Psychrometrische Messverfahren

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Autor: Hans-Jürgen Schwarz


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Abstract[Bearbeiten]

Mit dem psychrometrischen Messverfahren ermittelt man direkt die relative Luftfeuchtigkeit.

Abbildung 1: Schema eines Psychrometers, Fa. Jumo & CO.KG
Abbildung 2: Aufbau eines Psychrometersaus Trocken- und Feucht-Temperaturfühler(mit Baumwollstrumpf) und Wasservorratsgefäß, Foto: Hans-Jürgen Schwarz

Das Psychrometer besteht aus zwei unabhängigen Temperaturfühlern, wovon der eine als "Feuchte"-Temperaturfühler und der andere als "Trocken"-Temperaturfühler verwendet wird. Der Feuchtetemperaturfühler ist von einem saugfähigen, mit Wasser getränkten Stoffgewebe umgeben. Durch einen notwendigen, vorbeigeführten Luftstrom (Ventilator, Schleuderpsychrometer) wird je nach Temperatur und Feuchtegehalt der Umluft eine gewisse Wasserdampfmenge durch Verdunstung an diese abgegeben. Hierdurch kühlt sich die Oberfläche des feuchten Temperaturfühlers merklich ab (Feuchtkugeltemperatur). Gleichzeitig wird mit dem zweiten Temperaturfühler die Lufttemperatur der Umgebung gemessen (Trockentemperatur). Die so ermittelte psychrometrische Temperaturdifferenz ist ein Maß für die in der Luft vorhandene relative Feuchte.


Mit dem Psychrometer lassen sich bei sorgfältiger Handhabung präzise Bestimmungen der Luftfeuchte durchführen. So werden z.B. Aspirations-Psychrometer nach Assmann als international anerkannte Referenz- und Kontrollgeräte eingesetzt. Ein integrierter Lüfter mit Federaufzug sorgt hier für eine im Mittel konstante Luftgeschwindigkeit von ca. 3m/s, welche die Thermometer umströmt. Die Temperaturdifferenz wird an zwei geeichten Glasthermometern abgelesen.


Die Auswertung erfolgt manuell anhand einer Tabelle oder einer graphischen Psychrometertafel. Zur höheren Auswertegenauigkeit können auch die in 10tel Grad eingeteilten Aspirationspsychrometertafeln des Deutschen Wetterdienstes herangezogen werden. Psychrometer erfassen im Unterschied z. B. zur Haarhygrometern die relative Feuchte auf direktem Weg und brauchen somit keine Kalibierung. Die Werte können mit einer Messunsicherheit von 1-1,5% RH als sicher angenommen werden. Bis zur Einstellung des richtigen Messwertes vergehen je nach Luftfeuchte 2 - 10 Minuten. Die psychrometrische Messung ist luftdruckabhängig, so dass dieser eigentlich bei der Messung berücksichtigt werden müsste. In der Praxis verzichtet man jedoch darauf, denn eine Schwankung von 20 mbar hat rechnerisch nur einen Fehler deutlich unter 1% RH zur Folge.

Abbildung 3: Aspirations-Psychrometer der Fa.Ahlborn, Foto: Hans-Jürgen Schwarz

Trotz der Einfachheit ermöglichen die Psychrometer bei entsprechender Handhabung äußerst genaue Bestimmungen und stellen somit die wichtigsten Kontrollgeräte dar.

Neben dem Aspirationspsychrometer sind noch eine Vielzahl verschiedener Bauformen erhältlich.

Das Anwendungsgebiet der meisten mechanischen Psychrometer mit Glasthermometer begrenzt sich auf den Klimabereich für Messungen bei Temperaturen bis 60°C. Der Vorteil dieser Bauform liegt darin, dass keine Spannungsversorgung benötigt wird.

Ein erweitertes Einsatzgebiet ermöglichen die elektrischen Psychrometer. Hierbei werden die Feuchtkugel- und Trockentemperaturen durch Pt 100- Widerstandsthermometer gemessen. Dadurch kann die nach der "Sprungschen-Formel" ermittelte relative Feuchte bei Mikroprozessor gesteuerten Anzeige-, Regel- und Registriergeräten mit entsprechender Eingangsschaltung direkt angezeigt bzw. weiterverarbeitet werden. Der Temperaturbereich erstreckt sich hier von nahezu 0 bis 100°C.


Eine besondere Bauform ist das sogenannte Prallstrahl-Psychrometer [Weber:1995]Titel: Technische Feuchtemessung
Autor / Verfasser: Weber, Helmut
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Das pyschrometrische Messverfahren erlaubt durch den unempfindlichen Aufbau gegenüber anderen Feuchtemessverfahren weitgehend Messungen in verschmutzten, lösemittelhaltigen und aggressiven Gasen.


Vorteile:

  • Genauigkeit bis zu 2-3%RH möglich
  • Messtechnisch hochwertig
  • Problemlos bis 100%RH einsetzbar
  • Keine Alterung des Sensors (bis auf Auswechslung des Dochtes)

Nachteile:

  • Nicht für punktuelle Messungen einsetzbar
  • Aufwändige Handhabung
  • Zeitaufwändig
  • Luftdruckabhängig
  • Bei Minustemperaturen und niedrigen Feuchten schwer einsetzbar
  • Langzeitmessung durch Wasservorrat begrenzt

Literatur[Bearbeiten]

[Weber:1995] Weber, Helmut (1995): Technische Feuchtemessung, Vulkan Verlag, EssenLink zu Google Scholar

relative humidity /relative Luftfeuchte