Датчики CO2: види, опис

Вчені давно мають уявлення про вплив газу CO2 (вуглекислий газ, діоксид вуглецю) на організм людини. Згідно відомостям, зазначеним у класифікаторі шкідливих речовин ГОСТ 121007-76 вуглекислий газ вважається малонебезпечних речовин (4-й клас), має низьку концентрацію в атмосферному повітрі. Сам по собі CO2 володіє низьким ступенем шкідливого впливу на навколишнє середовище, однак підвищення концентрації газу в повітрі до 7% здатне завдати шкоди організму людини: утруднюється дихання, настає задуха. Особливістю вуглекислого газу є те, що він не має здатності накаливаться організмом, при зниженні концентрації CO2 в повітрі дихання повністю відновлюється.

ASHRAE: стандартизація кліматичного обладнання

Високі показники концентрації СО2 в атмосферному повітрі (від 01 до 07%) чинять негативний вплив на людину, різко знижуючи його працездатність. На відміну від вуглекислого газу, кисень здатний змінювати концентрацію в широких значеннях, не завдаючи шкоди здоров'ю. Комітет ASHRAE, що займається стандартизацією в області кліматичного обладнання, встановив допустиму норму вуглекислого газу в приміщеннях з людьми на рівні 01% від загального обсягу повітря. Саме допустимий показник CO2 позначений ASHRAE, вважається базовим при розрахунку повітрообміну.

Мета вимірювання концентрації CO2

В загальному розумінні рівень вуглекислого газу в повітрі визначає його задуху, яка, в свою чергу, залежить від кількості людей, що знаходяться в приміщенні. Кількість вуглекислого газу - головний критерій якості повітря в приміщенні, отже, орієнтуючись лише на концентрацію діоксиду вуглецю, при наявності системи вентиляції, що містить датчики CO2 можна ефективно регулювати якість повітря в приміщенні.


При диханні середньостатистична людина, вдихаючи кисень, здатний видихнути від 035 до 05% вуглекислого газу. Іншими словами, видихаемая людиною суміш газів перевищує концентрацію CO2 порівняно з зовнішнім повітрям у 100 разів. Якщо людина знаходиться в закритому приміщенні, на протязі декількох годин концентрація діоксиду вуглецю в повітрі багаторазово зростає, і якість повітря різко знижується.

Граничні показники СО2 у вдихуваному повітрі

Незважаючи на те, що вуглекислий газ не має ні кольору, ні запаху, його підвищена концентрація легко відчувається людиною. При вдиханні повітря з високим вмістом CO2 відчувається втома, виникає неуважність, осіб стає неуважним. Особливо гостро проблема повітря з надмірним вмістом діоксиду вуглецю відзначається в закритих громадських і освітніх установах, медичних закладах. Фахівці в лабораторних умовах встановлено, що показник концентрації газу понад 01% вже здатний надавати негативну дію на людину. Концентрація вуглекислого газу в межах від 004 до 007% оптимальна для життєдіяльності людини. Вуглекислий газ у концентрації від 007 до 01% міститься у переповнених приміщеннях і в громадському транспорті, подібна пропорція газу в повітрі не здатна завдати великої шкоди і вважається допустимою для дихання.
Підвищена концентрація вуглекислого газу (від 005 і більше) сприяє низькій активності організму людини, сонливість, уповільнення реакцій і низьким показником розумового процесу, з'являється відчуття удушливости.

Контроль якості повітря в кімнаті: датчик CO2 настінний

Настінні датчики контролю вуглекислого газу ведуть постійне вимірювання концентрації CO2 і подають керуючий сигнал на вентиляційний прилад для видалення надлишків вуглекислого газу. Складні кліматичні системи можуть мати вбудовані датчики, проте можливо використовувати зовнішній датчик вуглекислого газу CO2 з подальшим підключенням через окремі виходи до вентилятора. На ринку представлені різні варіанти настінних датчиків, існують прилади з релейними або аналоговими виходами, а також виходами для екрану монітора. Оскільки виробники можуть додавати датчики контролю тільки одним виходом, деякі власники самостійно допрацьовують пристрою. Датчик CO2 своїми руками вдосконалений і містить усі перераховані варіанти передачі вихідного сигналу, найбільш ефективний, оскільки сумісний з будь-якою системою вентиляції. В сучасних датчиках CO2 повинна бути реалізована система самокалібрування для підвищення надійності і довговічності приладу. Настінні датчики мають дві найбільш поширені модифікації: датчик CO2 з релейним виходом, що містить світлодіодний індикатор CO2 і кнопки управління режимами вентиляційної системи; датчик, не містить світлодіодних індикаторів та індивідуальних кнопок управління. Живлення електроенергією датчиків реалізується від слабкострумових мереж змінного струму. Деякі виробники передбачають додаткову можливість підключення до датчика CO2 блоку живлення.

Функціональні можливості датчиків CO2

Практично всі датчики здатні вимірювати концентрацію діоксиду вуглецю в потоці повітря, контролюючи граничні показники. Датчики CO2 здатні вимірювати концентрацію газу в наступних діапазонах:

від 0 до 2000 ppm (002%);

від 0 до 3000 ppm (003%);

від 0 до 5000 ppm (005%);

від 0 до 10000 ppm (01%).

Отримані дані приладом перетворюються в активні вихідні сигнали 0-10В. Датчики для обчислення концентрації CO2 поглинають нерассеянное інфрачервоне випромінювання (NDIR). Прилади комплектуються захисною оболонкою максимальних класів захисту IP65-IP68. При відсутності інтегрованих пристроїв візуального відображення результатів вимірювань використовується датчик CO2 з аналоговим виходом. Прилади для визначення концентрації вуглекислого газу володіють функцією автоматичного і ручного калібрування нульового значення. Перед тим, як починається калібрування, слід забезпечити подачу безперебійного живлення приладу протягом 10 хвилин. Приміщення, в якому встановлюється датчик, необхідно провітрити. Відповідний нульовій точці рівень концентрації вуглекислого газу - 300 ppm (0003%). Більшість моделей датчиків, контролюючих вміст діоксиду вуглецю, калібруються один раз, подальша періодичне калібрування виконується автоматично.

Після того як датчики CO2 вперше підключаються до харчування і виконується їх запуск, прилад проводить власне тестування і виконує установчі процедури. Протягом перших п'яти хвилин після запуску дані на виході можуть не відповідати реальним значенням.

Адаптивна вентиляція житлових приміщень

Адаптивна вентиляція відрізняється від традиційної тільки управлінням режимів роботи. Традиційні вентилятори працюють в одному режимі, споживання енергії не залежить від кількості людей в приміщенні і якісних показників повітря в ньому. Режим роботи адаптивної вентиляції управляється автоматично, для чого і використовується датчик CO2 для вентиляції, за допомогою якого контролюється вміст вуглекислого газу в повітрі. Завдяки інтелектуальній системі управління вентилятор подасть той об'єм повітря, який необхідний і достатній.

Необхідність регулювання вентиляції по датчику CO2

Допустимість рівня концентрації CO2 регламентується державними стандартами, одним з яких є ГОСТ 21005-88 (санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони). Згідно ГОСТу, при розгляді допустимих значень вуглекислого газу в повітрі враховуються і мінімальні показники продуктивності вентиляційного обладнання (30 м 3 /год на одну людину). Виходячи з вимог Госту, кожна людина, присутній в приміщенні за 1 годину повинен отримати 30 м 3 проточного повітря.

Системи вентиляції з управлінням по рівню CO2

Фахівці з вентиляційного обладнання часто використовують поняття ефективності розподілення повітря. Під показником ефективності розподілення повітря розуміється швидкість, з якою свіжий потік повітря досягає зони відпочинку або робочого місця (зони дихання). Якість припливного повітря, що надходить в зону дихання, не повинно знижуватися в міру руху по кімнаті, іншими словами, потік свіжого повітря не повинен стикатися з тим, який містить високу концентрацію CO2. Сучасні кліматичні системи і технології досить ефективно і економічно виконують функції з провітрювання приміщень. Вбудовані датчики і вимірники концентрації вуглекислого газу здатні керувати вентиляційною системою, забезпечуючи належну якість повітря в приміщенні, при цьому мінімізувати енергоспоживання. Кліматичні системи в роботі орієнтуються на показники концентрації CO2 в повітрі, електроніка порівнює отримане значення з заданим. Датчики CO2 забезпечують управління вентиляційною системою, підтримуючи якість повітря в оптимальних параметрах. Такі системи успішно застосовуються в приміщеннях з перемінним числом людей. Високий клас енергозбереження досягається за рахунок оптимізації потужності вентиляції.

Де встановити датчик або прилад контролю рівня CO2

Вибір місця розташування датчика вуглекислого газу необхідно проводити, виходячи з обмежень:

прилад повинен бути віддалений від місця постійного перебування людей щонайменше на 1 м;

датчик CO2 побутовий не розміщується ближче 1 метра до припливної вентиляції;

організація оптимального живлення приладу передбачає близьке розташування до джерела енергії.