Sensori di CO2: panoramica, design, produttori

Nonostante il fatto che in uso la parola "aria" sia spesso sostituita da "ossigeno", infatti, non è la sua unica componente. il composizione aerea solo il 21% di ossigeno e quasi il 79% di azoto. E solo lo 0,03% è il livello di CO2 nell'aria. Tuttavia, questo gas è essenziale per gli organismi viventi. Correlato a ciò è la rilevanza dell'uso di sensori di CO2 per misurare la sua concentrazione.

La necessità di sensori

In molti casi, la concentrazione anidride carbonica - La CO2 viene misurata non in percentuale, ma in ppm.

Se il livello di questo gas nell'aria aumenta, la persona inizia a sentire sonnolenza, affaticamento, debolezza, perdita della funzione di concentrazione, l'attenzione è persa, appare un'eccessiva irritabilità e diminuisce l'efficienza.

Un forte aumento della concentrazione di questo gas porta ad attacchi di asma o addirittura a perdita di conoscenza.

Scambio di gas nelle cellule

Nelle stanze chiuse non ventilate nell'aria c'è una mancanza di ossigeno e un eccesso di anidride carbonica. Allo stesso tempo, una persona inizia a consumare l'ossigeno rimanente in un grande volume, saturando sempre più l'aria con anidride carbonica. La capacità di diffusione di quest'ultimo è 25-30 volte superiore a quella dell'ossigeno, il che rende una persona più sensibile al suo eccesso.

Lo scambio normale di gas nel corpo umano avviene solo al valore ottimale della pressione parziale dell'anidride carbonica nel sangue.

Il cambiamento di questo valore in qualsiasi direzione contribuisce al fatto che il trasporto di ossigeno alle cellule si deteriora. Quando si trattiene il respiro, il trasferimento di anidride carbonica non si ferma; respiro profondo dopo questo è dovuto all'aumento della pressione parziale di CO2.

Pertanto, la presenza di una persona per un lungo periodo di tempo in una stanza con un'alta concentrazione di anidride carbonica contribuisce al verificarsi di conseguenze negative. Pertanto, l'enfasi è sempre stata posta sulla necessità di ventilare la stanza per la ventilazione. Il sensore di CO2 consente il controllo dello scambio d'aria.

Classificazione dei sensori

Per fonte di energia, i sensori di CO2 sono classificati in:

• stazionario, che funziona dalla solita rete elettrica, l'installazione di cui è possibile effettuare su pareti, tavoli, pavimenti e condotti d'aria;
• autonomo, che funziona a spese dell'energia della batteria.

Nelle condotte, la concentrazione di CO2 viene determinata utilizzando sensori di canale, in uffici e in locali residenziali - sensori di camera.

Sensori avanzati in grado di gestire sistemi di ventilazione regolando il flusso di aria fresca e calibrare in aree aperte.

In dispositivi moderni di questo tipo, è possibile controllare non solo il livello di inquinamento da gas con anidride carbonica, ma anche le condizioni di temperatura e umidità, alcuni modelli possono informare l'aspetto del fumo nella stanza.

Dispositivo analizzatore di gas di anidride carbonica

I dispositivi non dispersivi sono dotati di filtri o ricevitori luminosi, il cui principio di funzionamento è simile al primo. Anche in questo dispositivo c'è una camera di lavoro, da cui l'aria fluisce nel ricevitore successivo.

La sorgente di radiazioni può essere un laser a infrarossi, un LED, una bobina riscaldata.

Ricevitori selettivi, elementi semiconduttori, bolometri e termopili sono utilizzati nei sensori a infrarossi. Le radiazioni non monocromatiche sono utilizzate nel ricevitore selettivo, in altri casi i sensori incorporano interferenze o filtri antigas. In alcuni modelli, viene utilizzato un filtro combinato, costituito da due, uno dei quali passa la banda IR dell'intervallo specificato e l'altro no.

La mancata corrispondenza del segnale si ottiene usando un dispositivo di calcolo e un rilevatore di prefabbricati situati dietro il filtro.

Questi sensori progettati per funzionare in aree aperte sono realizzati in policarbonato PC. Per il lavoro in ambienti chiusi vengono utilizzati dispositivi acrilonitrile-butadiene-stirene, poiché hanno una minore resistenza all'urto e un intervallo di temperatura più basso.

I sensori di anidride carbonica sono in grado di assorbire selettivamente una molecola di CO2. I sensori di dispersione utilizzano la radiazione ad onda singola ricevuta da un monocromatografo.

sfruttamento

Sono montati nell'area di servizio diretto o condotto di scarico.

Per evitare lo scambio di gas tra l'ossigeno del condotto dell'aria e l'analizzatore, il corpo di quest'ultimo deve essere isolato.

Al fine di rendere le informazioni disponibili dai sensori, sono posizionati all'altezza ottimale nello spazio illuminato.

Se il livello di CO2 viene determinato all'aria aperta, dopo la rimozione del dispositivo secondo le istruzioni, viene saltato.

Problemi noti

Nel caso in cui il dispositivo sia soggetto all'influenza di vento, polvere, precipitazioni, vibrazioni, colpi di vapore, è necessario installare uno scudo di fango direttamente di fronte ad esso.

Se l'acqua penetra nel dispositivo, può guastarsi. Nella maggior parte dei casi, l'effetto dell'acqua si estende fino alle estremità dei fili, poiché il dispositivo ha un involucro abbastanza stretto. Quindi esiste il rischio di corrosione, indebolimento delle connessioni terminali. Per evitare ciò, è necessario trattare con liquidi anticorrosivi e bloccare le porte che non sono attualmente utilizzate.

Ventilazione di più stanze con un sensore

A tale scopo, è possibile utilizzare i sensori di alimentazione e di scarico ZENIT e ZENIT HECO, nonché gli elettrodomestici I-VENT e CAPSULE.

Una valvola proporzionale è installata sul canale di ingresso in ogni stanza. In presenza di scarico in ogni stanza c'è anche una valvola simile. Per ogni canale di scarico o anche per una stanza, è installato un sensore di CO2 separato su cui il sistema VAV è montato dal produttore.

Quando una persona entra nei locali coperti, il sensore rileva un aumento della concentrazione di anidride carbonica. La valvola proporzionale ha un azionamento elettrico, in base al quale viene regolato lo scambio d'aria.

In questo caso, la qualità dell'aria nella stanza viene mantenuta al più alto livello. La concentrazione di CO2 nell'aria è a valori ottimali.

Quando le persone entrano ed escono dai locali con lo scambio d'aria controllato dai sensori, aumentano o diminuiscono a valori ottimali.

È possibile utilizzare un sensore anziché diversi nel condotto di scarico, tuttavia un dispositivo registra la concentrazione totale per tutte le stanze con un singolo ventilatore di scarico. Lo scambio aereo sarà regolato allo stesso modo, il che non è sempre giustificato.

Ventilazione di una stanza con un sensore

Per fare ciò, installare solo un sensore di CO2 nel condotto di scarico (l'installazione viene eseguita dal produttore). Lo scambio d'aria è regolato automaticamente. Le stesse marche possono essere utilizzate come sensori per la ventilazione di più stanze.

Questo crea un sistema di ventilazione con prestazioni ottimali, completamente automatizzato, caratterizzato da bassi costi operativi.

Calcolo del sistema di ventilazione per il biossido di carbonio

Per il calcolo, è necessario avere informazioni sul livello del gas studiato al di fuori della finestra, il flusso umano nelle sale di prova, quale attività fisica è occupata da persone che si trovano in queste stanze e quale concentrazione di biossido di carbonio è necessaria.

Per compensare il rilascio di CO2 da parte di ogni persona, lo scambio d'aria viene calcolato utilizzando la formula L = (G × 550) / (X ₂ -X ₁ ). Facciamo le spiegazioni necessarie:

• L - ricambio d'aria, m ³ / h;
• X ₁ - livello di anidride carbonica nell'aria di aspirazione, ppm;
• X ₂ - MAC di CO2 nell'aria della stanza, ppm;
• G è il volume di anidride carbonica emesso da ogni persona, l / h;
• 550 è il coefficiente utilizzato per convertire X ₁ e X ₂ in g / m ³ da ppm.

Il rilascio di anidride carbonica da parte di ciascuna persona è in media di 23 l / h, mentre in un volume maggiore le secrezioni si notano durante il lavoro fisico intenso (fino a 63 l / h), il lavoro leggero (fino a 36 l / h) e il deambulazione (fino a 33 l / h). La più piccola quantità di questo gas viene rilasciata durante il sonno (12 l / h), sedentaria e lavoro d'ufficio (15-18 l / h).

La concentrazione di questo gas nelle zone rurali è di 332 ppm. Le città sono più inquinate Quindi, in piccole città con una popolazione di fino a 300 mila persone, questo valore è 409 ppm, e in città con una popolazione più grande è 511 ppm.

Qualità dell'aria in locali residenziali e uffici secondo DIN EN 13779

Questo documento normativo stabilisce una classificazione per l'eccesso di contenuto di CO2 nella stanza in relazione alla concentrazione di aria esterna.

Qui si stabilisce che l'aria di alta qualità ha un intervallo tipico di <400 ppm, aria di media qualità - 400-600 ppm, aria di qualità soddisfacente - 600-1000 ppm, aria di bassa qualità -> 1000 ppm.

Controllo aereo

L'efficienza del funzionamento della ventola di scarico dipende dall'efficacia delle misurazioni effettuate dal sensore di anidride carbonica. In un momento in cui ci sono molte persone nella stanza, il sistema di ventilazione dovrebbe funzionare al limite delle sue capacità. Man mano che il numero di persone nella stanza diminuisce, l'alimentazione d'aria dovrebbe diminuire gradualmente, fino a quando l'alimentazione d'aria si arresta completamente. Ciò può essere ottenuto utilizzando cicli successivi di accensione e spegnimento di più ventilatori o l'eventuale utilizzo di ventilatori con un azionamento elettrico a due velocità, nonché con una diminuzione o un aumento dinamico del numero di giri degli azionamenti elettrici dei ventilatori con regolazione di frequenza. Il secondo metodo è il più preferito.

Prendi in considerazione alcuni sensori della concentrazione di anidride carbonica prodotta in Russia, oltre a quelli esteri.

Sensori di livello CO2 SenceAir

Questa azienda svedese è leader mondiale nella progettazione e produzione dei tipi considerati di analizzatori di gas. I dispositivi prodotti da questa azienda si distinguono per le proprietà ad alte prestazioni. Possono essere collegati a un PC, a seguito del quale è possibile ottenere un funzionamento a lungo termine di questi dispositivi. Il campo di misura è fino a 5000 ppm con una precisione di 30 ppm. Sensore NDIR usato.

Il rilevatore di anidride carbonica dell'azienda "Master Kit"

Questo dispositivo, secondo il produttore, è in grado di determinare la concentrazione di CO2 nell'intervallo da 0 a 3000 ppm con una precisione di misurazione da 0 a 2000 ppm nella regione del 10% (per valori elevati, la precisione non è indicata).

Il dispositivo deve essere utilizzato a una temperatura di +25 ° C. Se la temperatura non corrisponde, è necessario apportare le correzioni appropriate. L'uso del dispositivo non può essere eseguito a t, superiore a +50 ° C, e se è inferiore a 0 ° C. Questo parametro viene misurato usando il rilevatore in questione. La temperatura può essere espressa sia in gradi Celsius che in gradi Fahrenheit.

Il dispositivo è dotato di indicatori LED che mostrano il livello di inquinamento da gas con anidride carbonica: verde ad una concentrazione fino a 800 ppm, giallo - da 800 a 1200 ppm, rosso - ad un livello di oltre 1200 ppm. Questa informazione è messa sulla scatola con il dispositivo.

Il paese di produzione è la Cina. Il dispositivo è completato con un cavo USB e le istruzioni fornite in russo. Il cavo è necessario per fornire alimentazione al dispositivo. Il funzionamento di questo dispositivo implica l'uso di un cavo USB "nativo", perché non tutti si adatteranno qui.

La durata della vita del sensore è di 5-10 anni.

La calibrazione deve essere eseguita ogni tre anni. Per fare ciò, oltre a tracciare grafici dai dati ottenuti usando il rilevatore, è disponibile un programma speciale disponibile per il sistema operativo Windows, nonché i codici sorgente per la famiglia di sistemi operativi GNU / Linux (grafica) creati da un programmatore indipendente e non supportati dall'azienda.

Il sensore non è un sensore chimico, ma un sensore NDIR, relativo ai dispositivi moderni.

Sensore di CO2 progettato per casa. Questo è dovuto a perché ha una bassa precisione di 100 ppm.

Dispositivo domestico

Kvazar LLC produce una vasta gamma di analizzatori di gas, incluso il sensore di CO2 con il marchio OKA-T-CO2.

Questo sensore è montato su una guida DIN. Indicazioni di indicazione - digitale.

Come gli analoghi stranieri, ha un'interfaccia per comunicare con un computer.

A differenza degli analoghi stranieri, questo dispositivo non è classificato in ppm, ma in percentuale in volume. L'intervallo di misurazione va da 0 a 5. Allo 0,5%, il dispositivo emette un segnale che è possibile regolare. L'errore relativo del dispositivo, secondo il produttore, è del 25%, che è parecchio paragonato ai precedenti modelli considerati.

La verifica dovrebbe essere effettuata annualmente. Il vantaggio è un ampio intervallo di temperature di lavoro - da -40 ° C a +50 ° C.

In conclusione

I sensori di anidride carbonica visualizzano le informazioni in forma digitale. È necessario che una persona sia sempre in buona forma, si senta bene. Esistono dispositivi simili sia nella produzione interna che in quella estera.