Czujniki CO2: przegląd, konstrukcja, producenci

Pomimo faktu, że w użyciu słowo "powietrze" jest często zastępowane przez "tlen", w rzeczywistości nie jest to jego jedyny składnik. W skład powietrza tylko 21% tlenu i prawie 79% azotu. Tylko 0,03% to poziom CO2 w powietrzu. Jednak ten gaz jest niezbędny dla organizmów żywych. Wiąże się z tym znaczenie stosowania czujników CO2 do pomiaru jego stężenia.

Potrzeba czujników

W wielu przypadkach stężenie dwutlenek węgla - CO2 mierzy się nie w procentach, ale w ppm.

Jeśli poziom tego gazu w powietrzu wzrasta, osoba zaczyna odczuwać senność, zmęczenie, duszność, utratę koncentracji, utratę uwagi, nadmierną drażliwość, a wydajność spada.

Silny wzrost stężenia tego gazu prowadzi do ataków astmy lub nawet utraty przytomności.

Wymiana gazowa w komórkach

W zamkniętych, niewentylowanych pomieszczeniach w powietrzu brakuje tlenu i nadmiaru dwutlenku węgla. W tym samym czasie człowiek zaczyna spożywać pozostały tlen w dużej objętości, coraz bardziej nasycając powietrze dwutlenkiem węgla. Pojemność dyfuzyjna tego ostatniego jest 25-30 razy większa niż tlenu, co powoduje, że osoba jest bardziej wrażliwa na jego nadmiar.

Normalna wymiana gazowa w ciele ludzkim zachodzi tylko przy optymalnej wartości ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla we krwi.

Zmiana tej wartości w dowolnym kierunku przyczynia się do pogorszenia transportu tlenu do komórek. Podczas wstrzymywania oddechu dwutlenek węgla nie zatrzymuje się; głęboki oddech po tym jest spowodowany wzrostem ciśnienia cząstkowego CO2.

Tak więc obecność osoby przez długi czas w pomieszczeniu o wysokim stężeniu dwutlenku węgla przyczynia się do występowania negatywnych konsekwencji. Dlatego zawsze kładziono nacisk na konieczność wentylacji pomieszczenia w celu zapewnienia wentylacji. Czujnik CO2 umożliwia kontrolę wymiany powietrza.

Klasyfikacja czujnika

Według źródła zasilania czujniki CO2 dzieli się na:

• stacjonarne, które działają w zwykłej sieci elektrycznej, której instalacja jest możliwa do przeprowadzenia na ścianach, stołach, podłogach i kanałach powietrznych;
• autonomiczne, które działają kosztem energii baterii.

W kanałach stężenie CO2 określa się za pomocą czujników kanałowych w pomieszczeniach biurowych i mieszkalnych - czujnikach pokojowych.

Zaawansowane czujniki zdolne do zarządzania systemy wentylacyjne regulując przepływ świeżego powietrza i kalibrację w otwartych przestrzeniach.

W nowoczesnych urządzeniach tego typu można kontrolować nie tylko poziom zanieczyszczenia gazem dwutlenkiem węgla, ale także warunki temperatury i wilgotności, niektóre modele mogą informować o pojawieniu się dymu w pomieszczeniu.

Analizator gazowy dwutlenku węgla

Urządzenia niedyspersyjne są wyposażone w filtry lub odbiorniki światła, których zasada działania jest podobna do pierwszej. Również w tym urządzeniu znajduje się komora robocza, z której powietrze przepływa do następnego odbiornika.

Źródłem promieniowania może być laser na podczerwień, dioda LED, podgrzewana cewka.

Selektywne odbiorniki, elementy półprzewodnikowe, bolometry i termopary są stosowane w czujnikach podczerwieni. W selektywnym odbiorniku stosowane jest promieniowanie nie monochromatyczne, w innych przypadkach czujniki zawierają zakłócenia lub filtry gazowe. W niektórych modelach stosuje się filtr złożony, składający się z dwóch, z których jeden przepuszcza pasmo IR o określonym zakresie, a drugi nie.

Niezgodność sygnału uzyskuje się za pomocą urządzenia komputerowego i detektora prefabrykowanego umieszczonego za filtrem.

Czujniki zaprojektowane do pracy w otwartych przestrzeniach wykonane są z poliwęglanu PC. Do prac w pomieszczeniach stosuje się urządzenia akrylonitryl-butadien-styren, ponieważ mają one mniejszą odporność na uderzenia i niższy zakres temperatur.

Czujniki dwutlenku węgla są zdolne do selektywnej absorpcji cząsteczki CO2. Czujniki dyspersji wykorzystują promieniowanie jednofalowe otrzymane przez monochromatograf.

Operacja

Montowane są w obszarze bezpośredniego serwisu lub kanału wyciągowego.

Aby zapobiec wymianie gazowej między tlenem kanału powietrznego a analizatorem, korpus tego ostatniego musi być izolowany.

Aby udostępnić informacje z czujników, umieszcza się je w optymalnej wysokości w oświetlonej przestrzeni.

Jeśli poziom CO2 jest określany na otwartym powietrzu, to po usunięciu urządzenia zgodnie z instrukcjami jest on usuwany.

Znane problemy

W przypadku, gdy urządzenie jest narażone na działanie wiatru, pyłu, opadów atmosferycznych, wibracji, uderzenia pary, przed ekranem należy zainstalować osłonę przeciwbłotną.

Jeśli woda dostanie się do urządzenia, może się nie powieść. W większości przypadków działanie wody rozciąga się na końce drutów, ponieważ urządzenie ma dość ciasną obudowę. Wtedy istnieje ryzyko korozji, osłabienia połączeń terminalowych. Aby temu zapobiec, konieczne jest postępowanie z płynami antykorozyjnymi i zablokowanie portów, które nie są obecnie używane.

Wentylacja kilku pomieszczeń za pomocą jednego czujnika

W tym celu można stosować czujniki zasilania i wydmuchu ZENIT i ZENIT HECO, a także urządzenia konsumenckie I-VENT i CAPSULE.

Zawór proporcjonalny jest zainstalowany na kanale wlotowym w każdym pomieszczeniu. W obecności spalin w każdym pomieszczeniu znajduje się również podobny zawór. Dla każdego kanału wydechowego, a nawet dla pomieszczenia, zainstalowany jest oddzielny czujnik CO2, na którym producent montuje system VAV.

Kiedy dana osoba wchodzi do przykrytych pomieszczeń, czujnik wykrywa wzrost stężenia dwutlenku węgla. Zawór proporcjonalny ma napęd elektryczny, na podstawie którego regulowana jest wymiana powietrza.

W tym przypadku jakość powietrza w pomieszczeniu jest utrzymywana na najwyższym poziomie. Stężenie CO2 w powietrzu ma wartości optymalne.

Gdy ludzie wchodzą i wychodzą z pomieszczenia z wymianą powietrza kontrolowaną przez czujniki, zwiększa się lub zmniejsza do optymalnych wartości.

Możliwe jest użycie jednego czujnika zamiast kilku w kanale wylotowym, jednak jedno urządzenie rejestruje całkowite stężenie dla wszystkich pomieszczeń za pomocą pojedynczego wentylatora wyciągowego. Wymiana powietrza będzie regulowana jednakowo, co nie zawsze jest uzasadnione.

Wentylacja jednego pomieszczenia z jednym czujnikiem

Aby to zrobić, zainstaluj tylko czujnik CO2 w kanale wylotowym (instalacja przeprowadzana jest przez producenta). Wymiana powietrza jest regulowana automatycznie. Te same marki mogą być używane jako czujniki do wentylacji kilku pomieszczeń.

Tworzy to system wentylacji o optymalnej wydajności, w pełni zautomatyzowany, charakteryzujący się niskimi kosztami eksploatacji.

Obliczanie systemu wentylacji dla dwutlenku węgla

Do obliczeń niezbędne jest posiadanie informacji o poziomie badanego gazu za oknem, o przepływie ludzi w salach testowych, o tym, jaka aktywność fizyczna jest zajmowana przez ludzi znajdujących się w tych pomieszczeniach i jakie stężenie dwutlenku węgla jest potrzebne.

Aby zrekompensować uwalnianie CO2 przez każdą osobę, obliczana jest wymiana powietrza za pomocą wzoru L = (G × 550) / (X _2- X ₁ ). Dokonujemy niezbędnych wyjaśnień:

• L - wymiana powietrza, m ³ / h;
• X ₁ - poziom dwutlenku węgla w powietrzu wlotowym, ppm;
• X ₂ - MAC CO2 w powietrzu w pomieszczeniu, ppm;
• G oznacza objętość dwutlenku węgla emitowanego przez każdą osobę, l / h;
• 550 to współczynnik stosowany do zamiany X ₁ i X ₂ na g / m ³ z ppm.

Uwalnianie dwutlenku węgla przez każdą osobę wynosi średnio 23 l / h, podczas gdy w większej objętości wydzieliny obserwuje się podczas ciężkiej pracy fizycznej (do 63 l / h), pracy lekkiej (do 36 l / h) i chodzenia (do 33 l / h). Najmniejsza ilość tego gazu uwalniana jest podczas snu (12 l / h), siedzącego i biurowego (15-18 l / h).

Stężenie tego gazu na obszarach wiejskich wynosi 332 ppm. Miasta są bardziej zanieczyszczone. Tak więc w małych miastach o populacji do 300 tysięcy osób wartość ta wynosi 409 ppm, aw miastach o większej populacji 511 ppm.

Jakość powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych zgodnie z DIN EN 13779

Niniejszy dokument prawny ustanawia klasyfikację dla nadwyżki zawartości CO2 w pomieszczeniu w stosunku do stężenia powietrza zewnętrznego.

Tutaj ustalono, że powietrze wysokiej jakości ma typowy zakres <400 ppm, powietrze o średniej jakości - 400-600 ppm, powietrze o zadowalającej jakości - 600-1000 ppm, powietrze o niskiej jakości -> 1000 ppm.

Kontrola powietrza

Sprawność działania wentylatora wyciągowego zależy od tego, jak skutecznie pomiary wykonuje czujnik dwutlenku węgla. W czasie, gdy w pomieszczeniu jest dużo ludzi, system wentylacji powinien działać na granicy swoich możliwości. Ponieważ liczba osób w pomieszczeniu zmniejsza się, dopływ powietrza powinien się stopniowo zmniejszać, aż do całkowitego zatrzymania dopływu powietrza. Można to osiągnąć za pomocą kolejnych cykli włączania i wyłączania kilku wentylatorów lub możliwego wykorzystania wentylatorów z dwubiegowym napędem elektrycznym, a także z dynamicznym zmniejszaniem lub zwiększaniem liczby obrotów napędów elektrycznych wentylatorów z regulacją częstotliwości. Ta ostatnia metoda jest najkorzystniejsza.

Rozważmy czujniki koncentracji dwutlenku węgla produkowane w Rosji, a także zagranicznych.

Czujniki poziomu CO2 SenceAir

Ta szwedzka firma jest światowym liderem w projektowaniu i produkcji rozważanych rodzajów analizatorów gazów. Urządzenia produkowane przez tę firmę wyróżniają się wysokimi właściwościami użytkowymi. Można je podłączyć do komputera, dzięki czemu można uzyskać długotrwałe działanie tych urządzeń. Zakres pomiarowy wynosi do 5000 ppm z dokładnością do 30 ppm. Zastosowano czujnik NDIR.

Detektor dwutlenku węgla firmy "Master Kit"

To urządzenie, według producenta, jest w stanie określić stężenie CO2 w zakresie od 0 do 3000 ppm z dokładnością pomiaru od 0 do 2000 ppm w zakresie 10% (w przypadku dużych wartości dokładność nie jest wskazana).

Urządzenie powinno działać w temperaturze +25 ° C Jeśli temperatura się nie zgadza, należy wprowadzić odpowiednie poprawki. Użycie tego urządzenia nie może być przeprowadzone w temperaturze t przekraczającej +50 ° C i jeśli jest poniżej 0 ° C Ten parametr jest mierzony za pomocą danego detektora. Temperaturę można wyrazić zarówno w stopniach Celsjusza, jak iw stopniach Fahrenheita.

Urządzenie posiada wskaźniki LED wskazujące poziom zanieczyszczenia gazem dwutlenkiem węgla: zielony przy stężeniu do 800 ppm, żółty - od 800 do 1200 ppm, czerwony - na poziomie ponad 1200 ppm. Te informacje są umieszczane na pudełku z urządzeniem.

Krajem produkcji są Chiny. Urządzenie jest zakończone kablem USB i instrukcja podana w języku rosyjskim. Kabel jest wymagany do zapewnienia zasilania urządzenia. Obsługa tego urządzenia wymaga użycia "natywnego" kabla USB, ponieważ nie każdy się tutaj zmieści.

Żywotność czujnika wynosi 5-10 lat.

Kalibrację należy wykonywać co trzy lata. Aby to zrobić, a także wykreślić wykresy z danych uzyskanych za pomocą wykrywacza, dostępny jest specjalny program dostępny dla systemu operacyjnego Windows, a także kody źródłowe dla rodziny GNU / Linux OS (grafika) stworzone przez niezależnego programistę i nieobsługiwane przez firmę.

Czujnik nie jest chemicznym, ale czujnikiem NDIR, związanym z nowoczesnymi urządzeniami.

Zaprojektowany czujnik CO2 dla domu. Jest to spowodowane ponieważ ma niską dokładność 100 ppm.

Urządzenie domowe

Kvazar LLC produkuje różne analizatory gazów, w tym czujnik CO2 pod marką OKA-T-CO2.

Ten czujnik jest zamontowany na szynie DIN. Wskaźniki wskazań - cyfrowe.

Podobnie jak zagraniczne analogi, ma interfejs do komunikacji z komputerem.

W przeciwieństwie do obcych analogów, to urządzenie jest klasyfikowane nie w ppm, ale w procentach objętościowych. Zakres pomiaru wynosi od 0 do 5. Przy 0,5% urządzenie podaje sygnał, który można dostosować. Błąd względny urządzenia, według producenta, wynosi 25%, co jest dość dużo w porównaniu do poprzednich modeli.

Weryfikacja powinna być przeprowadzana co roku. Zaletą jest szeroki zakres temperatur pracy od -40 ° C do +50 ° C.

Podsumowując

Czujniki dwutlenku węgla wyświetlają informacje w formie cyfrowej. Konieczne jest, aby osoba zawsze była w dobrej formie, dobrze się czuła. Istnieją podobne urządzenia zarówno produkcji zagranicznej, jak i krajowej.