VDI 3786 Blatt 4-2013 Environmental meteorology - Meteorological measurements - Air humidity.pdf

1、 ICS 07.060, 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN Juni 2013 June 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Umweltmeteorologie Meteorologische Messungen Luftfeuchte Environmental meteorology Meteorological measurements Air humidity VDI 3786 Blatt 4 / Part 4 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser

2、Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundesanzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version

3、of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmeteorologie VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: Umweltmeteorologie Vervielfltigung

4、auch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:07.85;04.12Entwurf,deutschFormereditions:07/85;04/12Draft,inGermanonlyZubeziehendurch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V

5、.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 4 3 Begriffe . 4 4 Formelzeichen und Abkrzungen 5 5 Standortwahl und Aufstellung 6 5.1 Standardaufstellung 7 5.2 Aufstellung fr spezielle Zwecke, Mastmessungen 7 6 Messgerte . 8 6.1 H

6、aarhygrometer . 8 6.2 Psychrometrische Messung 9 6.3 Tau- und Frostpunkthygrometer 11 6.4 Kapazitive Hygrometer 12 6.5 Optische Hygrometer . 14 6.6 Lithiumchlorid-Hygrometer . 15 7 Durchfhrung der Messung, berprfung und Wartung 15 7.1 Durchfhrung der Messung . 15 7.2 berprfung der Messungen und Wart

7、ung der Gerte 16 8 Statistische Bearbeitung von Feuchtedaten . 19 8.1 Tagesmittel . 19 8.2 Sonstige statistische Gren 20 9 Verfahrenskenngren und technische Daten 20 9.1 Verfahrenskenngren . 20 9.2 Anforderungen an Feuchtemessgerte . 22 9.3 Streinflsse . 23 Anhang Feuchtemae 24 A1 Feuchtemae und ihr

8、e Umrechnung 24 A2 Feuchteabhngige Temperaturmae 24 Schrifttum . 27 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references 4 3 Terms and definitions . 4 4 Symbols and abbreviations 5 5 Site selection and installation 6 5.1 Standard site 7 5.2 Special sites, mast measurements 7 6 Meas

9、uring instruments . 8 6.1 Hair hygrometers . 8 6.2 Psychrometric measurement 9 6.3 Dew-point and frost-point hygrometers . 11 6.4 Capacitive hygrometers . 12 6.5 Optical hygrometers 14 6.6 Lithium chloride hygrometers . 15 7 Measurement performance, inspection and maintenance 15 7.1 Measurement perf

10、ormance 15 7.2 Inspection of the measurements and maintenance of the instruments . 16 8 Statistical processing of humidity data . 19 8.1 Daily mean . 19 8.2 Other statistical parameters 20 9 Performance characteristics and technical data 20 9.1 Performance characteristics . 20 9.2 Requirements for h

11、umidity measuring instruments 22 9.3 Interferences 23 Annex Measures of humidity 24 A1 Measures of humidity and their conversion 24 A2 Humidity-dependent temperature measures 24 Bibliography . 27B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06 2 VDI 3786 Blatt 4 / Part 4 Alle Rec

12、hte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzu

13、ng, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser

14、VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3786. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guid

15、eline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the lic

16、ensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/3786. Einleitung Wasser nimmt unte

17、r den Bestandteilen der Luft eine Sonderstellung ein, weil es in fester, flssiger und gasfrmiger Phase vorkommen kann1). Durch Niederschlag und Verdunstung sowie gro-rumige Luftmassentransporte ist der Wasser-dampfgehalt der Luft rtlich groen Schwankun-gen unterworfen. Je nach Temperatur treten in d

18、er unteren Atmosphre Wasserdampfkonzentrationen in der Grenordnung von 0,1 gm3bis 30 gm3auf. Zusammenfassende Beschreibungen ber Wasserdampf in der Atmosphre sind in den Lehr-bchern der Meteorologie (z. B. 1; 2), physikali-sche Begriffe, Definitionen und Formeln im An-hang der Richtlinie enthalten.

19、In dieser Richtlinie werden hygrometrische und psychrometrische Verfahren, mit denen der Was-serdampfgehalt der Luft (Luftfeuchte) bestimmt werden kann, beschrieben. Die Luftfeuchte kann auch durch Sondierung mit elektromagnetischen Wellen, deren Ausbreitung feuchteabhngig ist, bestimmt werden. Die

20、Luftfeuchte kann rumlich und zeitlich stark variieren (VDI 3786 Blatt 1). Auf Reprsentativitt und Vermeidung von Streinflssen ist besonders zu achten. Die Auswahl der Messverfahren erfolgt daher unter der Voraussetzung, dass folgende Be-dingungen erfllt werden: einfache Handhabung und geringe Stranf

21、llig-keit Introduction Water occupies a special position among the con-stituents of the air because it can occur in the solid, liquid or gaseous phase1). Due to precipitation, evaporation and long-range transport of air masses, the water vapour content of the air varies considerably in different loc

22、alities. Depending on the temperature, water vapour con-centrations of the order of 0,1 gm3to 30 gm3occur in the lower atmosphere. Concise descriptions of water vapour in the atmosphere are contained in textbooks of meteorology (e.g. 1; 2). Physical terms, definitions and formulae are given in the A

23、nnex of this guideline. This guideline describes hygrometric and psy-chrometric methods for determining the water va-pour content of the air (air humidity). Air humidity can also be determined by sounding with electro-magnetic waves whose propagation depends on humidity. Air humidity can vary consid

24、erably in time and space (VDI 3786 Part 1). Special attention shall be paid to the representativeness and the prevention of interferences. Therefore, the selection of the meas-urement methods and instruments is based on the assumption that the following conditions are met: simple handling and low su

25、sceptibility to inter-ference 1)Unter Wasserdampf ist der gasfrmige, nicht sichtbare Anteil zu verstehen. Davon zu unterscheiden ist die Flssigwasserphase in Form von Schwaden, z. B. aus Kaminen, Khltrmen oder Dampfkesselventilen und Nebel- und Wolkentropfen. / Water vapour is to be understood as th

26、e gaseous, non-visible part. This is to be distinguished from the liquid water phase in the form of clouds which are emitted from e.g. stacks, cooling towers or steam boiler valves as well as fog and cloud droplets. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06All rights reser

27、ved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3786 Blatt 4 / Part 4 3 Kenntnis der Verfahrenskenngren und der Streinflsse Kenntnis der systematischen Messfehler, sodass diese bei der Messwertbehandlung bercksich-tigt werden knnen eine den Erfordernissen in der Luftreinhaltung entsprechend

28、e Messgenauigkeit Bei allen Feuchtemessungen, die auch Tempera-turmessungen einschlieen, ist die Richtlinie VDI 3786 Blatt 3 heranzuziehen. Feuchtemessungen mit Radiosonden im Rahmen der Vertikalsondierung der Atmosphre werden in der Richtlinie VDI 3786 Blatt 8 behandelt. Fr spezielle Untersuchungen

29、, z. B. in Rumen oder an Werkstoffen sowie in der Forschung, ist diese Richtlinie nur als Rahmenvorschrift geeignet. Auer den Messverfahren werden die Aufstellung der Messgerte, die Kalibrierung, die Registrierung und die Auswertung der Messdaten beschrieben. Die Datenauswertung ist in die Messplanu

30、ng ein-zubeziehen, damit die Vergleichbarkeit der Mess-ergebnisse gewhrleistet ist. Die zu whlende Me-thodik der Datenerfassung, -bertragung und -auswertung ist damit weitgehend durch die Mess-aufgabe vorherbestimmt. knowledge of performance characteristics and interferences knowledge of systematic

31、errors, so that these can be taken into account when processing the measured values a measurement accuracy that corresponds to the requirements of air pollution control For all humidity measurements which include mea-surements of temperature, see guideline VDI 3786 Part 3. Humidity measurements usin

32、g radiosondes within the context of vertical sounding of the atmosphere are discussed in guideline VDI 3786 Part 8. With regard to special investigations, e.g. in rooms or on materials as well as in research, this guideline con-tains only general provisions. In addition to the measurement methods, t

33、he instal-lation of the measuring instruments and their cali-bration as well as the recording and evaluation of the measured data are described. The evaluation of the data is to be included in the measurement plan-ning in order to guarantee the comparability of the results of measurement. Thus, the

34、methodology to be selected for data acquisition, transmission and evaluation depends to a high degree on the meas-urement task. 1 Anwendungsbereich Im Zusammenhang mit dem Immissionsschutz ist die Kenntnis der zeitlichen und rumlichen Vertei-lung der die Atmosphre beschreibenden meteoro-logischen Gr

35、en erforderlich. Eine dieser Gren ist der in der Atmosphre enthaltene Wasserdampf, der als Luftfeuchte bezeichnet wird. Die Luftfeuchte spielt eine wichtige Rolle bei der physikalischen und chemischen Umwandlung von Luftverunreinigungen. Zum Beispiel begnstigt hohe Luftfeuchte die Bildung und das Wa

36、chstum von Aerosolen, die fr ein vermehrtes Auftreten von Dunst und Nebel in verunreinigter Luft und damit fr eine nderung des atmosphrischen Strahlungshaushalts verantwortlich sind. Die Luft-feuchte hat auch einen Einfluss auf die chemische Umwandlung von in Aerosoltrpfchen gelsten Luftverunreinigu

37、ngen. Fr die Beschreibung der atmosphrischen Stabilitt oder der Ausbreitung in der Atmosphre ist u. a. die Ermittlung des vertika-len Gradienten der Luftfeuchte erforderlich. Au-erdem werden manche Immissionsmessverfahren von der Luftfeuchte beeinflusst, sodass diese zur Korrektur der Ergebnisse gem

38、essen werden muss. Fr diese Aufgaben sind kontinuierliche Feuchte-messungen mit elektrischen Messwertgebern zweckmig. Deshalb werden in Messnetzen nahe-1 Scope In connection with air pollution control, it is neces-sary to have knowledge of the temporal and spatial distribution of the meteorological

39、parameters of the atmosphere. One of these parameters is the water vapour contained in the atmosphere, which is called air humidity. Air humidity plays a major role in the physical and chemical conversion of air pollutants. For example, high humidity favours the formation and growth of aerosols whic

40、h are responsible for an increased occurrence of haze and fog in polluted air and thus for a change in the radiation budget of the atmos-phere. Air humidity also influences the chemical conversion of air pollutants dissolved in aerosol droplets. To describe the atmospheric stability or the dispersio

41、n in the atmosphere, it is necessary to determine the vertical gradient of humidity. More-over, some methods for the measurement of ambi-ent air quality are affected by humidity, so that it has to be measured in order to correct the results.For these tasks, continuous humidity measure-ments with ele

42、ctrical sensors are useful. Therefore, capacitive sensors with remote transmission and B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF88D9NormCD - Stand 2013-06 4 VDI 3786 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 zu ausschlielich kapazitative Messfhler mit

43、 Fernbertragung und elektronischer Datenverarbei-tung eingesetzt. Bei Vertikalsondierungen werden neben Radiosonden (VDI 3786 Blatt 8) auch Fern-messverfahren (VDI 4210 Blatt 1) eingesetzt. electronic data processing are almost exclusively used in measuring networks. For vertical sounding, not only

44、radiosondes (VDI 3786 Part 8), but also remote sensing methods (VDI 4210 Part 1) are used. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3786 Blatt 3:2012-10 Umweltmeteorologie; Meteorologische Messungen; Lufttemperatur 2 Normative refe

45、rences The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 3786 Part 3:2012-10 Environmental meteor-ology; Meteorological measurements; Air tem-perature 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Frostpunkttemperatur (Frost

46、punkt) Temperatur, bei der der Sttigungsdampfdruck ber Eis erreicht wird und Reifbildung eintritt. Anmerkung: Die Frostpunkttemperatur ist geringfgig nied-riger als die Taupunkttemperatur fr unterkhltes Wasser. Strahlungsschutz Verhindert die Aufheizung durch kurzwellige Strahlung und ist bei Temper

47、aturmessungen unbe-dingt erforderlich. Anmerkung 1: Der Strahlenschutz besteht aus polierten Me-tallrohren oder weien Schutzhtten. Anmerkung 2: Empfehlenswert ist ein doppelter Strahlungs-schutz. Der Strahlungsschutz muss unten und oben offen sein, sodass eine natrliche Belftung mglich ist. Eine Zwa

48、ngs-belftung (Ventilation) reduziert den Httenfehler von bis zu 1 K deutlich (siehe z. B. DIN ISO 17714). Taupunkttemperatur (Taupunkt) Temperatur, bei der der Sttigungsdampfdruck ber Wasser erreicht wird und Taufall eintritt. Unsicherheit der Messung (Messunsicherheit) Spiegelt die unzureichende Ke

49、nntnis des Werts einer Messgre wider. Anmerkung: Das Messergebnis ist nach angefgter Korrektion der erkannten systematischen Einflsse immer ein Schtzwert der Messgre infolge der Unsicherheit, die sich aus zuflli-gen Einflssen und unvollkommener Berichtigung systemati-scher Einflsse auf das Ergebnis ergibt. Somit ist auch die Unsicherheit ein Schtzwert fr die wahrscheinliche Nhe zum besten Wert entsprechen