بسیاری از فرایند های تهویه مطبوع از تحولات در انرژی ناشی می شود. این تغییرات در اثر تغییر در درجه حرارت و رطوبت هوا به وجود می آید. روابط بین دما، رطوبت و انرژی تحت نمودار سایکرومتریک به راحتی قابل درک است. زمانی که محور های نمودار را درک کنید خواهید دید که این نمودار ابزاری است که به راحتی می تواند مشکلات شما در تهویه مطبوع را پاسخگو باشد.

طرح نمودار سایکرومتریک

نمودار سایکرومتریک بر اساس دو مفهوم ساده ساخته شده:

هوای داخل مخلوطی از هوای خشک و بخار است

میزانی انرژی مشخص در هوا، در دما و فشار خاص وجود دارد.

بخش 1 : هوای داخل مخلوطی از هوای خشک و بخار است.

هوایی که ما در آن زندگی می کنیم ترکیبی از هوای خشک و بخار نامرئی است. به مقدار بخار موجود در هوا رطوبت گفته می شود. مقدار بخار آب موجود در هوا را با “پوند بخار در هر پوند هوا” می سنجند. به این عدد “نسبت رطوبت ” گفته می شود و با W نشان می دهند واحد آن نیز lbw/lbda می باشد.

خواص رطوبت هوا با فشار تغییر می کند چرا که با افزایش ارتفاع، فشار کاهش می یابد؛ بنابراین نمودار سایکرومتریک برای فشار استاندارد و سطح دریا طراحی شده. برای درک بهتر رابطه بخار هوا و دما، دو موقعیت را در نظر می گیریم:

موقعیت اول: دما ثابت باشد و مقدار بخار هوا افزایش یابد: در این شرایط رطوبت افزایش می یابد. اگر چه هر دمایی، یک مقدار مشخصی رطوبت را می تواند در خود نگاه دارد که به آن نقطه اشباع می گویند. اگر در این نقطه بخار بیشتری وارد هوا شود به شکل قطره در می آید.

موقعیت دوم: دما پایین آمده اما رطوبت ثابت بماند: اگر هوا به اندازه کافی سرد شود به خط اشباع می رسد و بیش از آن شبنم تشکیل می شود. یعنی تا جایی سرد شود که دیگر تحمل نگه داشتن بخار را نداشته باشد. برای مثال اگر یک قوطی نوشیدنی سرد را برای چند دقیقه از یخچال خارج کنید مشاهده می کنید که ظرف مرطوب شده. دلیل این امر برخورد هوای مرطوب به سطح سرد است.

رطوبت نسبی   RH

رطوبت نسبی ، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما می‌نامند. به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن ماکزیمم بخار آبی که می‌تواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی می‌گویند. شکل زیر ماکزیمم مقدار بخار آب در هر پوند هوا در درجه حرارت های مختلف را نشان می دهد. محور X دما و محور Y نسبت رطوبت است. منحنی ماکزیمم بخار را “خط اشباع” می نامند و منحصرا همان RH=100% است. در هر نقطه روی خط اشباع که پایین آییم در آن دما رطوبت 100% است.

هنگامی که همان حجم هوا تنها شامل نیمی از وزن بخار باشد رطوبت نسبی 50% است. ( شکل زیر ). همان طور که می بینید بیشترین بخاری که هوا می تواند در خود نگاه دارد به سرعت با افزایش دما، افزایش می یابد.

به شکل بعد توجه کنید:

در یک روز سرد که هوای بیرون 36˚F )2˚C) و رطوبت نسبی 70% است این هوا را وارد ساختمان نموده و تا 70˚F و رطوبت 20% گرم می کنیم، (از نقطه 1 روی نمودار تا نقطه 2 هوا جابه جاشده)، در این تحول نسبت رطوبت ثابت و 0.003 پوند بخار به پوند هوای خشک است، اما دما افرایش و رطوبت کاهش یافته است.

بخش2: در دما و فشار خاص مقدارمشخصی  انرژی درمخلوط  هوا وجود دارد.

در نمودار سایکرومتریک خطوط شیب ثابتی از چپ به راست وجود دارد که “آنتالپی” نامیده می شود و واحد آن در سیستم انگلیسی “انرژی بر پوند هوای خشک” Btu/lb می باشد.

گرمایش   

روند گرمایش شامل افزودن انرژی گرمایی محسوس است. شکل زیر هوای خارج را در 47˚F و رطوبت نسبی 90% نشان می دهد که تا 72˚F گرم می شود. در این فرایند آنتالپی هوا از 18 تا 24 BTU/lb افزایش یافته. توجه شود که  روند فرایند افقی بوده و هیچ رطوبتی افزوده یا کاهیده نشده، در این  فرایند رطوبت نسبی از 90% تا 36% افت یافته است.

رطوبت زنی

این فرایند همان طور که از شکل آن پیداست شامل افزودن بخار به هواست و زمانی رخ می دهد که بخار موجود در هوا انرژی جذب کرده و تبخیر شود. این انرژی که بخار جذب می کند همان “گرمای نهان تبخیر” است.