습공기 계산기

W = 0.621945 × Pw / (P − Pw)로 구합니다. Pw는 수증기 분압, P는 전압이고 결과는 건공기 1kg당 수증기 kg입니다. 0.621945는 물(18.015)과 건공기(28.966)의 분자량 비입니다. 25°C·상대습도 50%·1기압이면 9.88g/kg입니다. 분모에 전압이 들어가므로 같은 온도·습도라도 고지대에서는 절대습도가 달라집니다.

반복 계산으로만 구할 수 있습니다. 습구온도가 만족해야 하는 관계식 안에 그 온도의 포화수증기압이 지수함수로 들어 있어 대수적으로 뒤집을 수 없기 때문입니다. 이 계산기는 이분법으로 풉니다. 25°C·50%라면 습구온도가 17.89°C입니다. 공기가 건조할수록 물이 잘 증발해 습구온도가 더 많이 떨어지고, 상대습도가 100%면 건구온도와 같아집니다.

이슬점은 공기를 그대로 식혀 수증기가 맺히기 시작하는 온도이고, 습구온도는 물을 증발시켜 공기를 식힐 수 있는 한계 온도입니다. 언제나 건구온도 ≥ 습구온도 ≥ 이슬점이며, 상대습도가 100%일 때만 셋이 같아집니다. 결로를 볼 때는 이슬점을, 냉각탑이나 증발식 냉방의 성능을 볼 때는 습구온도를 씁니다.

ASHRAE Fundamentals가 싣고 있는 하일랜드-웩슬러 식을 씁니다. 물 위(0~200°C)와 얼음 위(−100~0°C)의 계수가 달라 갈아 씁니다. 식이 맞는지는 아는 값으로 확인할 수 있는데, 삼중점 0.01°C에서 611.657Pa, 100°C에서 101,419Pa이 나옵니다. 뒤쪽이 1기압이 아닌 이유는 1기압에서 물이 끓는 온도가 정확히 100°C가 아니라 99.974°C이기 때문입니다.

공기를 식힐 때 들어가는 열이 온도만이 아니라 수증기 응축에도 쓰이기 때문입니다. 엔탈피 h = 1.006t + W(2501 + 1.86t)에서 뒤쪽 항이 수증기가 가진 열이고, 30°C 공기의 습도만 30%에서 80%로 올려도 엔탈피가 30kJ/kg 넘게 늘어납니다. 온도 차이만 보면 이 부분이 통째로 빠져 부하를 크게 과소평가하게 됩니다.

기압이 낮아져 같은 온도·상대습도에서도 절대습도가 늘어납니다. 해발 1,500m의 표준 기압은 84.6kPa로 해수면의 83% 수준이고, 절대습도 계산식의 분모 (P − Pw)가 작아지기 때문입니다. 비체적도 커져 같은 부피의 공기가 더 가벼워집니다. 반면 수증기 분압과 이슬점은 기압과 무관합니다.