纽约冬季全屋加湿器的湿度设定
要点
纽约住宅冬季供暖后,室内相对湿度可降至 10% 至 20%,许多住宅因此需要加湿。安全的设定值随室外气温下降而降低:配有良好双层玻璃窗的住宅,室外在冰点附近时约为 35% 至 40%,接近 0 °F 的夜晚约为 25% 至 30%。老旧窗户和内保温砖墙住宅应设定得更低。加湿器的类型取决于供暖系统,由我们与合作的持证暖通承包商完成选型、安装和设定。
供暖后的住宅为何如此干燥
相对湿度(RH)是空气中的水汽含量与该温度下最大含湿量之比。冷空气的含湿能力很低,一月份感觉潮湿的室外空气,实际含水量很少。这部分空气渗入室内并被加热至 70 °F 后,含水量不变而含湿能力大幅上升,相对湿度随之骤降。
与建筑关系更密切的是露点,即空气中水汽开始凝结的温度。室内任何低于露点温度的表面都会结露。
| 室外温度 | 室外相对湿度 | 同一空气在 70 °F 室内的相对湿度 |
|---|---|---|
| 40 °F | 70% | 约 24% |
| 30 °F | 70% | 约 16% |
| 20 °F | 70% | 约 10% |
| 10 °F | 70% | 约 6% |
| 0 °F | 70% | 约 4% |
整个冬季,空气渗漏和通风不断以这种干燥的室外空气置换室内空气。气密性差的木结构住宅和褐石楼干燥得最快。刚完成气密处理、换窗或加装保温的住宅能保留多得多的水分,其中不少几乎无需额外加湿。
露点、冷玻璃与发霉
Building Science Corporation (打开外部网站) 援引 ASHRAE 62-2001 标准,将可接受范围的下限定在约 25% 相对湿度,并指出室内露点低于约 32 °F 时(在 68 至 70 °F 室温下约相当于 25% 相对湿度),鼻腔、喉咙、眼睛和皮肤干燥的反映明显增多。空气过于干燥还会带来静电、木地板接缝变宽和木作变形。加湿器可以缓解这些现象。加湿器并非医疗设备,我们不作任何健康方面的宣传。
在 70 °F 室温下,室内相对湿度每提高一档,露点随之上升:25% 对应露点约 32 °F,30% 约 37 °F,35% 约 41 °F,40% 约 45 °F,45% 约 48 °F,50% 约 51 °F。窗玻璃通常是房间内温度最低的表面。表面附近空气的相对湿度达到约 70% 时,即使尚未出现可见结露,表面也可能开始发霉 (打开外部网站);室内相对湿度为 40% 时,表面温度低于约 45 °F 即会结露,而低于约 54 °F 就开始存在发霉风险。
| 室外温度 | 单层玻璃 | 老式普通双层玻璃 | Low-e 充氩双层玻璃 |
|---|---|---|---|
| 30 °F | 约 40 °F | 约 56 °F | 约 62 °F |
| 20 °F | 约 33 °F | 约 53 °F | 约 60 °F |
| 10 °F | 约 25 °F | 约 50 °F | 约 58 °F |
| 0 °F | 约 18 °F | 约 46 °F | 约 56 °F |
实际情况是:室外 20 °F 的夜晚,单层玻璃在 30% 相对湿度下即会起雾或结霜。老式双层玻璃大约可承受 35%,但玻璃底边和铝制窗框会率先结露。性能良好的 Low-e 窗在纽约冬季气温下一般可承受 40%。
墙体、阁楼和砖石结构内部的损害
窗户结露是看得见的警示。严重的损害发生在湿润的室内空气经由吸顶灯具、阁楼检修口、插座和墙体顶板周围的缝隙渗入结构之后。
- 阁楼结霜:一月份水汽在屋面板和钉尖上结冰,首次回暖时融化,滴落在保温层和天花板上。正因如此,Building Science Corporation 建议在一年中最冷的时段将室内相对湿度控制在约 45% 以下 (打开外部网站)。
- 保温层受潮:受潮的玻璃棉和纤维素保温材料会损失大部分保温性能,由此形成的冷点又会吸引更多结露。
- 木材腐朽与油漆失效:屋面板和墙板反复受潮会导致腐朽,向外迁移的水汽会使木外墙板的油漆起泡剥落。
- 冷角发霉:常见于外墙壁柜、床头或衣柜背后的墙面,以及朝北房间的墙角。
- 窗台与窗扇:玻璃上流下的水会使木窗台腐烂、灰泥墙面出现水渍,这往往是业主最先发现的损害。
- 内保温砖墙:褐石楼或砖墙从室内加装保温后,砖体温度更低、含水更多 (打开外部网站),冻融剥落的风险随之增加。此类住宅冬季采用较低的湿度设定。
按室外温度设定湿度
常见的 30% 至 50% 是舒适与健康方面的建议范围,并非室外 10 °F 时建筑可承受的安全限值。下表是我们为纽约市和长岛住宅采用的初始设定,依据 Building Science Corporation 的指导和厂家设定表整理。下文的窗户观察法优先于本表。
| 室外温度 | 纽约市和长岛,良好双层玻璃或更高性能的窗户 | 老旧窗户、上州住宅或内保温砖墙 |
|---|---|---|
| 40 °F 以上 | 40% 至 45% | 35% 至 40% |
| 20 至 40 °F | 35% 至 40% | 30% 至 35% |
| 10 至 20 °F | 30% 至 35% | 25% 至 30% |
| 0 至 10 °F | 25% 至 30% | 20% 至 25% |
| 0 °F 以下 | 20% 至 25% | 15% 至 20% |
窗户是最可靠的湿度指示。最冷的清晨,玻璃最底边出现一层薄雾即为上限;有水流到窗台上,说明设定值需要调低。设定应以家中最冷的一扇窗户为准,通常是朝北的卧室,而不是取平均值。
放在居中房间的电子湿度计,读数比回风管上的湿度控制器更准确,后者测量的是整个系统的混合空气。装修完成后,宜先记录几周室内湿度,再决定是否购置加湿器。
互动工具
冬季湿度设定
请填写室外温度并选择住宅中最冷窗户的类型。结果给出指南建议的初始设定值、该设定下的露点,以及玻璃是否可能结露。
20 °F (-7 °C)
结果
初始设定值:室温 68 至 70 °F 时,相对湿度 25% 至 30%。
相对湿度 30%、室温 70 °F 时,露点约为 37 °F (3 °C);表面温度低于约 46 °F (8 °C) 即有发霉风险。
玻璃中心温度估算(老式透明双层玻璃):约 53 °F (12 °C)。
相对湿度 30% 时,玻璃中心温度(53 °F / 12 °C)高于露点(37 °F / 3 °C),也高于发霉风险温度。
- 以窗户观察法为准:最冷的早晨玻璃底边出现一层薄雾,即为湿度上限;如有水流到窗台上,应调低设定值。
- 玻璃边缘和铝制窗框的温度低于玻璃中心。
- 放在居中房间的数字湿度计,读数比回风管上的湿度控制器更准确。
本结果仅为初步估算,不构成设计方案或规范判定。每项数据均须由持证专业人士针对您的物业确认。
结果将填入估价表单的工程说明中,提交前您可自行修改。
哪种加湿器适合您的供暖系统
- 旁通式蒸发加湿器:利用暖风炉风机,经一段接至回风管的旁通管使热风流过加湿水帘。成本最低,适用于出风温度较高的燃气或燃油暖风炉。加湿量取决于暖风炉的运行时间,暖风炉选型过大、频繁短时启停时,加湿量很少。
- 风机式蒸发加湿器:自带风机,无需旁通管。厂家按特定的静压箱送风温度标定加湿量(Aprilaire 采用 120 °F (打开外部网站),部分品牌采用 140 °F),比较容量时应以相同条件为准。
- 蒸汽加湿器:自行产生蒸汽,加湿量不受送风温度影响。需配置 120 伏或 240 伏专用电路,由我们合作的持证电工安装,耗电量高于蒸发式机型。
- 热泵系统:热泵出风温度明显低于暖风炉,旁通式机型效果不佳,通常以蒸汽加湿器为宜;在热泵上使用蒸发式机型时,Aprilaire 建议接入热水供水。
- 暖气片、蒸汽供暖和无风管分体式空调住宅:没有风管,就无法安装风管式全屋加湿器。可行的方案包括维护良好的房间加湿器、自带扩散装置的蒸汽加湿器,或在更大的通风工程中规划风管系统。
供水、排水、风门与控制
- 排水:蒸发式和蒸汽式机型均需排水,安装位置应设有地漏、排水立管或冷凝水泵,位于非采暖空间的管线须采取防冻措施。
- 季节风门:旁通风门冬季打开、夏季关闭。夏季忘记关闭会减少空调风量,冬季未打开则加湿器几乎不起作用。
- 水质:据纽约市环境保护局 (打开外部网站)(NYC DEP)资料,纽约市自来水平均硬度约为每加仑 1.8 格令,使用 Croton 水源的区域硬度较高,因此市内大部分地区蒸汽加湿罐结垢较轻。长岛和上州的水源差异较大。
- 保养:加湿水帘每个采暖季至少更换一次,蒸汽加湿罐按厂家要求清洗或更换。
- 室外温度补偿:配有室外温度传感器的自动控制器会随天气转冷自动调低设定值,无需每天调整即可按上表运行。
- 安全联锁:加湿器只在风机运行时工作,送风侧加装高限湿度控制器可防止风管受潮。蒸汽扩散管距弯头过近,是风管进水的常见原因。
我们首先了解供暖系统、窗户、以往有无结露或发霉、阁楼的气密状况,以及家中现有的湿气来源,例如没有外排油烟机的烹饪或潮湿的地下室。本身湿度已经足够的住宅,改善通风或控制湿气来源通常更为合适。确实适合加湿的,我们根据供暖系统确定机型和加湿量,规划供水、排水和电路接驳,并安装加湿器及室外温度补偿控制器。
常见问题
纽约冬天室内湿度多少合适?
配有良好双层玻璃窗的住宅,室外 20 至 40 °F 时约为 35% 至 40%,0 至 10 °F 的夜晚约为 25% 至 30%。老旧窗户或内保温砖墙住宅应再低约 5 个百分点。玻璃上的水流到窗台时,应调低设定。
开加湿器后窗户结露,原因是什么?
玻璃温度低于室内露点。单层玻璃、老式双层玻璃的底边和铝制窗框最先降至这一温度。应调低湿度设定,最冷的夜晚尤其如此,并检查旁通风门和室外温度补偿控制是否正常工作。
使用暖气片的住宅能否安装全屋加湿器?
风管式加湿器须配合热风系统使用。暖气片或蒸汽供暖的住宅,可选择房间加湿器、自带扩散装置的蒸汽加湿器,或在更大的通风或空调工程中规划风管系统。
参考资料
共 6 项
- RR-0203: Relative Humidity (打开外部网站)Building Science Corporation
- BSD-102: Understanding Attic Ventilation (打开外部网站)Building Science Corporation
- BSD-114: Interior Insulation Retrofits of Load-Bearing Masonry Walls In Cold Climates (打开外部网站)Building Science Corporation
- Aprilaire Model 700 Specification Sheet (打开外部网站)Research Products Corporation (Aprilaire)
- Drinking Water FAQs (打开外部网站)NYC Department of Environmental Protection
- A Brief Guide to Mold, Moisture and Your Home (打开外部网站)U.S. Environmental Protection Agency
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