Самодельный увлажнитель воздуха

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 4»

ЕМАНЖЕЛИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО ОКРУГА

ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

САМОДЕЛЬНЫЙ УВЛАЖНИТЕЛЬ ВОЗДУХА

Тип проекта: исследовательский

Автор проекта:

Ученик 10 «A» Класса

Лоскутов Егор Витальевич

Руководитель проекта:

Фазуллина Надежда Александровна,

учитель физики

г. Еманжелинск, 2026

Содержание

Пояснительная записка 3
1.Теоретическая часть 5
1.1 Введение в понятие влажности воздуха 5
1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека 8
1.4. Типы увлажнителей воздуха 10
1.5. Контроль влажности воздуха 12
1.6. Влияние влажности воздуха на материалы и технику 13
1.7. Атмосферная влажность и осадки 16
2. Практическая часть 17
2.1. Выбор и обоснование конструкции 17
2.2. Подбор материалов и инструментов 18
2.3. Алгоритм сборки увлажнителя воздуха 19
2.4. Экспериментальное исследование эффективности прибора 20
Заключение 21
Список литературы 22
Приложения 23

Пояснительная записка

В последние годы забота о качестве воздуха в жилых и учебных помещениях становится всё более актуальной: сухой воздух ухудшает самочувствие людей, способствует раздражению дыхательных путей и кожи, снижает комфорт и может вредить комнатным растениям и деревянной мебели. В то же время готовые бытовые увлажнители не всегда доступны по цене или не полностью удовлетворяют индивидуальные требования по размеру, уровню шума и энергопотреблению. Поэтому создание собственного увлажнителя своими руками представляет практический интерес как способ получить недорогое, адаптированное и ремонтопригодное решение, а также как учебный проект по применению технических и экспериментальных навыков.

Цель работы: изготовление и испытание самодельного увлажнителя воздуха, который обеспечит стабильное повышение относительной влажности в выбранном объёме помещения при минимальных энергозатратах.

Задачи:

1. изучить принципы работы и типы увлажнителей;

1. подобрать конструктивные и электронные компоненты;

1. спроектировать и собрать прототип;

1. провести экспериментальные испытания по изменениям влажности,

проанализировать безопасность и гигиенические риски.

Объектом исследования является процесс поддержания и регулирования относительной влажности воздуха в замкнутом помещении с помощью самодельного увлажнителя — то есть сама система увлажнения воздуха (устройство и его взаимодействие с микроклиматом комнаты) в домашних условиях

Гипотеза: самодельный увлажнитель повышает относительную влажность воздуха в комнате объёмом до 12 м. кв. на 10–15% в течение 90 минут работы.

1.Теоретическая часть

1.1 Введение в понятие влажности воздуха

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере земли, одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках.

Схема 1. Типы влажности воздуха

Относительная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха — это величина, которая измеряется в процентах и показывает, насколько воздух наполнен влагой по сравнению с тем, сколько влаги он может удержать при текущей температуре. 

Некоторые значения относительной влажности и их значение:

• 100% — воздух уже не может принять больше влаги. Наступает момент, который называют «точкой росы» — температура, при которой водяной пар перестаёт удерживаться в воздухе и начинает превращаться в капли воды, например на стекле или холодных поверхностях;

• 50% — запас влаги заполнен примерно наполовину;

• Около 20% — влаги в воздухе почти нет, и он ощущается сухим.

Есть важный нюанс: один и тот же объём влаги в воздухе может ощущаться по-разному. Причина в температуре. Тёплый воздух способен «вмещать» больше водяного пара, поэтому при нагреве показатель влажности снижается. При охлаждении происходит обратное – влажность растёт, даже если воды в воздухе больше не стало.

Это легко заметить в повседневной жизни. Холодный воздух с улицы, попадая в помещение, становится теплее, но содержание влаги в нём остаётся тем же. В результате ощущается сухость воздуха, а показатели влажности оказываются значительно ниже комфортных значений.

Именно поэтому в быту, прогнозах погоды и санитарных рекомендациях используют относительную влажность – она лучше всего показывает, каким на самом деле воспринимается воздух человеком.

Как узнать уровень относительной влажности

1. Рассчитать по формуле.

Узнать, чему равна относительная влажность, можно по формуле, которая используется в физике и метеорологии.

Вычисление выглядит так:

φ = (p / pₘₐₓ) × 100%

В этом расчете, где мы находим φ – относительную влажность, p означает фактическое давление водяного пара в воздухе, а pₘₐₓ – давление насыщенного водяного пара при той же температуре.

Эта формула хорошо иллюстрирует, что показатель влажности определяется не только количеством воды в воздухе, но и его температурой. При ее изменении меняется и предел, до которого воздух может быть насыщен влагой. Но в повседневной жизни так вычислять влажность неудобно, дома ее не рассчитывают по формуле, поэтому в быту обычно используют измерительные приборы.

1. Приборы для измерения влажности.

Самый распространённый прибор, с помощью которого измеряется относительная влажность, называется гигрометр. Он бывает нескольких видов.

Механические гигрометры работают за счет материалов, которые реагируют на изменение влажности: органические волокна, пленки или специальные полимерные ленты. Эти приборы просты, не требуют питания, но могут давать погрешности.

Электронные гигрометры считаются наиболее удобными для дома. Они показывают относительную влажность в процентах, температуру воздуха и другие параметры в зависимости от модели. Такие приборы точнее и позволяют быстро оценить состояние микроклимата.

Гигрометры также могут быть встроены в метеостанции, очистители и увлажнители воздуха. Это упрощает контроль влажности без дополнительных устройств.

Заключение.

Относительная влажность – это простой, но очень важный параметр. Он показывает в процентах, какую долю от возможного количества влаги содержит воздух.

Абсолютная влажность воздуха

Абсолютная влажность — это физическая величина, которая показывает точную массу водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. В отличие от относительной, она не зависит от температуры воздуха, что делает ее незаменимой для точных инженерных расчетов, например, в системах вентиляции и кондиционирования.

Формула расчета.

Абсолютная влажность рассчитывается по формуле: ρ = m(пара) / V(воздуха), где:

• ρ — абсолютная влажность;

• m — масса водяного пара;

• V — объём влажного воздуха.

Факторы

Абсолютная влажность зависит от температурного режима и переноса влаги с океаническими массами воздуха. При одной и той же температуре воздух может поглотить определённое количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения.

Абсолютная влажность увеличивается от полюсов к экватору: полярные области — около 1 г/м³, на экваторе — 25–30 г/м³.

Методы измерения

Абсолютную влажность измеряют с помощью специальных приборов -гигрометров. Например:

• Весовой гигрометр — показывает, сколько влаги содержится в определённом объёме воздуха. Внутри прибора находятся трубки с веществом, которое хорошо впитывает воду, через них пропускают заранее известное количество воздуха с помощью насоса. Затем прибор взвешивают до и после измерения. По тому, насколько увеличилась масса и какой объём воздуха прошёл через систему, рассчитывают абсолютную влажность;

• Конденсационный гигрометр — внутрь прибора заливают жидкость, которая быстро испаряется, и пропускают через него воздух. Из-за испарения поверхность охлаждается, и на ней появляются капли воды. Надо измерить температуру в момент их появления — это называется точка росы, которая характеризует влажность воздуха.

1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека

Погодно-климатические условия интенсивно влияют на самочувствие людей, способны улучшать или ухудшать состояние нашего здоровья. Немаловажным параметром с этой точки зрения является влажность воздуха.

Влажность воздуха обусловлена количеством водяного пара, содержащегося в нём. Для обозначения уровня влажности воздуха существуют такие понятия, как: — абсолютная влажность, измеряющаяся в г/м3 (показывает, сколько граммов воды содержит один кубический метр воздуха) и более привычная и удобная для восприятия — относительная влажность, измеряющаяся в % (показывает степень насыщенности воздуха водяными парами). Способность воздуха удерживать в себе пары воды в том или ином количестве определяет наши понятия о воздухе «сухом» и «влажном». «Сухим» воздухом считается тот, который способен воспринять довольно значительное количество водяных паров, чтобы дойти до состояния насыщения, и «влажным» — тот, который при незначительной прибавке водяного пара насыщается этим паром. Воздух с относительной влажностью менее 55% считается сухим, от 56% до 70% умеренно сухим, от 71% до 85% умеренно влажным, свыше 85% сильно влажным. Приемлемые значения относительной влажности воздуха находятся в пределах от 30 до 70%. Оптимальные значения относительной влажности воздуха в средних климатических условиях, благотворно влияющие на наше здоровье, лежат в диапазоне от 40 до 60% при температуре 18-25°С. Разумеется, уровень влажности зависит от таких факторов, как время года (в тёплое время года уровни влажности выше, чем в холодное), географическое положение, наличие крупных водоёмов. Гигиеническое значение влажности воздуха связано с её влиянием на теплообмен человека с окружающей средой. От степени насыщенности воздуха водяными парами напрямую зависит процесс отдачи тепла организмом человека путём потоотделения.

Повышенная влажность (более 85%) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой из-за уменьшения испарения пота с поверхности кожи. Чем больше влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела, который как минимум влечёт за собой вялость и тошноту, а как максимум, потерю сознания, сердечные приступы, кислородное голодание мозга. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при температуре окружающей среды выше 30°С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова; возникает так называемое «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу. Повышенная влажность опасна и в сочетании с низкой температурой, так как возникает риск сильного переохлаждения. Вместе с тем, умеренно влажный воздух может быть весьма полезен для здоровья, он благоприятно влияет на слизистые оболочки дыхательных путей, способствует очищению от мокроты, защищает от болезнетворных бактерий.

Недостаточная влажность воздуха (менее 20%) также оказывает негативное влияние на здоровье человека из-за интенсивного испарения влаги с поверхности слизистых оболочек дыхательных путей, что может привести к их пересыханию и растрескиванию, а затем и загрязнению болезнетворными микроорганизмами. При таком уровне влажности даже здоровые люди испытывают ощущение сухости в носоглотке, «резь» в глазах, может начаться носовое кровотечение. Особенно опасен слишком сухой воздух для больных бронхиальной астмой, у них наблюдается общее ухудшение самочувствия, возможны приступы. С другой стороны, умеренно сухой воздух позволяет легче переносить низкие и высокие температуры. Так, например, при малой относительной влажности летняя жара переносится легче, чем та же температура, но в районах с высокой влажностью. То же самое и с отрицательными температурами. Сильные морозы при низкой влажности приносят гораздо меньший дискомфорт, чем небольшой «минус» в условиях влажного воздуха.

1.4. Типы увлажнителей воздуха

Традиционные увлажнители

Работают по принципу естественного испарения. Вентилятор прогоняет воздух через влажный фильтр или кассету, которая впитывает воду из резервуара. Увлажнённый воздух возвращается в помещение. (приложение 1)

Плюсы:

• не требуют специальных фильтров;

• можно использовать обычную воду из-под крана;

• автоматически регулируют интенсивность испарения в зависимости от влажности воздуха;

• подходят для аллергиков, так как немного очищают воздух — пыль оседает на фильтре или диске.

Минусы:

• невысокая производительность — до 350 мл/ч;

• необходимость регулярно менять или мыть фильтр/кассету;

• уровень шума — 38–50 дБ.

Паровые увлажнители

Нагревают воду до кипения, после чего она превращается в пар и распределяется по комнате. (приложение 2)

Плюсы:

• быстро повышают влажность воздуха — производительность 400–700 мл/ч;

• подходят для больших помещений;

• пар стерилен, так как образуется при высокой температуре.

Минусы:

• высокое энергопотребление — 300–600 Вт; 

• риск ожогов от горячего пара;

• шумная работа в момент закипания воды;

• необходимость часто доливать воду из-за повышенного расхода; 

• образование накипи на нагревательном элементе.

Ультразвуковые увлажнители.

Используют пьезоэлектрический эффект: мембрана вибрирует на высокой частоте и разбивает воду на мельчайшие частицы, образуя туман. Вентилятор распределяет его по помещению. (приложение 3)

Плюсы:

• быстро повышают влажность — производительность 300–550 мл/ч;

• низкое энергопотребление — до 50 Вт;

• тихая работа — 25–38 дБ;

Минусы:

• требуют очищенной или умягчённой воды, иначе на поверхностях появится белый налёт;

• нужно периодически мыть резервуар и менять фильтр (при наличии);

• могут неравномерно распределять пар.

1.5. Контроль влажности воздуха

Для измерения влажности воздуха используются различные приборы, такие как: психрометры, термогигрометры.

Психрометр (приложение 4) — это прибор, в конструкции которого есть два термометра: сухой и влажный. Влажный обматывают батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой. С ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра. Сухой термометр показывает реальную температуру, а влажный — меньшую или равную ей. По разнице показаний определяют относительную влажность с помощью психрометрической таблицы, которая прилагается к прибору.

Термогигрометры (приложение 5) — это приборы, которые измеряют не только относительную влажность, но и температуру воздуха. Многие модели могут измерять и атмосферное давление

Что делать, если воздух в помещении слишком сухой? Сухой воздух в помещении – распространённая проблема, особенно для многоквартирных жилых домов. Она может быть обусловлена спецификой строительных материалов, применявшихся при строительстве здания; неисправной работой вентиляционных систем; в холодное время года — работой отопительных систем (своего рода «плата» за тепло); излишней «загерметизированностью» помещений вследствие установки стеклопакетов, другими причинами. Для увлажнения воздуха существует множество способов. Наиболее простые и доступные из них:

• Понижение температуры в системе отопления, если это возможно;

• Частая влажная уборка помещений;

• Регулярное опрыскивание помещения (воздуха и штор) с помощью пульверизатора;

• Развешивание на отопительных приборах мокрых полотенец или простыней;

• Регулярные проветривания;

• Покупка увлажнителя воздуха.

Что делать, если воздух в помещении слишком влажный? 

Причинами излишней влажности воздуха могут быть дефекты крыши или стен здания; нарушения изоляции от грунтовой воды; неполадки с трубами водоснабжения; некачественная вентиляция, особенно в кухнях и ванных помещениях; нарушение установленных гигиенических норм объёма воздуха на одного человека, т.е., проще говоря, перенаселённость. Проблема повышенной влажности воздуха в помещениях менее распространена, но более серьёзна по последствиям, как для здоровья обитателей помещения, так и для самого помещения, из-за риска образования и размножения плесени, гнилостных бактерий и других микроорганизмов, что так же губительно для здоровья. Если нет возможности быстро решить проблему радикально, устранив её источник, то на помощь могут прийти специальные приборы — осушители воздуха.

1.6. Влияние влажности воздуха на материалы и технику

1. Гигроскопичные материалы

Многие материалы обладают гигроскопичностью — способностью поглощать водяные пары из воздуха или отдавать их в зависимости от окружающих условий.

Как отклонения влажности влияют на эти материалы: дерево, бумага, кожа, ткани(натуральные), ткани(синтетика) см табл.1.

Таблица 1

Материал	При низкой влажности (сухой воздух)	При высокой влажности (сырость)
Дерево	Усыхает, растрескивается, деформируется (мебель, паркет, музыкальные инструменты)	Набухает, разбухает, коробится, может загнивать при длительном воздействии
Бумага	Становится хрупкой, ломкой, желтеет быстрее (книги, документы, картины)	Разбухает, теряет форму, волны на страницах, скручивание обложек
Кожа	Теряет эластичность, трескается (мебель, обувь, одежда)	Размягчается, может плесневеть
Ткани (натуральные)	Становятся ломкими, теряют прочность	Могут давать усадку, вытягиваться, плесневеть
Ткани (синтетика)	Сильно электризуются, накапливают статику	Менее критично, но могут «преть»

Важный факт: Масса гигроскопичных материалов значительно меняется в зависимости от влажности воздуха. Например, при изменении влажности от 10% до 90% вес писчей бумаги может увеличиться почти в 5 раз (с 3% до 14,2% влаги от веса сухого материала). В текстильной промышленности колебание влажности всего на 5% влияет на свойства пряжи сильнее, чем изменение температуры на 10°C.

2. Металлы и коррозия.

Влажность — главный враг металлов, так как она запускает и ускоряет процессы коррозии (ржавления).

Закономерности:

• Критический порог: при относительной влажности выше 65-70% скорость коррозии резко возрастает;

• Для углеродистой стали рекомендуется поддерживать влажность 30-45%, чтобы замедлить коррозию;

• Влага может конденсироваться на металлических поверхностях (особенно если есть перепады температуры), вызывая точечную коррозию;

• Коррозия поражает не только корпуса, но и внутренние металлические компоненты техники: контакты реле, разъемы, проводники на платах.

3. Электроника и электротехника

Самая чувствительная к влажности сфера. Отклонения влажности в любую сторону опасны для электроники.

1) Высокая влажность (более 60-70%)

Образование конденсатa

Когда влажный воздух соприкасается с холодными поверхностями (например, внутренними частями техники, которая была выключена и остыла), пар конденсируется в капли воды. Вода — проводник электричества. Конденсат на печатных платах вызывает:

• Короткие замыкания;

• Изменение токов утечки;

• Сбои в работе чувствительных схем.

Коррозия проводников.

Влага вызывает коррозию:

• Медных дорожек на платах;

• Контактов разъемов;

• Мест пайки.

Со временем коррозия нарушает электрический контакт или полностью разрушает проводник.

Нарушение изоляции.

Даже провода с изоляцией, рассчитанной на нормальные условия, при длительном воздействии влаги теряют свои изоляционные свойства. Это может привести к пробою изоляции и короткому замыканию.

Изменение свойств компонентов.

У некоторых материалов (например, диэлектриков) под воздействием влаги меняются электрические характеристики (емкость, сопротивление, диэлектрическая проницаемость). Это может нарушить работу точной электроники.

2) Низкая влажность (менее 30-40%).

Статическое электричество.

Сухой воздух — идеальная среда для накопления статического заряда. Когда влажность падает ниже 40-50%, статическое электричество перестает «стекать» во влажный воздух и накапливается на поверхностях.

• Последствия:

• Электроника чувствительна к электростатическим разрядам (ЭСР). Разряд может «убить» микросхемы или полупроводниковые компоненты;

• Человек может получать удары током, касаясь техники или мебели;

• Пыль активно притягивается к заряженным поверхностям, засоряя вентиляцию и ухудшая охлаждение приборов.

Повышенный износ.

В сухом воздухе некоторые пластики и изоляционные материалы становятся более хрупкими и могут растрескиваться от вибрации или тепловых нагрузок.

4. Пищевая промышленность и хранение продуктов.

• Фрукты, овощи, зелень теряют влагу (вянут, сохнут, теряют вес и товарный вид) при низкой влажности;

• При высокой влажности продукты быстро портятся из-за плесени и гниения;

• В мясопереработке, производстве шоколада требуются строго определенные параметры влажности для соблюдения технологии.

1.7. Атмосферная влажность и осадки

Атмосферная влажность, то есть количество водяного пара или влаги в воздухе, является еще одним важным климатическим фактором, как и осадки. Все виды осадков, включая морось, дождь, снег, ледяные кристаллы и град, образуются в результате конденсации атмосферной влаги, которая формирует облака, в которых некоторые частицы в процессе роста и объединения достигают достаточного размера, чтобы выпасть из облаков и достичь земли.

Атмосферная влажность

При температуре 30 °C (86 °F) 4 % объема воздуха могут занимать молекулы воды, но при температуре ниже −40 °C (−40 °F) доля молекул воды в воздухе составляет менее одной пятой процента. Хотя содержание водяного пара может варьироваться в разных воздушных массах, эти пределы можно установить, поскольку влагоемкость зависит от температуры. Температура оказывает значительное влияние на некоторые показатели влажности, независимо от наличия или отсутствия пара.

Связь между влажностью и показателем влажности требует одновременного введения понятий «влияние» и «показатель». Пар в воздухе является определяющим фактором погоды, поскольку он сначала поглощает тепловое излучение, которое исходит от земли и охлаждает ее поверхность, а затем испускает тепловое излучение, которое согревает планету. Для расчета поглощения и излучения требуется показатель массы воды в объеме воздуха. Пар также влияет на погоду, поскольку, как уже было сказано выше, он конденсируется в облака и выпадает в виде дождя или других осадков. Для отслеживания воздушных масс, содержащих влагу, необходим индекс влажности, который меняется только при испарении или конденсации воды.

Зависимость влажности от температуры заключается в том, что с повышением температуры максимальное количество водяного пара, которое может содержать воздух, резко возрастает. Однако если количество влаги в воздухе не меняется, то при нагревании относительная влажность падает, а при охлаждении — растет. При достижении относительной влажностью 100% происходит конденсация пара, что приводит к образованию росы, тумана или осадков. Таким образом, теплый воздух потенциально более влагоемкий, но его относительная влажность при нагреве без добавления воды снижается.

2. Практическая часть

2.1. Выбор и обоснование конструкции

Я осознанно выбрал традиционный тип увлажнителя воздуха и на это есть сразу несколько весомых причин. Прежде всего, он отличается исключительной простотой в обслуживании: достаточно регулярно заливать воду и периодически промывать резервуар, без необходимости менять сложные фильтры или использовать специальные расходные материалы

Ключевое преимущество перед ультразвуковым увлажнителем: не нужна дистиллированная вода. Ультразвуковые модели требуют заливать только дистиллированную воду, иначе вся мебель покроются белым налетом (минеральной солью). Традиционный же увлажнитель прекрасно работает на обычной водопроводной воде — соли остаются внутри на испарителе, а в воздух выходит чистый пар.

Не менее важный аспект безопасности. В традиционных увлажнителях нет ультразвуковых мембран или горячих элементов, которые могли бы представить потенциальную опасность. Это делает устройство абсолютно безопасным для семей с маленькими детьми и домашними животными даже если кто-то случайно доберётся до прибора, риск травмы или ожога минимален.

Кроме того, такой увлажнитель идеально подходит для небольших помещений, таких как спальни или детские комнаты. Он эффективно поддерживает оптимальный уровень влажности на площади до 25 кв. м, создавая комфортный микроклимат для здорового сна и отдыха.

Потребляемая мощность такого увлажнителя 25 Вт, а у паровых моделей 200-400 Вт, что говорит о том, что для круглосуточной работы в отопительный сезон разность в счете за свет будет заметна.

В отличие от ультразвуковых и паровых моделей, традиционный (испарительный) увлажнитель работает по принципу холодного испарения. Это значит, что влажность воздуха никогда не превысит 60–65%. Это исключает появление конденсата на окнах, плесени на стенах и «болота» в комнате, что критично для детской и спальни.

2.2. Подбор материалов и инструментов

Для изготовления корпуса традиционного увлажнителя воздуха выбран материал из прозрачного оргстекла (приложение 6), что позволило бы контролировать уровень воды и работу внутренних компонентов еще оно легко режется и склеивается дихлорэтаном, не боится длительного контакта с водой (не разбухает и не гниёт, в отличие от фанеры или ДВП).

Кулеры рассчитаны на номинальное напряжение 10 В (приложение 7), но питаются от блока 12 В. Это даёт небольшой запас по скорости вращения (и, соответственно, по производительности увлажнения), при этом ток потребления каждого кулера не превышает 0,2 А. Суммарный ток — 0,4 А, что значительно ниже предельного для выбранного релейного модуля 10 А. Блок питания на 12 В / 2 А обеспечивает стабильное напряжение без перегрузки.

Управляет всей системой плата Arduino Uno (приложение 8), которая получает данные с датчика влажности DHT11 (приложение 9) (Датчик DHT11 выбран как самый доступный и простой в подключении к Arduino. Его точность: ±5% относительной влажности), обрабатывает их и через двухканальный релейный модуль включает и выключает кулеры для поддержания заданного микроклимата (приложение 10).

В качестве испарителя использован комплект фильтров Breeeth! Natural Fun повышенной емкости. Их пористый нетканый материал с ионами серебра обеспечивает капиллярное насыщение водой и заявленную производительность до 600 мл/ч. Принцип холодного испарения гарантирует отсутствие белого налета, характерного для ультразвуковых мембран, и подавляет рост бактерий, что критично для традиционного увлажнителя длительного использования (приложение 11), которые насыщают проходящий через них воздух влагой естественным путём.

Детали увлажнителя	Цена
Кулеры	200 рублей
Системная плата Arduino uno	700 рублей
Датчик влажности DHT 11	80 рублей
Двухканальный релейный модуль	170 рублей
Комплект фильтров Breeeth! Natural Fun	1700 рублей
Итого:	2680 рублей

Экономическая составляющая продукта указана в таблице 2.

Таблица 2

2.3. Алгоритм сборки увлажнителя воздуха

‎Перед началом сборки я подготовил схему. на базе платы Arduino Uno (приложение 12) я загрузил в неё прошивку через среду разработки Arduino IDE которая: измеряет влажность датчиком, при влажности ниже 45% включает реле (запускает кулеры), при влажности выше 60% выключает реле.

Подключил к плате релейный модуль и датчик влажности к релейному модулю подключил 2 кулера в разъемы NO и Плюс (+) от блока питания я подключил на общие контакты (COM) обоих релейных модулей. С красных проводов кулеров (плюс) вывел провода в нормально разомкнутые контакты (NO) реле, а минус (-) от блока питания соединил напрямую с черными проводами обоих кулеров, замкнув цепь. Таким образом, при срабатывании реле замыкается только плюсовая цепь, что безопасно и стандартно. Подал питание на блок питания и Arduino, проверил, что кулеры начинают вращаться только при низкой влажности и автоматически отключаются при достижении нормы.

Затем взял имеющееся у меня оргстекло и вырезал из него с помощью электрического лобзика стенки корпуса увлажнителя (приложение 13). Подготовил дихлорэтан для склейки этих стенок. Также вырезал пилой деревянные держатели, которые будут держать кулеры (вентиляторы) и испарительные фильтры, после чего прикрутил их к стенкам увлажнителя.

2.4. Экспериментальное исследование эффективности прибора

‎Цель: проверка работоспособности и измерение реальной производительности увлажнителя.

Условия эксперимента:

Помещение: жилая комната объёмом 12 м³, температура +24 °C.

Начальная относительная влажность: 44 %.

Окна и двери закрыты, вентиляция отсутствует.

Длительность непрерывной работы: 90 минут.

Результаты:
За 90 минут влажность повысилась с 44 % до 56 %. Прирост составил 10 процентных пунктов (приложение 14-15).

Расчёт количества испарённой воды.

При 24 °C плотность насыщенного водяного пара – 21,8 г/м³.

Начальное содержание: 44 % × 21,8 = 9,5 г/м³.

Конечное содержание: 56 % × 21,8 = 12,2 г/м³.

Разница: 2,7г/м³.

Для объёма 30 м³: 2,7 × 30 = 81 г воды перешло в воздух за 90 минут.

Производительность: 81 г / 1,5 ч = 120,5 г/час.

Вывод:

1. увлажнитель поднял влажность с нижней границы нормы (44 %) до оптимального для дыхания уровня (56 %) в небольшой комнате за 1,5 часа;

1. капиллярный эффект фильтров подтверждён: вода поднималась вверх и равномерно смачивала поверхность фильтров.

Заключение: самодельный увлажнитель пригоден для поддержания комфортного микроклимата в помещениях объёмом до 12–15 м. кв.

Заключение

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на жизнь человека и его деятельность. Водяной пар в воздухе влияет не только на здоровье человека, его самочувствие и работоспособность, но и на окружающую среду — от самочувствия домашних растений и животных до сохранности мебели, музыкальных инструментов и строительных конструкций. Поддержание оптимального уровня влажности (40-60%) помогает избежать пересыхания слизистых, снижает риск респираторных заболеваний и создает комфортный микроклимат. Именно поэтому так важно знать и понимать значение влажности воздуха в повседневной жизни, чтобы использовать эти знания с пользой для себя и своего дома.

Выдвинутая гипотеза полностью подтвердилась экспериментально. Как показали проведенные замеры, в помещении объёмом 12 м. кв. бытовой увлажнитель воздуха обеспечил повышение относительной влажности на 12% в течение 90 минут. Это доказывает, что даже компактный увлажнитель способен заметно изменить микроклимат в комнате за относительно короткое время. Таким образом, корректировка влажности воздуха — доступная и эффективная мера для улучшения качества жизни.

Список литературы

1. Влажность [Электронный ресурс] //Википедия: свободная энциклопедия. — URL: https://ru.Wikipedia.org/wiki/Влажность (дата обращения: 23.03.2026)

1. Абсолютная влажность воздуха [Электронный ресурс] //Википедия: свободная энциклопедия. URL:https://ru.ruwiki.ru/wiki/Абсолютная_влажность_воздуха(дата обращения: 23.03.2026)

1. Влажность воздуха и газов: единицы измерения [Электронный ресурс] // EKSI Group. -URL: https://www.eksis.ru/materials/articles/vlazhnost-vozdukha-i-gazov-edinitsy-izmereniya.php (дата обращения: 19.02.2026)

1. Влажность в помещении [Электронный ресурс] // TZE1. — URL: https://ru.ruwiki.ru/wiki/Влажность (дата обращения: 18.02.2026)

1. Гигиеническое воспитание и обучение: информация для населения [Электронный ресурс] // Центр гигиены и эпидемиологии Липецкой области. — URL: https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.1531c96e-69a067ef-12abd517-74722d776562/https/www.britannica.com/science/climate-meteorology/Atmospheric-humidity-and-precipitation (дата обращения: 13.02.2026)

Приложения