Ответ очевидный: чтобы измерять концентрацию углекислого газа в воздухе. Но для чего нужно ее измерять? Скажем, зачем на базовой станции MagicAir, 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.
Почему именно СО2 – индикатор работы вентиляции?
Человек вдыхает воздух, в котором в среднем 21 % кислорода и 0,04 % углекислого газа. А выдыхает уже совсем другой: 16,3 % кислорода и 4 % углекислого газа. Если взять литр вдыхаемого воздуха и литр выдыхаемого, то во втором будет в 100 раз больше углекислого газа.
Если человек долго сидит в замкнутом помещении, за счет выдыхаемого им воздуха в комнате постепенно накапливается СО2. Чем медленнее обновляется комнатный воздух, тем быстрее растет уровень СО2. К чему может привести большое количество углекислого газа, мы уже писали.
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 приточной и вытяжной вентиляции. 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.
Где поставить датчик СО2
Три главных ограничения по выбору места для датчика:
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.
Адаптивная вентиляция с датчиком СО2 в каждый момент времени подает ровно столько воздуха, сколько нужно. В зале мало зрителей – вентиляция перешла в экономичный режим или вообще выключилась, если уровень СО2 и так в пределах нормы. В зале 1 000 человек – вентиляция работает на самой высокой скорости.
В общем смысле адаптивная вентиляция – это та, которая регулируется по любому параметру воздуха. Это может быть температура, влажность или концентрация воздушных загрязнителей. Углекислый газ – один из них, и именно он является общепризнанным показателем для регуляции воздухообмена.
На вокзалах, в торговых и офисных центрах адаптивная вентиляция с датчиками углекислого газа по всему зданию сокращает траты на электроэнергию на 30-50 %. Правда, стоят такие сложные инженерные системы сотни тысяч рублей, так что в обычной квартире в них нет большого смысла.
Но есть адаптивная вентиляция и для обычных квартир. Стоит она как минимум в 10 раз меньше, а уменьшить траты на вентиляцию может на те же 30-50 %. В будущем эта система будет дополняться новыми датчиками, в том числе датчиками частиц РМ2.5 и летучих органических соединений, а также модулями для управления кондиционерами, увлажнителями и очистителями воздуха.
Датчики углекислого газа (CO2)
Плохое качество воздуха в помещении из-за высокого содержания CO2 (около 10000 ppm) может приводить к ухудшению самочувствия, снижению работоспособности, усталости, проблемам с концентрацией внимания и болезням. Уровень CO2 сказывается на качестве определенных технологических процессов, сохранности материальных ценностей и готовой продукции. Большое значение имеет содержание углекислого газа в воздухе сельскохозяйственных помещений: ферм, птичников, инкубаторов, фрукто- и овощехранилищ.
Датчики концентрации CO2 — идеальный индикатор качества воздуха и потребления кислорода. С помощью газоанализаторов CO2 регулируется подача свежего воздуха в помещения, обеспечиваются гигиенические и технологические нормы атмосферы офисных, социально-бытовых, производственных помещений.
Технология датчиков углекислого газа (СО2)
Датчики углекислого газа (СО2) применяются в автоматизированных системах вентиляции с контролируемым качеством воздуха (ОВК). Могут они использоваться и отдельно, как сигнализаторы и необходимости проветривания.
Датчики содержания CO2 от австрийского производителя E+E Elektronik, эксклюзивным представителем которого в России является «Полтраф СНГ», — это точнейшие приборы, каждый из которых прошел тщательную калибровку и проверку.
Датчики СО2 от Е+Е работают на основе недисперсионной инфракрасной технологии NDIR. Измерительные ячейки с позолоченными световодами собираются в чистых комнатах и обеспечивают высочайшую точность и долговременную стабильность измерений СО2. Процедура расчета сигналов встроенных детекторов нечувствительна к загрязнениям и поэтому приборы определения СО2 от Е+Е подходят как для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, так и для управления промышленными процессами.
Многоточечная регулировка CO2 и температуры обеспечивает превосходную точность измерения CO2 во всем рабочем диапазоне температур.
Ряд устройств данного производителя являются многопараметрическими и, кроме CO2, измеряют температуру, влажность и барометрическое давление.
Типы датчиков концентрации CO2:
Отраслевое применение датчиков CO2:
датчики CO2 для тепличных хозяйств
датчики CO2 для птицефабрик
датчики CO2 для овощехранилищ
датчики CO2 для грибных хозяйств
датчики CO2 для систем кондиционирования и вентиляции
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 вентиляции 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.
Цель вентиляции – двигать комнатный воздух так, чтобы около людей, в зоне их дыхания, воздух был всегда свежим и чистым, а весь углекислый газ вместе с другими загрязнителями поднимался вверх и удалялся через вытяжку. Чем быстрее свежий воздух доходит из приточной вентиляции до человека, тем лучше работает эта вентиляция.
К примеру, если сесть около бризера прямо у его решетки, то свежий воздух дойдет до вас за секунду. А повесите бризер рядом с вентиляционным отверстием – и большая часть притока из прибора прямиком отправится в вытяжку, а вы почувствуете свежий воздух в лучшем случае через несколько минут.
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.
Зачем регулировать вентиляцию по датчику СО2
Вот пример того, как изменяется уровень СО2 в течение дня (измерения с помощью MagicAir):
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?
