Relativní vlhkost vzduchu: co to je, proč se mění a jak ji měřit

Relativní vlhkost $\varphi$ [%] vyjadřuje, na kolik procent je vzduch nasycen vodní párou - poměr skutečného množství páry k maximálnímu možnému množství při dané teplotě. Číslo samotné proto nic neznamená bez znalosti teploty: stejný vzduch ohřátý z −5 °C na 22 °C změní relativní vlhkost z 85 % na přibližně 13 %, přestože v něm nepřibude ani nezmizí jediná kapka vody. Právě na této závislosti stojí veškeré chování vlhkého vzduchu.

Co relativní vlhkost opravdu říká

Maximální kapacita vzduchu pro vodní páru silně závisí na teplotě - čím teplejší vzduch, tím více páry pojme. Proto je venkovní vzduch při −5 °C „vlhký” (85 % RH), ale jeho skutečný obsah vody je malý. Když ho ohřejete, kapacita se zvýší, skutečný obsah vody zůstane stejný - a relativní vlhkost prudce klesne.

Příklad: Vzduch při −5 °C a 85 % RH obsahuje přibližně 2,1 g vodní páry na kilogram suchého vzduchu. Ohřátý na 22 °C by mohl pojmout až 16,8 g/kg. Skutečný obsah 2,1 g/kg při potenciálu 16,8 g/kg dává relativní vlhkost přibližně 13 %. Proto je nutné v zimě do vytápěných prostor vlhkost aktivně doplňovat.

Fyzika za relativní vlhkostí: saturační tlak páry

Kapacita vzduchu pro vodní páru je určena saturačním (nasycovacím) tlakem páry $p_{ws}(t)$, který roste s teplotou exponenciálně. Přesný vztah popisuje řada aproximačních rovnic - nejrozšířenější je Magnusova nebo Buckova. Pro praktické účely stačí vědět, že mezi 0 a 30 °C saturační tlak vzroste téměř sedminásobně (a mezi 10 a 30 °C se přibližně ztrojnásobí). Proto má teplejší vzduch tak výrazně vyšší kapacitu pro pojmutí vlhkosti. Kompletní vzorce najdete v článku Výpočet vlhkosti vzduchu.

Jak se relativní vlhkost zobrazuje v h-x diagramu

V h-x diagramu jsou čáry konstantní relativní vlhkosti ($\varphi = 10\ \%,\ 20\ \%,\ \dots,\ 100\ \%$) zakřivené čáry procházející celým diagramem. Křivka $\varphi = 100\ \%$ je hranicí nasycení - jakýkoli stav vzduchu za touto hranicí způsobí kondenzaci. Ohřev vzduchu je v diagramu svislý posun nahoru: měrná vlhkost $x$ se nemění, ale relativní vlhkost klesá, protože se vzdalujeme od křivky nasycení.

Jak relativní vlhkost měřit

Kapacitní senzory

Dnes nejrozšířenější technologie. Polymer mění svou elektrickou kapacitu úměrně množství absorbované vlhkosti. Rychlé, levné, miniaturizovatelné. Nevýhoda: časem driftují a potřebují kalibraci. Přesnost dobrých komerčních senzorů bývá ±2–3 % RH.

Aspirační psychrometr

Dva teploměry - suchý a mokrý (obalený vlhkým knotem). Proudění vzduchu způsobuje odpařování z knotu, což ho ochlazuje; z rozdílu teplot a psychrometrické konstanty se vypočte relativní vlhkost. Při kvalitním provedení a dostatečném proudění jde stále o referenční metodu - Assmannův psychrometr byl po desetiletí standardem v meteorologii. Viz teplota mokrého teploměru.

Odporové senzory

Podobný princip jako kapacitní, ale měří se elektrický odpor vlhkostně citlivé vrstvy. Levnější, ale méně přesné a náchylnější ke znečištění.

Zrcátkový vlhkoměr

Referenční laboratorní přístroj. Chlazená zrcadlová plocha detekuje okamžik kondenzace a přímo měří rosný bod s přesností ±0,1 °C. Cena tomu odpovídá - jde o přístroje od desítek tisíc korun výše.

Jaká relativní vlhkost je správná

Prostředí	Doporučená RH	Poznámka
Obytné budovy	30–60 %	Pod 30 % vysychání sliznic a statická elektřina; nad 60 % plísně a roztoči
Nemocnice	30–60 %	Vyšší vlhkost podporuje kontaminace
Muzea a archivy	45–55 % (±5 %)	Přísná stabilita - výkyvy poškozují exponáty
Datová centra (třída A1)	20–80 %	Nižší vlhkost = riziko ESD (elektrostatický výboj)
Farmaceutická výroba	dle procesu 30-40 % (±2 %)	Přesná regulace kritických parametrů

Udržovat v přesném rozmezí hodnoty relativní vlhkosti je technicky a provozně náročný úkol. Provozní náklady rostou s vyšším podílem čerstvého vzduchu, proto tam, kde je to možné se v maximální míře využívá směšovací provoz. Pro letní období se navrhuje výkon odvlhčení venkovního vlhčího vzduchu, pro zimní období naopak vlhčení, kdy je vzduch více suchý.

Hodnota 30–60 % RH pro obytné prostory je běžně odvozována z komfortních a zdravotních doporučení (mj. ASHRAE Standard 55); přesný závazný limit norma pro všechny podmínky nestanovuje, jde spíše o obecně přijímané doporučené rozmezí.

Relativní vlhkost a tepelná pohoda

Tělo reguluje teplotu mimo jiné pocením - odpařování potu z povrchu kůže odvádí teplo. Tato schopnost závisí na relativní vlhkosti: při vysoké vlhkosti se pot odpařuje obtížně a vedro působí nesnesitelněji, než by bylo pouze v případě vysoké teploty. Fangerův model PMV–PPD (základ normy ISO 7730) zahrnuje vlhkost jako jeden ze šesti parametrů komfortu. Podrobně v článku Tepelná pohoda a vlhkost.

Časté dotazy

Proč je v zimě ve vytápěném bytě takové sucho? Studený venkovní vzduch nese málo vody. Po ohřevu na pokojovou teplotu vzroste jeho kapacita pro vyšší obsah par, ale celkový obsah vody se nezmění - relativní vlhkost klesne často pod 20 %. Proto hrozí v zimě vysoušení sliznice, více pracují dřevěné materiál např. praskají trámy nebo dřevěný nábytek.

Říká relativní vlhkost všechno o stavu vzduchu? Ne. Relativní vlhkost bez znalosti teploty je nedostačující. Úplný obraz dává kombinace obou veličin - nejlépe zobrazená jako bod v h-x diagramu, odkud odečtete i měrnou vlhkost, entalpii a rosný bod.