach:

1. Użycie osłony przeciwsłonecznej

Promieniowanie słoneczne może podgrzać czujnik nawet o 2 °C. Aby uniknąć wpływu promieniowania słonecznego, użyj czujnika z wysokiej jakości osłoną przeciwsłoneczną, która jest czarna pod płytami. Wiatr zmniejsza nagrzewanie. Montuj czujnik w miejscu z dobrą cyrkulacją powietrza. Utrzymuj także osłonę w czystości, ponieważ zabrudzona osłona nagrzewa się bardziej. W środowiskach miejskich może być konieczne częstsze czyszczenie. Jeśli zewnętrzna strona osłony jest czarna lub brudna, czas ją wyczyścić! Przy montażu na ścianie, zazwyczaj lepszym wyborem są ściany skierowane na północ, ponieważ są mniej narażone na bezpośrednie działanie promieni słonecznych.

2. Ochrona czujnika przed deszczem i złymi warunkami atmosferycznymi

Deszcz, śnieg czy kondensacja mogą powodować gromadzenie się wody na lub w pobliżu czujnika, co z kolei prowadzi do odchyleń odczytów i zawyżonych wartości wilgotności. Złe warunki atmosferyczne mogą także uszkodzić sensor. Istnieje kilka sposobów ochrony czujnika przed warunkami pogodowymi:

– Użyj czujnika przeznaczonego do pracy na zewnątrz.
– Montuj czujnik w miejscu z dobrą cyrkulacją powietrza. Wiatr przyspiesza odparowywanie wody i zapewnia wiarygodne pomiary.
– W zastosowaniach przemysłowych użyj podgrzewanej sondy, aby zapobiec kondensacji.

3. Montaż czujnika z dala od innych źródeł ciepła

Ściany budynków mogą mieć dużą masę termiczną i magazynować ciepło lub zimno. Mogą także się nagrzewać od promieniowania słonecznego. Montaż sensora bez odpowiedniego offsetu blisko ściany lub czarnego dachu może prowadzić do nieprecyzyjnych pomiarów.

Aby zredukować takie efekty nagrzewania, czujniki zewnętrzne powinny być montowane w miejscu, gdzie są narażone na swobodny przepływ powietrza i wiatr. Najlepiej na wolnostojącym maszcie z dala od budynków lub na dachu. Unikaj ciemnych powierzchni i montuj czujniki z dala od krawędzi dachu. Pod ewentualną okapem, gdzie nagromadza się gorące powietrze, pomiary mogą być nieprecyzyjne i niestabilne.

Webinarium „Humidity Academy” od Vaisala

W przemyśle wilgotność może być zarówno konieczna, jak i niepożądana w zależności od zastosowania. Lepsze zrozumienie wilgotności pozwala lepiej ją kontrolować. Dzięki temu można poprawić efektywność procesów i jakość produktów, jednocześnie oszczędzając energię.

W serii webinarów „Humidity Academy” od Vaisala eksperci dzielą się wiedzą na temat teorii i pomiaru wilgotności oraz swoim doświadczeniem w zakresie konserwacji niezawodnych, długotrwałych instrumentów pomiarowych. Każdy odcinek zawiera przykłady i obliczenia z praktyki, które mogą być przydatne w Twoim zastosowaniu i opierają się na wnioskach wyciągniętych podczas serii webinarów.