Несмотря на то что в обиходе слово «воздух» часто заменяется на «кислород», на самом деле, это не единственный его компонент. В составе воздуха только 21 % кислорода и почти 79 % - азота. И только 0,03 % составляет уровень CO2 в воздухе. Однако данный газ имеет важнейшее значение для живых организмов. С этим связана актуальность использования CO2-датчиков для измерения его концентрации.
Необходимость датчиков
Во многих случаях концентрацию углекислого газа - CO2 измеряют не в процентах, а в промилле (ppm).
Если уровень данного газа в воздухе возрастает, человек начинает ощущать сонливость, усталость, духоту, потерю функции сосредоточения, теряется внимание, появляется лишняя раздражительность, снижается работоспособность.
Сильное увеличение концентрации данного газа приводит к приступам удушья или даже к потере сознания.
Газообмен в клетках
В закрытых непроветриваемых комнатах в воздухе ощущается недостаток кислорода и избыток углекислоты. При этом человек начинает в большом объеме потреблять остатки кислорода, все более насыщая воздух углекислым газом. Диффузионная способность последнего превышает таковую у кислорода в 25-30 раз, что и обусловливает повышенную чувствительность человека к его избытку.
Нормальный газообмен в организме человека протекает лишь при оптимальном значении парциального давления углекислоты в крови.
Изменение данного значения в любую сторону способствует тому, что транспортировка кислорода к клеткам ухудшается. При задержке дыхания перенос углекислоты не прекращается; глубокий вдох после этого обусловлен возрастанием величины парциального давления CO2.
Таким образом, нахождение человека в течение длительного промежутка времени в помещении с высокой концентрацией углекислого газа, способствует возникновению негативных последствий. Поэтому всегда делался акцент на том, что помещение необходимо проветривать для вентиляции. Датчик CO2 позволяет осуществлять контроль воздухообмена.
Классификация датчиков
По источнику питания датчики CO2 классифицируют на:
- стационарные, которые работают от обычной электрической сети, монтаж которых возможно осуществлять на стены, столы, полы и воздушные каналы;
- автономные, которые работают за счет аккумуляторной энергии.
В воздуховодах концентрация CO2 определяется с помощью канальных датчиков, в офисных и жилых помещениях — комнатных датчиков.
Усовершенствованные датчики способны осуществлять менеджмент системы вентиляции , регулируя расход приточного воздуха и осуществлять калибровку на открытой местности.
В современных приборах подобного типа предусмотрена возможность осуществления контроля не только уровня загазованности диоксидом углерода, но и температурного и влажностного режимов, некоторые модели могут информировать о возникновении задымленности помещения.
Устройство газоанализатора диоксида углерода
Недисперсионные устройства оснащаются светофильтрами либо приемниками, принцип работы которых схож с первыми. Также в данном устройстве присутствует рабочая камера, из которой воздух перетекает в следующий приемник.
Источником излучения может быть инфракрасный лазер, светодиод, нагретая спираль.
В инфракрасных датчиках применяются селективные приемники, элементы полупроводников, болометры и термобатареи. В селективном приемнике используется немонохроматическое излучение, в остальных случаях датчики имеют в своем составе фильтры интерференционные или газовые. В некоторых моделях используется сборный фильтр, состоящий из двух, один из которых пропускает ИК-полосу заданного диапазона, а другой — не пропускает.
Рассогласование сигналов осуществляется с помощью использования вычислительного устройства и сборного детектора, расположенных сзади фильтра.
Те датчики, которые предназначены для работы на открытой местности, производятся из поликарбоната РС. Для работы внутри помещений используются приборы из акрилонитрил-бутадиен-стирола, поскольку у них пониженная ударопрочность и более низкий температурный диапазон.
Датчики диоксида углерода способны избирательно поглощать молекулу СО2. Дисперсионные датчики используют одноволновое излучение, получаемое монохроматографом.
Эксплуатация
Их монтируют в зоне непосредственного обслуживания или вытяжном воздуховоде.
Для предотвращения газообмена между кислородом воздуховода и анализатора корпус последнего необходимо изолировать.
С целью доступности информации, выдаваемой датчиками, их размещают на оптимальной высоте в освещенном пространстве.
Если определяется уровень СО2 на открытом воздухе, то после выноса прибора по инструкции осуществляют его продувку.
Известные проблемы
В случае если прибор подвержен влиянию ветра, пыли, осадков, вибрации, удару пара, непосредственно перед ним нужно монтировать грязевой щиток.
Если вода попадет в корпус прибора, он может выйти из строя. В большинстве случаев действие воды распространяется на концы проводов, поскольку у прибора достаточно герметичный корпус. Тогда есть риск возникновение коррозии, ослабления клеммных соединений. С целью предотвращения этого необходимо осуществлять обработку антикоррозийными жидкостями и производить блокировку портов, не используемых в текущий момент времени.
Вентиляция нескольких помещений одним датчиком
Для этого могут использоваться приточно-вытяжные датчики ZENIT и ZENIT HECO, а также бытовое оборудование I-VENT и CAPSULE.
На приточном канале в каждом помещении устанавливается пропорциональный клапан. При наличии вытяжки в каждом помещении там также располагается подобный клапан. Для каждого вытяжного канала или даже для помещения устанавливается свой sensor CO2, на котором монтируется VAV-система изготовителем.
При попадании человека в охваченные помещения датчик фиксирует увеличение концентрации углекислоты. Пропорциональный клапан имеет электропривод, на основании чего осуществляется регулировка воздухообмена.
В этом случае качество воздуха в помещении поддерживается на самом высоком уровне. Концентрация CO2 в воздухе находится в оптимальных значениях.
По мере входа-выхода людей в помещения с воздухообменом, контролируемым датчиками, он возрастает или уменьшается до оптимальных значений.
Можно применять и один датчик вместо нескольких в вытяжном канале, однако один прибор фиксирует суммарную концентрацию на все комнаты с единым вытяжным вентилятором. Воздухообмен будет регулироваться одинаково, что не всегда оправдано.
Вентиляция одной комнаты одним датчиком
Для этого устанавливается только датчик CO2 в вытяжном канале (монтаж осуществляет изготовитель). Воздухообмен регулируется автоматически. В качестве датчиков могут использоваться те же марки, как и для вентиляции нескольких помещений.
При этом создается система вентиляции, имеющая оптимальные характеристики, полностью автоматизированная, характеризующаяся небольшими эксплуатационными затратами.
Расчет вентиляционной системы по углекислому газу
Для расчета необходимо владеть информацией об уровне исследуемого газа за окном, человеческом потоке в исследуемых помещениях, какой физической активностью заняты люди, пребывающие в данных помещениях, какая концентрация углекислоты необходима.
С целью компенсации выделения CO2 каждым человеком рассчитывается воздухообмен по формуле L=(G×550)/(X 2 -X 1). Сделаем необходимые пояснения:
- L - воздухообмен, м 3 /ч;
- X 1 — уровень углекислого газа в приточном воздухе, ppm;
- X 2 - ПДК CO2 в воздухе комнаты, ppm;
- G — объем углекислоты, выделяемой каждым человеком, л/час;
- 550 - коэффициент, использующийся для преобразования величин X 1 и X 2 в г/м 3 из ppm.
Выделение углекислоты каждым человеком составляет в среднем 23 л/ч, при этом в большем объеме выделения отмечаются при тяжелой физической работе (до 63 л/ч), легкой работе (до 36 л/ч) и ходьбе (до 33 л/ч). Наименьший объем данного газа выделяется во время сна (12 л/ч), сидячей и офисной работы (15-18 л/ч).
Концентрация этого газа в сельской местности составляет 332 ppm. Города загазованы больше. Так, в небольших городах с численностью населения до 300 тыс. человек эта величина составляет 409 ppm, а в городах с большей численностью — 511 ppm.
Качество воздуха в жилых и офисных помещениях по DIN EN 13779
В этом нормативном документе установлена классификация по превышению содержа-ния СО2 в помещении по отношению к концентрации наружного воздуха.
Здесь установлено, что высококачественный воздух имеет типовой диапазон <400 ppm, воздух среднего качества — 400-600 ppm, воздух удовлетворительного качества — 600-1000 ppm, низкокачественный воздух - >1000 ppm.
Регулирование подачи воздуха
От того, насколько эффективно производятся измерения датчиком углекислоты, зависит эффективность работы вытяжного вентилятора. В то время, когда в помещении находится много людей, система вентиляции должна работать на пределе своих возможностей. По мере уменьшения числа людей в комнате подача воздуха должна постепенно снижаться, вплоть до полной остановки подачи воздуха. Это может достигаться с помощью последовательных циклов включения и отключения нескольких вентиляторов или возможного применения вентиляторов, имеющих двухскоростной электропривод, а также при динамичном снижении или повышении числа оборотов электроприводов вентиляторов при частотном регулировании. Последний способ является наиболее предпочтительным.
Рассмотрим некоторые датчики уровня концентрации углекислого газа российского производства, а также иностранные.
Датчики уровня CO2 от SenceAir
Данная шведская компания является мировым лидером в области проектирования и производства рассматриваемых типов газоанализаторов. Устройства, производимые этой компанией, отличаются высокими эксплуатационными свойствами. Они могут подключаться к ПК, в результате чего можно добиться длительной работы этих приборов. Диапазон измерения составляет до 5000 ppm с точностью 30 ppm. Используется сенсор NDIR.
Детектор углекислого газа от компании «Мастер Кит»
Этот прибор по заверению производителя способен определять концентрацию CO2 в диапазоне от 0 до 3000 ppm с точностью при измерении от 0 до 2000 ppm в районе 10 % (при больших значениях точность не указана).
Эксплуатироваться прибор должен при температуре +25 °С. При несовпадении температуры необходимо вносить соответствующие поправки. Применение прибора не может осуществляться при t, превышающей +50 °С, и если она ниже 0 °С. Данный параметр измеряется с помощью рассматриваемого детектора. Температура может выражаться как в градусах Цельсия, так и в градусах Фаренгейта.
У прибора есть светодиодные индикаторы, показывающие уровень загазованности углекислотой: зеленый при концентрации до 800 ppm, желтый — от 800 до 1200 ppm, красный — при уровне более 1200 ppm. Эта информация нанесена на коробку с прибором.
Страна изготовления — Китай. Прибор комплектуется USB-кабелем и инструкцией, которая приведена на русском языке. Кабель необходим для обеспечения питания прибора. Эксплуатация данного прибора предполагает использование «родного» USB-кабеля, поскольку не каждый сюда подойдет.
Продолжительность жизни сенсора — 5-10 лет.
Калибровку нужно осуществлять каждые три года. Для этого, а также для построения графиков по данным, полученным с помощью детектора, используется специальная программа, доступная для ОС Windows, а также в виде исходных кодов — для семейства ОС GNU/Linux (графики), созданная независимым программистом и не поддерживаемая компанией.
В качестве сенсора выступает не химический, а NDIR-сенсор, относящийся к современным устройствам.
Предназначен датчик CO2 для дома. Это обусловлено тем, что у него невысокая точность 100 ppm.
Прибор отечественного производства
ООО «Квазар» выпускает множество газоанализаторов, в том числе и датчик СО2 под маркой «ОКА-Т-CO2».
Этот датчик монтируется на DIN-рейку. Индикация показаний — цифровая.
Как и у иностранных аналогов, у него есть интерфейс для связи с компьютером.
В отличие от зарубежных аналогов данный прибор градуирован не в ppm, а в объемных процентах. Диапазон измерений — от 0 до 5. При 0,5 % прибор подает сигнал, что можно настроить. Относительная погрешность прибора, по заявлениям производителя составляет 25 %, что достаточно много по сравнению с предыдущими рассматриваемыми моделями.
Поверка должна производиться ежегодно. Плюсом является широкий температурный диапазон работы — от -40 °С до +50 °С.
В заключение
Датчики углекислого газа отображают информацию в цифровом виде. Она необходима для того, чтобы человек всегда был в тонусе, хорошо себя чувствовал. Существуют подобные приборы как иностранного, так и отечественного производства.
Вчера я рассказал, почему очень важно поддерживать допустимый уровень углекислого газа в помещении (). Но для того, чтобы его поддерживать, нужно этот уровень, как минимум, знать.
Сегодня расскажу о том, какие существуют приборы для измерения уровня CO2.
В мире есть всего несколько производителей датчиков CO2. Самый известный - SenseAir . Их датчики работают по принципу "nondispersive infrared sensor" (NDIR). NDIR-сенсор - это спектрометр, измеряющий поглощение света с длиной волны 4 микрометра в зависимости от концентрации измеряемого газа.
Современный датчик SensAir K30 даёт точность 30 ppm и стоит $65, но приборы на его основе стоят от $200. В более дешёвых приборах используются датчики предыдущего поколения K22 с точностью 50 ppm.
Напомню, что для оценки состояния воздуха в помещении достаточно осознавать превышение 700 ppm, при том, что уровень CO2 в уличном воздухе составляет 400 ppm, так что лишние 20 ppm точности особой роли не играют.
Большинство бюджетных измерителей CO2 выпускают два тайваньских производителя - AZ Instrument и MIC . Их приборы под своими названиями продаются за $260-390, при этом они же без названия или с другими названиями продаются за $113-149.
Крупнейший продавец измерителей CO2 на eBay и Aliexpress - "GAIN EXPRESS". Сейчас у них в продаже 7 видов приборов по цене от $113 до $149 . Обратите внимание, что туда же затесались измерители угарного газа CO, которые нас не интересуют.
Датчик CO2 потребляет довольно много энергии, поэтому все домашние измерители CO2 работают от блока питания, а не от батареек. Все измерители CO2 достаточно точно показывают температуру и влажность.
Вот четыре модели на датчиках SensAir K22. По точности измерения CO2 они одинаковы - 50 ppm.
По картинке может сложиться впечатление, что прибор маленький. На самом деле его диаметр 12 см.
Это самый простой и дешёвый CO2-монитор. Датчик влажности в нём резистивный, поэтому он неспособен измерять влажность ниже 20%, да и выше точность измерения не очень высокая (5-7%). Есть часы, не сбрасывающиеся при отключении питания. Провод питания вставляется сзади.
Здесь уже ёмкостной датчик влажности, дающий точность 3-5%. Есть ручное запоминание текущих параметров (99 ячеек). Провод вставляется сбоку, и он на виду. Дата и время отображаются попеременно и это не отключается. При отключении питания время сбрасывается.
Помимо ёмкостного датчика в этой модели есть даталоггер на 5333 события, записывающий значения в память через указанные интервалы времени. Данные можно выгрузить в excel через USB.
В этой модели нет часов и даталоггера, провод питания торчит сбоку, зато есть релейный выход для управления приточной вентиляцией, датчики температуры и влажности помещены в трубку над прибором, что повышает точность и ускоряет измерения, а ещё в этом приборе можно отключить автоматическую калибровку датчика CO2.
У трёх предыдущих моделей автоматическая калибровка датчика CO2 неотключаемая и для сохранения точности показаний желательно хотя бы раз в неделю полностью проветривать комнату, где стоит прибор. У этого прибора можно отключить автоматическую калибровку и периодически делать её ручную.
Я склоняюсь к последнему варианту, а вы что посоветуете купить?
Какой CO2-метр вы бы посоветовали мне купить?
Простой круглый 7787 за $113 и фиг с ней, с влажностью
23 (15.6 % )
Ответ очевидный: чтобы измерять концентрацию углекислого газа в воздухе. Но для чего нужно ее измерять? Скажем, зачем на базовой станции , кроме датчиков температуры и влажности, есть еще и датчик СО2? С температурой и относительной влажностью все ясно: это основные показатели погоды – и на улице, и дома. А про углекислый газ нужно рассказать отдельно. Заодно познакомим вас с понятием адаптивной вентиляции.
Сколько СО2 в воздухе
В российском ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» указаны четыре класса помещений, в зависимости от уровня СО2. В двух словах эти классы выглядят так:
- 1 класс: СО2 до 400 ppm – отличный воздух, дышите на здоровье!
- 2 класс: СО2 от 400 до 600 ppm – хороший воздух, дышать легко.
- 3 класс: СО2 от 600 до 1 000 ppm – на нижней границе воздух еще нормальный, на верхней уже так себе.
- 4 класс: СО2 больше 1 000 ppm – недопустимое качество воздуха, срочно проветривать!
1 ppm – это одна миллионная доля. Если датчик СО2 показывает 1 ppm, это значит, что в 1 м3 воздуха содержится 1 см3 углекислого газа. Не стоит ломать голову над этой величиной, предлагаем относиться к ней как к условной единице измерения концентрации газов в воздухе. В том числе углекислого. На улице уровень СО2 составляет 350-400 этих условных единиц, в помещении – до 1 000. Больше 1 000 условных единиц – значит, углекислого газа в воздухе больше, чем должно быть.
Как СО2 распределяется по комнате
Углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому в стоячем воздухе он постепенно опускается к полу. А именно в нижней зоне помещения находятся люди. Получается, углекислый газ надо «отгонять» от людей.
У специалистов в области есть такое понятие – эффективность воздухораспределения. Оно говорит о том, насколько быстро свежий приточный воздух доходит до зоны дыхания: к рабочему столу, к кровати, к промышленному станку – в общем, туда, где чаще всего находятся люди. При этом в идеале приточный воздух на пути к человеку не должен проходить через зоны с грязным воздухом, в котором уже накопился СО2 и другие вредные газы. Иначе он их захватит и принесет к нам в легкие.
Но повышение уровня СО2 – это не только вред от самого углекислого газа. Многочисленные эксперименты в области микроклимата показали: количество СО2 связано с концентрацией других вредных газов (например, фенолформальдегиды, ацетон, аммиак). Все эти вещества есть почти в любом жилом помещении, их выделяет мебель и отделочные материалы.
Если в комнате много углекислого газа, то скорее всего и других вредных веществ в комнатном воздухе больше, чем полагается.
Эта связь объясняется очень просто. Углекислый газ не удаляется из воздуха никакими бытовыми фильтрами, единственный способ избавиться от него – «выдуть» его из комнаты с помощью . Если вентиляция работает плохо, значит СО2 будет накапливаться в помещении. А вместе с ним и другие вредные газы.
Именно поэтому специалисты приняли уровень СО2 как главный индикатор работы вентиляции. По идее, оценить работу вентиляции можно было бы и по концентрации любого другого газового загрязнителя. Но мы не знаем наверняка, какие именно газы есть в конкретном помещении, а каких нет. Зато мы знаем, что углекислый газ в комнате точно есть, и датчик нам его покажет.
Зачем регулировать вентиляцию по датчику СО2
В том же ГОСТе про допустимые и недопустимые уровни СО2 указана минимальная производительность вентиляции. Она равна 30 м3 /ч на одного человека, то есть каждый человек в комнате должен в час получать 30 кубометров свежего воздуха. Если в комнате находятся два человека, то в час им нужно минимум 60 м3 свежего воздуха. Тогда они будут дышать свежим воздухом с нормальным уровнем углекислого газа.
Но если в комнате нет людей, то незачем гонять вентиляцию на высоких оборотах в режиме 120 м3 /ч. В пустом помещении можно поддерживать свежесть воздуха и в более экономичном режиме. «Умная» вентиляция так и делает. Таким образом сокращаются траты на электроэнергию, и все элементы вентиляционной системы изнашиваются меньше.
После того, как люди придут в комнату, вентиляция включится именно в тот момент, когда датчик зафиксирует превышение допустимого уровня СО2. До этого времени нет нужды включать вентиляцию – людям хватит свежего воздуха, который успел накопиться в пустой комнате.
Кроме того, датчик покажет реальный уровень углекислого газа именно в зоне дыхания. Это даст стимул делать приточную вентиляцию более эффективной: направлять свежий воздух не абы куда, а туда, где находятся люди. Какой смысл проверять его концентрацию в углу комнаты, где вы даже не появляетесь?
Адаптивная вентиляция для дома
Традиционная вентиляция всегда работает в одном и том же режиме, пока вы не измените его вручную. Такой вентиляции все равно, сколько людей в комнате и насколько интенсивно они дышат.
Показательный пример с вентиляцией в кинотеатре. Пятница, вечерний сеанс, премьерный показ ожидаемого блокбастера – набивается полный зал. Воскресенье, утро, ничем не примечательный фильм – в зале 10 человек. В обоих случаях традиционная вентиляция работает с одной и той же интенсивностью. И если во время пятничного аншлага есть смысл включать вентиляцию на полную мощность, то поддерживать тот же режим в воскресенье для 10 зрителей – это неоправданно высокие затраты.
Все началось с того что я работаю в офисе, где как водится нет нормальной вентиляции, зато есть много народу половине которого все время жарко, а второй половине отчаянно дует.
Понятно что одного термометра для контроля воздуха в помещении недостаточно. Даже с кондиционером часто бывает прохладно, но душно. Спертый воздух. Оказалось на это больше всего влияет концентрация со2. Когда я узнал стоимость готовых приборов хотел от этой идеи отказаться. Но случайно попал на обзор оптического датчика концентрации со2. Цена конечно тоже не маленькая, но все-таки близко к разумным пределам. И руки давно чесались по паяльнику. В качестве контролера использовать решил ESP8266. Во первых дешево, во вторых что бы передавать информацию на компьютер, свой и любого желающего в комнате. После того как собрал и оттестировал первый вариант, решил добавить экран. Во первых это красиво:) Во вторых во многих случаях удобно.
Устройство построено на модуле ESP8266 NodeMcu Lua wi-fi
Сперва я подключил датчики температуры, в комнате и на улице. ds18b20
Затем собственно датчик углекислого газа. MH-Z19
И под конец дисплей 
написал вот такую программу под винды
После того как я вставил прибор в корпус он начал тупить, так как воздух слабо проникал внутрь. Что бы он поживее реагировал на окружающую атмосферу, я вставил бушный вентилятор от какой-то простенькой видеокарты. Он 12 вольтовый и при подключении к 5 вольтам крутиться медленно и печально, но это именно то что в данном случае требовалось.
А теперь собственно впечатления.
Прибор оказался намного полезней и интереснее чем я ожидал. Во первых больше нет проблем с проветриванием, никто не возмущается, так как у всех выскакивает предупреждение и они довольно хорошо согласуются с личными ощущениями.
Ну и просто наблюдения показали что в солнечный день уровень со2 значительно ниже чем в пасмурный и дождливый, утром загрязненность воздуха выше чем днем. С первого взгляда можно понять что делать, проветривать, если зашкаливает со2, или включить кондиционер, если повышенная температура. Датчик температуры на улице хорошо показывает получится ли охладить проветриванием, или только кондиционер. Стало очевидным и понятным, что творится в комнате и как в этом жить. И дома прибор оказался очень полезным, особенно в детской комнате, тем более что за показаниями можно следить удаленно через WiFi.
В результате получилось что-то вроде:
Тут видно сам прибор с экраном и программа на компьютере которая принимает информацию через WIFI.
Дополнение про датчик.
Почему именно такой датчик?
Есть дешевый MQ-135. Но я не встретил в откликах ни одного доброго слова об этом датчике. Он реагирует на все подряд, температуру, влажность, питание. Напротив датчики аналогичной конструкции какой применил я используются везе в том числе в профессиональной аппаратуре.
Тут описан принцип работы датчика. Называется «инфракрасный оптический анализ»
Что касается ШИМ и UART. Я изначально решил использовать ШИМ так как это было удобнее в данной конструкции, решил попробовать, и если бы результат был не удовлетворительный, переделал бы на UART. По факту оказалось что ШИМ ничем не уступает. Точный надежный, ни каких плясок и сбоев. Так и оставил.
Есть идея заказать в Китае плату
Вот думаю заказать в Китае плату с разъемами.
Что бы даже ничего паять не надо было.
В готовую плату втыкаешь ESP8266, датчик со2, дисплей, датчик температуры ds18b20, отдельно разъем будет на внешний датчик.
Прошиваешь и все работает.
Как относитесь к такой идее?
Идеи и технологии описанные в данном материале, а так же все программное обеспечение. Может быть использовано без согласия автора только для личных целей.
Любое, другое коммерческое, или не коммерческое изготовление, или распространение данных материалов и устройств, возможно только по согласованию с автором.
[email protected]
Таким получается готовое изделие
Последняя реинкарнация данного прибора
Воздух является смесью газов, в котором диоксид углерода (CO2) занимает по количеству лишь четвертое место, однако важнейшее значение для всего живого. Измерить концентрацию углекислого газа достаточно легко, а данные о количестве CO2 позволяют косвенно судить о содержании других веществ и использовать эти данные для анализа качества воздуха. Основной единицей измерения концентрации углекислого газа являются промилле (ppm).
При небольшом повышении уровня CO2 человек ощущает духоту, усталость, сонливость, невозможность сосредоточиться, потерю внимания, раздражительность, снижение работоспособности и т.д.
В замкнутых помещениях с недостаточной вентиляцией человек достаточно активно поглощает кислород (O2), при этом выдыхая большое количество углекислого газа, и если к перепадам содержания в воздухе кислорода человек мало восприимчив, то перепады содержания CO2 чувствуются каждой клеткой (и это не метафора) Связанно это с тем, что процесс газообмена O2 и CO2 в легких происходит за счет пассивной диффузии через мембрану клетки, а диффузионная способность CO2 в 25-30 раз выше, чем у O2, именно поэтому к изменениям концентрации CO2 в воздухе, человек очень чувствителен.
Так же существенное влияние оказывает то, что газообмен в клетках протекает нормально только при правильном значении парциального давления CO2 в крови (PA CO2). При этом как повышение, так и понижение PA CO2 приводит к тому, что ухудшается перенос O2 к клеткам, а так же к множеству других изменений. Простой пример: если задержать дыхание, то в легких ухудшается перенос O2 к клеткам, но перенос CO2 не прекращается, при этом первоначально желание сделать глубокий вдох вызывает именно рост PA CO2. Это защитная функция организма - команда нацеленная вернуть уровень PA CO2 в норму, предупреждение, что что-то не в порядке. Аналогично организм ведёт себя в душных помещениях с повышенным уровнем CO2 - появляется желание сделать глубокий вдох, открыть окно, выйти подышать на балкон или улицу.
Как видим наиболее вредным является долговременное пребывание в помещениях с высоким содержанием CO2 , именно поэтому особое внимание надо уделять домашней вентиляции и вентиляции рабочих мест. При этом наиболее правильный и энергоэффективный метод регулирования воздухообмена, это регулирование по датчику CO2 .
Применение данного метода регулирования ещё и наиболее удобно для пользователя, так как не требуется щелкать выключателями, крутить регулятор, постоянно подстраивая воздухообмен, и тем более переключать скорости на пульте управления. Пользователь вообще никак не вмешивается в работу системы вентиляции, агрегат всё регулирует автоматически и максимально точно, создавая идеальную атмосферу в помещениях независимо от постоянно изменяющихся условий.
Варианты управления по датчику CO2
Следует обратить внимание, что возможно два типа регулирования воздухообмена по датчику CO2.
Вентилирование одним агрегатом нескольких помещений
Вентилирование нескольких изолированных объемов воздуха, например квартиры, дома, нескольких офисов. Применяется в основном на бытовой линейке оборудования CAPSULE и I-VENT, а так же на приточно-вытяжных агрегатах ZENIT, ZENIT HECO. Для каждого помещения нам потребуется:
- Пропорциональный клапан на приточном канале
- Пропорциональный клапан на вытяжном канале (Если вытяжка в каждом помещении)
- Датчик CO2 для каждого помещения или вытяжного канала каждого помещения.
- VAV-система на агрегате (устанавливается заводом-изготовителем).
При появлении в помещении человека, датчиком CO2 будет регистрироваться повышение уровня CO2. Пропорциональный клапан с электроприводом будет регулировать воздухообмен на основании показаний именно своего датчика CO2. Такой вариант управления позволит максимально точно поддерживать качество воздуха в помещении, не позволяя появиться чувству нехватки воздуха, и не создавая излишнего воздухообмена.
Пример работы вентиляции по датчикам CO2 установленным в помещениях:
В помещении №2 находится один человек, и для компенсации повышения концентрации CO2 достаточно подавать в помещение 25 м³/ч, В помещении №1 же находятся два человека и для компенсации требуется подавать уже 75 м³/ч. Если из помещений выйдет по одному человеку, то в помещении №2 выделение CO2 прекратится полностью, клапан закроется, и вентилирование помещения прекратится. В помещении №1 выделение CO2 сократится, и агрегат постепенно снизит воздухообмен помещения №1 до 25 м³/ч.
ВНИМАНИЕ!!!
Применение одного датчика CO2 в вытяжном канале при наличии нескольких помещений нежелательно. Датчик CO2 будет регистрировать суммарную концентрацию углекислого газа и в обоих помещениях одинаково увеличивать воздухообмен. В результате в верхнем помещении воздухообмена недостаточно для компенсации повышения уровня CO2, а в нижнее подается излишнее количество воздуха.
Вентилирование одним агрегатом одного помещения
Вентилирование одного изолированного объема воздуха, например офиса, спортзала, производственного помещения, квартиры-студии. В этом случае нам потребуется только датчик CO2 установленный в вытяжном канале (устанавливается заводом-изготовителем). Воздухообмен будет автоматически регулироваться для поддержания требуемого уровня CO2 , независимо от изменения количества людей в помещении, а так же от их рода деятельности.
Данный вариант регулирования применяется в основном на промышленной линейке оборудования серии Zenit , Zenit HECO , CAPSULE и даже в установках i-Vent . Применение данной системы позволит организовать максимально энергоэффективную систему вентиляции, с минимальными эксплуатационными издержками и полностью автоматическим управлением.
Пример работы вентиляции по датчикам CO2 установленным в вытяжном канале:
В помещении находится один человек, и для компенсации повышения концентрации CO2 достаточно подавать в помещение 50 м³/ч, по мере увеличения в помещении количества людей увеличивается регистрируемый уровень CO2, и агрегат автоматически увеличивает количество воздуха, которое требуется подавать в помещение, для компенсации повышения уровня CO2.
Расчет системы вентиляции по CO2
Это один из вариантов расчета системы вентиляции, но, к сожалению, применяется достаточно редко, так как систем умеющих регулировать воздухообмен по датчику CO2 не слишком много. Для расчета нм понадобится знать следующие данные:
- Концентрация CO2 на улице.
- Расписание пребывания людей в обслуживаемых помещениях.
- Тип физической активности в обслуживаемых помещениях.
- Требуемый поддерживаемый уровень CO2.
Формула расчета воздухообмена для компенсации выделения CO2 одним человеком: L=(G×550)/(X2-X1)
- L - воздухообмен, м3/ч;
- X1 - концентрация CO2 в наружном (приточном) воздухе, ppm;
- X2 - допустимая концентрация CO2 в воздухе помещения, ppm;
- G - количество CO2 выделяемое одним человеком, л/час;
- 550 – преобразование значений X1 и X2 из ppm в г/м3.
Данные для G и концентрации CO2 на улице подбираются из таблиц.
Пример расчета квартиры с количеством проживающих 3 чел.
Для данных условий наиболее подходящим будет агрегат Zenit-350 Heco .
Если составить расписание дня, то можно будет увидеть картину изменения воздухообмена в течение дня, в зависимости от выделения CO2 в квартире.
Как видим даже по усредненному расписанию график изменения воздухообмена весьма существенный, в реальности же система постоянно регулирует воздухообмен, практически не имея на графике «полок». При этом, если агрегат подобран верно, в данном случае это Zenit-350 Heco, то значение CO2 в квартире всегда будет неизменно.
*Для расчета не принципиально, какой тип управления агрегатом по CO2 применяется. Это может быть как датчик в вытяжном канале, если это вентиляция квартиры студии, так и комнатные датчики CO2 совместно с
