حسگرهای CO2: انواع، توضیحات

2024 نویسنده: Aaron Duncan | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 03:41

دانشمندان مدتهاست در مورد تأثیر گاز CO2 (دی اکسید کربن، دی اکسید کربن) بر بدن انسان ایده داشتند. با توجه به اطلاعات مشخص شده در طبقه بندی مواد مضر GOST 12.1.007-76، دی اکسید کربن یک ماده کم خطر (کلاس 4) در نظر گرفته می شود، دارای غلظت کم در هوای جو است. CO2 به خودی خود دارای درجه کمی از اثرات مضر بر محیط زیست است، اما افزایش غلظت گاز در هوا به 7٪ می تواند به بدن انسان آسیب برساند: تنفس دشوار می شود، خفگی رخ می دهد. یکی از ویژگی های دی اکسید کربن این است که توانایی گرم کردن بدن را ندارد، با کاهش غلظت CO2 در هوا، تنفس به طور کامل ترمیم می شود.

ASHRAE: استانداردسازی تجهیزات HVAC

غلظت بالای CO2 در هوای اتمسفر (از 0.1 تا 0.7٪) تأثیر منفی روی فرد می گذارد و عملکرد او را به شدت کاهش می دهد. بر خلاف دی اکسید کربن، اکسیژن می تواند غلظت خود را در محدوده وسیعی بدون آسیب رساندن به سلامت تغییر دهد. کمیته استانداردهای ASHRAE HVAC ایجاد کرده استمیزان مجاز دی اکسید کربن در اتاق های دارای افراد در سطح 0.1٪ از کل حجم هوا. این نشانگر CO2 مجاز است که با ASHRAE نشان داده شده است که هنگام محاسبه تبادل هوا به عنوان خط پایه در نظر گرفته می شود.

هدف از اندازه گیری غلظت CO2

در یک مفهوم کلی، سطح دی اکسید کربن موجود در هوا، گرفتگی آن را تعیین می کند، که به نوبه خود به تعداد افراد در اتاق بستگی دارد. میزان دی اکسید کربن معیار اصلی کیفیت هوای داخل ساختمان است، بنابراین با تمرکز تنها بر غلظت دی اکسید کربن و با یک سیستم تهویه حاوی سنسورهای CO2 می توان کیفیت هوای داخل خانه را به طور موثر تنظیم کرد.

هنگام نفس کشیدن، یک فرد معمولی با استنشاق اکسیژن می تواند از 0.35 تا 0.5 درصد دی اکسید کربن را بازدم کند. به عبارت دیگر، مخلوط گازهای بازدم شده توسط یک فرد بیش از 100 برابر غلظت CO2 در مقایسه با هوای بیرون است. اگر فردی در داخل خانه باشد، در عرض چند ساعت غلظت دی اکسید کربن در هوا چندین برابر افزایش می یابد و کیفیت هوا به شدت کاهش می یابد.

محدودیت CO2 استنشاقی

علیرغم اینکه دی اکسید کربن نه رنگ دارد و نه بو، افزایش غلظت آن به راحتی توسط فرد احساس می شود. هنگام استنشاق هوا با محتوای بالای CO2، خستگی احساس می شود، غیبت رخ می دهد، فرد بی توجه می شود. مشکل هوا با محتوای بیش از حد دی اکسید کربن به ویژه در موسسات عمومی و آموزشی بسته، پزشکی حاد است.موسسات.

متخصصان در آزمایشگاه دریافتند که غلظت گاز بالای 0، 1٪ در حال حاضر می تواند تأثیر منفی بر روی انسان بگذارد. غلظت دی اکسید کربن در محدوده 0.04 تا 0.07 درصد برای زندگی انسان بهینه است. دی اکسید کربن با غلظت 0.07 تا 0.1 درصد در اتاق های شلوغ و وسایل نقلیه عمومی یافت می شود، نسبت مشابهی از گاز موجود در هوا قادر به ایجاد آسیب زیادی نیست و برای تنفس قابل قبول است.

افزایش غلظت دی اکسید کربن (از 0.05 یا بیشتر) به فعالیت کم بدن انسان، خواب‌آلودگی، واکنش‌های آهسته و نشانگر پایین فرآیند فکر، احساس خفگی کمک می‌کند.

کنترل کیفیت هوای اتاق: سنسور CO2 دیواری

حسگرهای CO2 دیواری به طور مداوم غلظت CO2 را اندازه گیری می کنند و سیگنال کنترلی را برای حذف دی اکسید کربن اضافی به واحد تهویه ارسال می کنند. سیستم‌های آب و هوای پیچیده ممکن است سنسورهای داخلی داشته باشند، اما می‌توان از یک سنسور CO2 خارجی استفاده کرد و سپس از طریق خروجی‌های جداگانه به فن متصل شد.

گزینه های مختلفی برای سنسورهای دیواری در بازار وجود دارد، دستگاه هایی با خروجی رله یا آنالوگ و همچنین خروجی هایی برای صفحه نمایش مانیتور وجود دارد. از آنجایی که سازندگان می توانند حسگرهای کنترلی را تنها با یک خروجی عرضه کنند، برخی از مالکان خود دستگاه ها را اصلاح می کنند. سنسور CO2، خودبه صورت دستی بهبود یافته و شامل تمام گزینه های ذکر شده برای انتقال سیگنال خروجی است، زیرا با هر سیستم تهویه سازگاری دارد، بسیار موثر است. حسگرهای CO2 مدرن باید یک سیستم خود کالیبراسیون را برای بهبود قابلیت اطمینان و دوام دستگاه اجرا کنند.

سنسورهای دیواری دو تغییر معمول دارند: سنسور CO2 با خروجی رله حاوی نشانگر LED CO2 و دکمه های کنترل حالت سیستم تهویه. سنسوری که حاوی نشانگرهای LED و دکمه‌های کنترل فردی نیست.

حسگرها توسط شبکه های AC ولتاژ پایین تغذیه می شوند. برخی از سازندگان یک گزینه اضافی برای اتصال منبع تغذیه به سنسور CO2 ارائه می دهند.

کارکرد سنسورهای CO2

تقریبا همه حسگرها قادر به اندازه گیری غلظت دی اکسید کربن در جریان هوا هستند و مقادیر حد را کنترل می کنند. حسگرهای CO2 قادر به اندازه‌گیری غلظت گاز در محدوده‌های زیر هستند:

0 تا 2000 ppm (0.02%)؛
0 تا 3000 ppm (0.03%)؛
0 تا 5000 ppm (0.05%)؛
0 تا 10000 ppm (0.1%).

داده های دریافت شده توسط دستگاه به سیگنال های خروجی فعال 0-10V تبدیل می شود. حسگرها برای محاسبه غلظت CO2 تابش مادون قرمز غیر پراکنده (NDIR) را جذب می کنند. این دستگاه ها به پوسته محافظی با حداکثر کلاس های حفاظتی IP65-IP68 مجهز شده اند.

در صورت عدم وجود دستگاه های یکپارچه برای نمایش بصری نتایجاندازه گیری از سنسور CO2 با خروجی آنالوگ استفاده می کند. کنتورهای دی اکسید کربن دارای عملکرد صفر کالیبراسیون اتوماتیک و دستی هستند. قبل از شروع کالیبراسیون، برق بدون وقفه باید به مدت 10 دقیقه به دستگاه داده شود. اتاقی که سنسور در آن نصب می شود باید تهویه شود. سطح غلظت دی اکسید کربن نقطه صفر مربوطه 300 ppm (0.003٪) است. اکثر سنسورهای دی اکسید کربن یک بار کالیبره می شوند و کالیبراسیون های دوره ای بعدی به صورت خودکار انجام می شود. در طول پنج دقیقه اول پس از راه اندازی، داده های خروجی ممکن است با مقادیر واقعی مطابقت نداشته باشند.

تهویه تطبیقی مسکونی

تهویه تطبیقی با تهویه سنتی فقط در حالت های عملکرد متفاوت است. پنکه های سنتی در یک حالت کار می کنند، مصرف انرژی به تعداد افراد اتاق و کیفیت هوای آن بستگی ندارد.

حالت تهویه تطبیقی به طور خودکار کنترل می شود، که برای آن از حسگر CO2 برای تهویه استفاده می شود که محتوای دی اکسید کربن موجود در هوا را کنترل می کند. به لطف یک سیستم کنترل هوشمند، فن مقدار هوای مورد نیاز و کافی را تامین می کند.

نیاز به کنترل تهویه توسط سنسورCO2

مقبول بودن سطح غلظت CO2 توسط استانداردهای دولتی تنظیم می شود که یکی از آنها GOST 2.1.005-88 (الزامات بهداشتی و بهداشتی برای هوای منطقه کار) است. طبق GOST، هنگام در نظر گرفتن مقادیر مجاز دی اکسید کربن در هوا، حداقل شاخص های عملکرد تجهیزات تهویه نیز در نظر گرفته می شود (30 m³/h برای هر نفر). بر اساس الزامات GOST، هر فرد حاضر در اتاق باید 30 متر ^{3 هوای جاری در 1 ساعت دریافت کند.}

سیستم های تهویه کنترل شده CO2

متخصصان HVAC اغلب از مفهوم راندمان توزیع هوا استفاده می کنند. شاخص بهره وری توزیع هوا به عنوان سرعتی است که با آن جریان هوای تازه به منطقه تفریحی یا محل کار (منطقه تنفس) می رسد. با حرکت در اتاق، کیفیت هوای ورودی به منطقه تنفسی نباید کاهش یابد، به عبارت دیگر، جریان هوای تازه نباید با هوای حاوی غلظت بالای CO2 تماس پیدا کند.

سیستم‌ها و فن‌آوری‌های اقلیمی مدرن به طور کاملاً مؤثر و اقتصادی عملکرد اتاق‌های تهویه را انجام می‌دهند. سنسورها و مترهای دی اکسید کربن داخلی قادر به کنترل سیستم تهویه برای اطمینان از کیفیت مناسب هوای داخل ساختمان و در عین حال به حداقل رساندن مصرف انرژی هستند.

سیستم های آب و هوایی در حال کار با شاخص های غلظت CO2 در هوا، الکترونیک هدایت می شوند.مقدار دریافتی را با مقدار داده شده مقایسه می کند. سنسورهای CO2 کنترل سیستم تهویه را فراهم می کنند و کیفیت هوا را در پارامترهای بهینه حفظ می کنند. چنین سیستم هایی با موفقیت در اتاق هایی با تعداد متغیر افراد استفاده می شود. کلاس صرفه جویی در مصرف انرژی با بهینه سازی قدرت تهویه به دست می آید.