Сензори за CO2: Общ преглед, дизайн, производители

Въпреки факта, че в употреба думата "въздух" често се заменя с "кислород", всъщност тя не е единственият й компонент. Най- въздушен състав само 21% кислород и почти 79% азот. И само 0,03% е нивото на CO2 във въздуха. Този газ обаче е от съществено значение за живите организми. Свързано с това е значението на използването на CO2 сензори за измерване на неговата концентрация.

Необходимостта от сензори

В много случаи концентрацията въглероден диоксид - CO2 се измерва не като процент, а в ppm.

Ако нивото на този газ във въздуха се увеличи, човекът започва да се чувства сънливост, умора, задух, загуба на функция концентрация, вниманието се губи, се появява прекомерна раздразнителност, а ефективността намалява.

Силното увеличение на концентрацията на този газ води до астматични пристъпи или дори до загуба на съзнание.

Обмен на газ в клетките

В затворените непроветрени помещения във въздуха има недостиг на кислород и излишък от въглероден диоксид. В същото време човек започва да консумира останалия кислород в голям обем, все повече и повече насища въздуха с въглероден диоксид. Дифузионният капацитет на последния е 25-30 пъти по-висок от този на кислорода, което прави човек по-чувствителен към своя излишък.

Нормалният газообмен в човешкото тяло става само при оптималната стойност на парциалното налягане на въглеродния диоксид в кръвта.

Промяната на тази стойност във всяка посока допринася за факта, че транспортирането на кислород до клетките се влошава. При задържане на дишането прехвърлянето на въглероден диоксид не спира; дълбоко дъх след това се дължи на увеличаване на парциалното налягане на CO2.

По този начин, присъствието на човек за дълъг период от време в стая с висока концентрация на въглероден диоксид допринася за възникването на негативни последици. Ето защо винаги се набляга на необходимостта от проветряване на помещението за вентилация. Сензорът за CO2 позволява контрол на обмен на въздух.

Класификация на сензорите

С източник на енергия, CO2 сензорите се класифицират в:

• стационарни, които работят от обичайната електрическа мрежа, чиято инсталация е възможно да се извършва на стени, маси, подове и въздуховоди;
• автономни, които работят за сметка на енергията на батерията.

В каналите концентрацията на CO2 се определя с помощта на сензори за канали, в офис и жилищни помещения - стайни сензори.

Усъвършенствани сензори, способни да управляват вентилационни системи чрез регулиране на потока свеж въздух и калибриране на открити места.

В съвременните устройства от този тип е възможно да се контролира не само нивото на замърсяване с газ с въглероден диоксид, но и условията на температура и влажност, някои модели могат да информират за появата на дим в помещението.

Устройство за анализ на въглероден диоксид

Недисперсивните устройства са оборудвани със светлинни филтри или приемници, чийто принцип на действие е подобен на първия. Също така в това устройство има работна камера, от която въздухът се влива в следващия приемник.

Източникът на радиация може да бъде инфрачервен лазер, LED, нагрята серпентина.

В инфрачервените сензори се използват селективни приемници, полупроводникови елементи, болометри и термобатареи. В селективния приемник се използва немонохроматично лъчение, а в други случаи сензорите включват смущаващи или газови филтри. В някои модели се използва комбиниран филтър, състоящ се от два, единият от които преминава през инфрачервения обхват на определения диапазон, а другият не.

Несъответствието на сигнала се постига чрез използване на изчислително устройство и предварително монтиран детектор, разположен зад филтъра.

Тези сензори, които са проектирани да работят на открити площи, са изработени от PC поликарбонат. За работа на закрито се използват акрилонитрил-бутадиен-стиролови устройства, тъй като те имат по-ниска ударна устойчивост и по-нисък температурен диапазон.

Сензорите на въглеродния диоксид са способни да селективно абсорбират молекула на СО2. Дисперсионните сензори използват едновълново излъчване, получено от монохроматограф.

експлоатация

Те се монтират в зоната на директно обслужване или изпускателен канал.

За да се предотврати обменът на газ между кислорода на въздухопровода и анализатора, тялото на последния трябва да бъде изолирано.

За да могат информацията да се предоставя от сензорите, те се поставят на оптимална височина в осветеното пространство.

Ако нивото на CO2 се определя на открито, след изваждане на устройството съгласно инструкциите, то се издухва.

Известни проблеми

В случай, че устройството е подложено на въздействие на вятър, прах, валежи, вибрации, удар с пара, пред него трябва да се постави кал.

Ако водата попадне в устройството, тя може да се провали. В повечето случаи, ефектът на водата се простира до краищата на жиците, тъй като устройството има доста плътно заграждение. Тогава съществува риск от корозия, отслабване на терминалните връзки. За да се предотврати това, е необходимо да се третират с антикорозионни течности и блокиращи портове, които понастоящем не се използват.

Вентилация на няколко помещения с един сензор

За тази цел могат да се използват сензори за захранване и изпускане ZENIT и ZENIT HECO, както и домакински уреди I-VENT и CAPSULE.

На входния канал във всяка стая е монтиран пропорционален вентил. При наличието на изгорели газове във всяка стая има и подобен вентил. За всеки изпускателен канал или дори за стая се инсталира отделен сензор за CO2, на който системата VAV се монтира от производителя.

Когато човек влезе в закритите помещения, сензорът открива увеличение на концентрацията на въглероден диоксид. Пропорционалният вентил има електрическо задвижване, въз основа на което се регулира въздухообменът.

В този случай качеството на въздуха в помещението се поддържа на най-високо ниво. Концентрацията на CO2 във въздуха е на оптимални стойности.

Когато хората влизат и излизат от помещенията с въздушен обмен, контролиран от сензорите, той увеличава или намалява до оптимални стойности.

Възможно е да се използва един датчик вместо няколко в изпускателния канал, но едно устройство записва общата концентрация за всички помещения с един вентилатор. Въздушният обмен ще бъде регулиран еднакво, което не винаги е оправдано.

Вентилация на една стая с един сензор

За да направите това, инсталирайте само сензор за CO2 в изпускателния канал (монтажът се извършва от производителя). Въздушният обмен се регулира автоматично. Същите марки могат да се използват като сензори за вентилация на няколко стаи.

Това създава вентилационна система с оптимална работа, напълно автоматизирана, характеризираща се с ниски експлоатационни разходи.

Изчисляване на вентилационната система за въглероден диоксид

За изчислението е необходимо да има информация за нивото на газа, който се изследва извън прозореца, човешкия поток в стаите за изпитване, каква физическа активност се заема от хора, които се намират в тези помещения, и каква концентрация на въглероден диоксид е необходима.

За да се компенсира отделянето на CO2 от всеки човек, обменът на въздух се изчислява по формулата L = (G × 550) / (X ₂ -X ₁ ). Ние правим необходимите обяснения:

• L - обмен на въздух, m ³ / h;
• X ₁ - ниво на въглероден диоксид във входящия въздух, ppm;
• X ₂ - MAC на CO2 във въздуха на помещението, ppm;
• G е обемът на въглеродния диоксид, излъчван от всяко лице, l / h;
• 550 е коефициентът, използван за превръщане на X ₁ и X ₂ в g / m ³ от ррт.

Освобождаването на въглероден диоксид от всеки човек е средно 23 l / h, докато при по-голям обем секрециите се забелязват при тежка физическа работа (до 63 l / h), лека работа (до 36 l / h) и ходене (до 33 l / h). Най-малкото количество от този газ се освобождава по време на сън (12 l / h), заседналата и офис работа (15-18 l / h).

Концентрацията на този газ в селските райони е 332 ppm. Градовете са по-замърсени. Така че, в малките градове с население до 300 хил. Души, тази стойност е 409 ppm, а в градовете с по-голямо население е 511 ppm.

Качество на въздуха в жилищни и офис помещения съгласно DIN EN 13779

Този регулаторен документ установява класификация за превишението на съдържанието на CO2 в помещението по отношение на концентрацията на външния въздух.

Тук е установено, че висококачественият въздух има типичен диапазон от <400 ppm, въздух със средно качество - 400-600 ppm, задоволителен качествен въздух - 600-1000 ppm, нискокачествен въздух -> 1000 ppm.

Контрол на въздуха

Ефективността на работата на вентилатора за изгорели газове зависи от това колко ефективно се правят измерванията от датчика за въглероден диоксид. В момент, когато в стаята има много хора, вентилационната система трябва да работи на границите на възможностите си. Тъй като броят на хората в стаята намалява, подаването на въздух трябва постепенно да намалява, докато подаването на въздух спре напълно. Това може да бъде постигнато чрез последователни цикли на включване и изключване на няколко вентилатора или възможното използване на вентилатори с двускоростно електрическо задвижване, както и с динамично намаляване или увеличаване на броя на оборотите на електрозадвижванията на вентилаторите с честотно регулиране. Последният метод е най-предпочитан.

Разгледайте някои сензори за концентрацията на въглероден диоксид, произведен в Русия, както и чужди.

SenceAir Датчици за ниво на CO2

Тази шведска компания е световен лидер в проектирането и производството на разглежданите видове газови анализатори. Устройствата, произведени от тази фирма, се отличават с високи експлоатационни качества. Те могат да бъдат свързани към компютър, в резултат на което може да се постигне дългосрочна работа на тези устройства. Диапазонът на измерване е до 5000 ppm с точност до 30 ppm. Използва се сензор NDIR.

Детекторът на въглеродния диоксид от компанията "Master Kit"

Това устройство, според производителя, е в състояние да определи концентрацията на CO2 в диапазона от 0 до 3000 ppm с точност от 0 до 2000 ppm в областта от 10% (при големи стойности точността не е посочена).

Устройството трябва да работи при температура от + 25 ° C. Ако температурата не съвпада, е необходимо да се направят съответните корекции. Използването на устройството не може да се извършва при t, надвишаващо +50 ° C, и ако е под 0 ° C. Този параметър се измерва с помощта на въпросния детектор. Температурата може да се изрази както в градуси по Целзий, така и в градуси по Фаренхайт.

Устройството има LED индикатори, които показват нивото на замърсяване с въглероден диоксид: зелено при концентрация до 800 ppm, жълто - от 800 до 1200 ppm, червено - при ниво над 1200 ppm. Тази информация се поставя върху кутията с устройството.

Страната на производство е Китай. Устройството е допълнено с USB кабел и инструкцията, която е дадена на руски език. Кабелът е необходим за захранване на устройството. Работата на това устройство включва използването на "роден" USB-кабел, защото не всеки ще се побере тук.

Животът на сензора е 5-10 години.

Калибрирането трябва да се извършва на всеки три години. За тази цел, както и за начертаване на графики от данните, получени с помощта на детектора, е налична специална програма, която е достъпна за Windows OS, както и изходни кодове за семейството GNU / Linux OS (графики), създадени от независим програмист и не поддържани от компанията.

Сензорът не е химикал, а NDIR-сензор, свързан със съвременните устройства.

Проектиран CO2 сензор за дома. Това се дължи на защото има ниска точност от 100 ppm.

Домашно устройство

Kvazar LLC произвежда различни газови анализатори, включително CO2 сензора под марката OKA-T-CO2.

Този сензор е монтиран на DIN шина. Индикационни индикации - цифрови.

Подобно на чуждестранни аналози, той има интерфейс за комуникация с компютър.

За разлика от чуждестранните аналози, това устройство не се класифицира в ppm, а в обемни проценти. Диапазонът на измерване е от 0 до 5. При 0.5%, устройството дава сигнал, който можете да регулирате. Относителната грешка на устройството, според производителя, е 25%, което е доста в сравнение с разглежданите предишни модели.

Проверката трябва да се извършва ежегодно. Предимството е широк температурен обхват на работа - от -40 ° C до +50 ° C.

В заключение

Сензорите от въглероден диоксид показват информация в цифров вид. Необходимо е човек винаги да е в добра форма, да се чувства добре. Подобни устройства има и в чужбина, и в местно производство.