Senzorji CO2: Pregled, načrtovanje, proizvajalci

Kljub dejstvu, da se pri uporabi besede "zrak" pogosto nadomesti s "kisikom", dejansko ni edina komponenta. V sestavo zraka samo 21% kisika in skoraj 79% dušika. Samo 0,03% je raven CO2 v zraku. Vendar je ta plin bistven za žive organizme. S tem je povezan pomen uporabe senzorjev CO2 za merjenje njegove koncentracije.

Potreba po senzorjih

V mnogih primerih je koncentracija ogljikov dioksid - CO2 se meri ne v odstotkih, ampak v ppm.

Če se raven tega plina v zraku poveča, začne oseba začutiti zaspanost, utrujenost, zamašenost, izgubo funkcije koncentracije, izgubljeno pozornost, se pojavi prekomerna razdražljivost in zmanjša učinkovitost.

Močno povečanje koncentracije tega plina povzroči napade astme ali celo izgubo zavesti.

Izmenjava plina v celicah

V zaprtih prostih prostorih v zraku je pomanjkanje kisika in presežek ogljikovega dioksida. Hkrati začne oseba zaužiti preostali kisik v velikem volumnu, vedno bolj nasičen z ogljikovim dioksidom. Kapaciteta difuzije slednjega je 25–30-krat večja od kisika, zaradi česar je oseba bolj občutljiva na njegov presežek.

Normalna izmenjava plina v človeškem telesu se pojavi le pri optimalni vrednosti delnega tlaka ogljikovega dioksida v krvi.

Sprememba te vrednosti v kateri koli smeri prispeva k temu, da se transport kisika do celic poslabša. Ko zadržite dih, se prenos ogljikovega dioksida ne ustavi; globoko vdihavanje je posledica povečanja parcialnega tlaka CO2.

Tako prisotnost osebe za dolgo časa v sobi z visoko koncentracijo ogljikovega dioksida prispeva k pojavu negativnih posledic. Zato je bil vedno poudarek na potrebi po prezračevanju prostora za prezračevanje. Senzor CO2 omogoča nadzor izmenjave zraka.

Razvrstitev senzorjev

Po viru energije so senzorji CO2 razvrščeni v:

• stacionarne, ki delujejo iz običajnega električnega omrežja, katerega namestitev je možno izvesti na stene, mize, tla in zračne kanale;
• avtonomne, ki delujejo na račun baterije.

V kanalih je koncentracija CO2 določena s kanalnimi senzorji, v pisarniških in stanovanjskih prostorskih senzorjih.

Napredni senzorji, ki so sposobni upravljati prezračevalni sistemi s prilagoditvijo pretoka svežega zraka in umerjanjem na odprtih območjih.

V sodobnih tovrstnih napravah je mogoče nadzorovati ne le stopnjo onesnaževanja s plinom z ogljikovim dioksidom, temveč tudi pogoje temperature in vlažnosti, nekateri modeli pa lahko obvestijo o pojavu dima v prostoru.

Naprava za analizo plinskega ogljikovega dioksida

Nedisperzne naprave so opremljene s svetlobnimi filtri ali sprejemniki, katerih princip delovanja je podoben prvemu. Tudi v tej napravi je delovna komora, iz katere zrak teče v naslednji sprejemnik.

Vir sevanja je lahko infrardeči laser, LED, ogrevana tuljava.

V infrardečih senzorjih se uporabljajo selektivni sprejemniki, polprevodniški elementi, bolometri in termopile. V selektivnem sprejemniku se uporablja ne monokromatsko sevanje, v drugih primerih pa senzorji vsebujejo interferenčne ali plinske filtre. Pri nekaterih modelih je uporabljen kombiniran filter, sestavljen iz dveh, od katerih eden prehaja IR pas določenega območja, drugi pa ne.

Neusklajenost signala je dosežena z uporabo računalniške naprave in predfrekvenčnega detektorja, ki se nahaja za filtrom.

Tisti senzorji, ki so namenjeni za delo na odprtem prostoru, so izdelani iz PC polikarbonata. Za delo v zaprtih prostorih se uporabljajo akrilonitril-butadien-stirenske naprave, ki imajo manjšo udarno odpornost in nižjo temperaturo.

Senzorji ogljikovega dioksida lahko selektivno absorbirajo molekulo CO2. Disperzijski senzorji uporabljajo sevanje z enim valom, ki ga prejme monokromatograf.

Operacija

Nameščeni so na območju neposrednega servisnega ali izpušnega kanala.

Da bi preprečili izmenjavo plina med kisikom zračnega kanala in analizatorjem, mora biti telo slednjega izolirano.

Da bi bile informacije na voljo s senzorjev, so postavljene na optimalni višini v osvetljenem prostoru.

Če je raven CO2 določena na prostem, potem je naprava po odstranitvi naprave odstranjena.

Znane težave

V primeru, da je naprava izpostavljena vplivom vetra, prahu, padavin, vibracij, pare, mora biti blatna zaščita nameščena neposredno pred njo.

Če voda pride v napravo, lahko odpove. V večini primerov se učinek vode razširi na konce žic, saj ima naprava precej tesen prostor. Potem obstaja nevarnost korozije, oslabitev priključnih sponk. Da bi to preprečili, je potrebno obdelati s protikorozivnimi tekočinami in blokirnimi vrati, ki se trenutno ne uporabljajo.

Prezračevanje več prostorov z enim senzorjem

V ta namen lahko uporabljate oskrbovalne in izpušne senzorje ZENIT in ZENIT HECO ter gospodinjske aparate I-VENT in CAPSULE.

Na dovodni kanal v vsaki sobi je nameščen proporcionalni ventil. V prisotnosti izpušnih plinov v vsakem prostoru se nahaja tudi podoben ventil. Za vsak izpušni kanal ali celo za sobo je nameščen ločen senzor CO2, na katerem je proizvajalec montiran sistem VAV.

Ko oseba vstopi v pokrite prostore, senzor zazna povečano koncentracijo ogljikovega dioksida. Proporcionalni ventil ima električni pogon, na podlagi katerega se uravnava izmenjava zraka.

V tem primeru se kakovost zraka v prostoru vzdržuje na najvišji ravni. Koncentracija CO2 v zraku je optimalna.

Ko ljudje vstopajo in izstopajo iz prostorov z izmenjavo zraka, ki jo nadzorujejo senzorji, se poveča ali zmanjša na optimalne vrednosti.

V izpušnem kanalu je mogoče uporabiti en senzor namesto več, vendar ena naprava zabeleži skupno koncentracijo za vse prostore z enim samim izpušnim ventilatorjem. Izmenjava zraka bo urejena enako, kar ni vedno upravičeno.

Prezračevanje enega prostora z enim senzorjem

V ta namen namestite samo senzor CO2 v izpušni kanal (namestitev izvede proizvajalec). Izmenjava zraka je urejena samodejno. Iste blagovne znamke se lahko uporabljajo kot senzorji kot za prezračevanje več prostorov.

To ustvarja prezračevalni sistem z optimalno zmogljivostjo, popolnoma avtomatiziran, z nizkimi obratovalnimi stroški.

Izračun prezračevalnega sistema za ogljikov dioksid

Za izračun je treba imeti podatke o stopnji plina, ki se proučuje zunaj okna, o človeškem toku v preskusnih prostorih, o fizični aktivnosti, ki jo zasedajo ljudje, ki so v teh prostorih, in o tem, kakšna koncentracija ogljikovega dioksida je potrebna.

Za kompenzacijo izpusta CO2 za vsako osebo se izmenjava zraka izračuna z uporabo formule L = (G × 550) / (X ₂ -X ₁ ). Podajamo potrebna pojasnila:

• L - izmenjava zraka, m ³ / h;
• X ₁ - raven ogljikovega dioksida v polnilnem zraku, ppm;
• X ₂ - MAC CO2 v zraku prostora, ppm;
• G je volumen ogljikovega dioksida, ki ga odda vsaka oseba, l / h;
• 550 je koeficient, uporabljen za pretvorbo X ₁ in X ₂ v g / m ³ iz ppm.

Sproščanje ogljikovega dioksida po vsaki osebi v povprečju znaša 23 l / h, pri večjem volumnu pa so izločki zabeleženi pri težkem fizičnem delu (do 63 l / h), lahkem delu (do 36 l / h) in hoji (do 33 l / h). Najmanjša količina tega plina se sprosti med spanjem (12 l / h), sedečim in pisarniškim delom (15-18 l / h).

Koncentracija tega plina na podeželskih območjih je 332 ppm. Mesta so bolj onesnažena. Torej je v majhnih mestih s populacijo do 300 tisoč prebivalcev ta vrednost 409 ppm, v mestih z večjim številom prebivalcev pa 511 ppm.

Kakovost zraka v stanovanjskih in poslovnih prostorih po DIN EN 13779

Ta regulativni dokument določa razvrstitev presežka vsebnosti CO2 v prostoru glede na koncentracijo zunanjega zraka.

Tukaj je ugotovljeno, da ima visokokakovostni zrak tipično območje <400 ppm, srednje kakovosten zrak - 400-600 ppm, zadovoljiv kakovost zraka - 600-1000 ppm, nizek kakovost zraka -> 1000 ppm.

Nadzor zraka

Učinkovitost delovanja izpušnega ventilatorja je odvisna od tega, kako učinkovito so meritve izvedene s senzorjem ogljikovega dioksida. V času, ko je v sobi veliko ljudi, mora prezračevalni sistem delovati na meji svojih zmogljivosti. Ker se število ljudi v prostoru zmanjšuje, se mora dovod zraka postopoma zmanjševati, dokler se dovod zraka ne ustavi. To je mogoče doseči z zaporednimi cikli vklopa in izklopa večih ventilatorjev ali z možno uporabo ventilatorjev z dvo-hitrostnim električnim pogonom, kot tudi z dinamičnim zmanjšanjem ali povečanjem števila vrtljajev električnih pogonov ventilatorjev s frekvenčno regulacijo. Slednja metoda je najbolj prednostna.

Razmislite o nekaterih senzorjih koncentracije ogljikovega dioksida, proizvedenega v Rusiji, pa tudi tujih.

SenceAir Senzorji nivoja CO2

To švedsko podjetje je vodilno svetovno podjetje pri načrtovanju in proizvodnji obravnavanih vrst analizatorjev plina. Naprave, ki jih proizvaja ta družba, odlikujejo visoke zmogljivosti. Lahko jih priključite na osebni računalnik, zaradi česar lahko dosežete dolgoročno delovanje teh naprav. Merilno območje je do 5000 ppm z natančnostjo 30 ppm. Uporabljen senzor NDIR.

Detektor ogljikovega dioksida iz podjetja "Master Kit"

Ta naprava, glede na proizvajalca, lahko določi koncentracijo CO2 v območju od 0 do 3000 ppm s točnostjo merjenja od 0 do 2000 ppm v območju 10% (pri velikih vrednostih natančnost ni navedena).

Naprava mora delovati pri temperaturi +25 ° C. Če se temperatura ne ujema, je potrebno opraviti ustrezne popravke. Uporaba naprave se ne sme izvajati pri t, ki presega +50 ° C, in če je pod 0 ° C. Ta parameter se meri z zadevnim detektorjem. Temperatura je lahko izražena v stopinjah Celzija in v stopinjah Fahrenheita.

Naprava ima LED indikatorje, ki kažejo stopnjo onesnaženosti s ogljikovim dioksidom: zelena pri koncentraciji do 800 ppm, rumena - od 800 do 1200 ppm, rdeča - na ravni več kot 1200 ppm. Te informacije so na škatli skupaj z napravo.

Država izdelave je Kitajska. Naprava je opremljena s kablom USB in navodili, ki so napisana v ruskem jeziku. Kabel je potreben za napajanje naprave. Delovanje te naprave vključuje uporabo "native" USB-kabel, ker ne bo vsakdo fit tukaj.

Življenjska doba senzorja je 5-10 let.

Kalibracijo je treba opraviti vsaka tri leta. V ta namen, kot tudi za risanje grafikonov iz podatkov, pridobljenih z uporabo detektorja, je na voljo poseben program, ki je na voljo za operacijski sistem Windows, kot tudi izvorne kode za družino GNU / Linux OS (grafika), ki jo je ustvaril neodvisni programer in ki jih podjetje ne podpira.

Senzor ni kemikalija, temveč NDIR-senzor, povezan s sodobnimi napravami.

Izdelan senzor CO2 za dom. To je posledica ker ima nizko natančnost 100 ppm.

Domača naprava

LLC Kvazar proizvaja veliko analizatorjev plina, vključno s senzorjem CO2 pod blagovno znamko OKA-T-CO2.

Ta senzor je montiran na DIN letev. Indikacijske indikacije - digitalne.

Tako kot tuji analogi ima tudi vmesnik za komunikacijo z računalnikom.

Za razliko od tujih analogov je ta naprava ocenjena ne v ppm, temveč v volumskih odstotkih. Merilno območje je od 0 do 5. Na 0,5% naprava da signal, ki ga lahko prilagodite. Relativna napaka naprave, glede na proizvajalca, je 25%, kar je precej veliko v primerjavi s prejšnjimi obravnavani modeli.

Preverjanje je treba opraviti letno. Prednost je širok temperaturni razpon dela - od -40 ° C do +50 ° C.

Za zaključek

Senzorji ogljikovega dioksida prikazujejo informacije v digitalni obliki. Potrebno je, da je človek vedno v dobri kondiciji, dobro se počuti. Obstajajo podobne naprave, tako tuje kot domače.