Датчик CO2 углекислого газа бытовой |

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.

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.

Mh-z14a – датчик углекислого газа, сравнение с конкурентами.

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
///                    © tykhon, 2022
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
MH-Z19
TX: 3<->5 A0
RX: 3<->5 A1
PWM:      12
Gnd:      Gnd
Vin:       5v
MH-Z14A
1_ 5v:     5v
2_Gnd:    Gnd
6_Pwm:
11_RX: 3<->5 7
10_TX: 3<->5 6
S8:
G :        5v
G0:       Gnd
Rx: 3<->5 A3
Tx: 3<->5 A2
LGAQS-HT01
SCL:      A5
SDA:      A4
Gnd:      Gnd
VDD:      3.3v
BMP280
SCL:      A5
SDA:      A4
Gnd:      Gnd
VDD:      3.3v
DS3231
SCL:      A5
SDA:      A4
Gnd:      Gnd
VDD:      5v
TFT
Led: -> 150 Ohm -> 5v
SCK: -> 1 KOhm -> 13
SDA: -> 1 KOhm -> 11
A0:  -> 1 KOhm -> 8
Reset: -> 1 KOhm ->  9
CS:  -> 1 KOhm -> 10
Gnd:      Gnd
Vcc:      5v
*/
#include <Adafruit_GFX.h>                 // for LCD Core graphics library
#include <Adafruit_ST7735.h>              // for LCD  Hardware-specific library
#include <CCS811.h>                       // for TVOC sensor
#include <Adafruit_Sensor.h>              // for bme280
#include <Adafruit_BME280.h>              // for bme280
#include <SoftwareSerial.h>
#include "Wire.h"
#define TFT_CS     10
#define TFT_RST    9 
#define TFT_DC     8
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS,  TFT_DC, TFT_RST);
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)      // for bme280
Adafruit_BME280 bme;                        // for bme280 I2C
#define CCS811_ADDR 0x5A                     // for LGAQS-HT01 or ccs811
#define SI7021_ADDR 0x40                     // for LGAQS-HT01 or si7021
#define WAKE_PIN  5                          // for LGAQS-HT01 or ccs811
#define DS1307_ADDR 0x68                     // RTC address
CCS811 sensor;
float si7021_h = 0;
float si7021_t = 0;
unsigned int data[2];
int ccs188_co2 = 0;
int ccs188_tvoc = 0;
int z14_co2;
int z19_co2;
int z19_t;
int z19_ss;
int ccs188_co2_last;
int ccs188_tvoc_last;
int z14_co2_last;
int z19_co2_last;
unsigned long s8_co2_sum = 0;
unsigned long z14_co2_sum = 0;
unsigned long z19_co2_sum = 0;
unsigned long ccs188_co2_sum = 0;
unsigned long ccs188_tvoc_sum = 0;
unsigned long bme_t_sum = 0;
unsigned long bme_h_sum = 0;
unsigned long bme_p_mm_sum = 0;
unsigned int polls = 0;
unsigned long s8_co2 = 0;
unsigned long s8_co2_last = 0;
int bme_t;
int bme_h;
float bme_p;
int bme_p_mm;
const float hpa2mm = 133.3224;
SoftwareSerial mySerial_z19(A0, A1);     
SoftwareSerial mySerial_s8(A2, A3);      
SoftwareSerial mySerial_z14(7, 6);       
byte cmd_z14[9] = {0xFF,0x01,0x86,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x79}; 
unsigned char response_z14[9]; 
String ppmString = " ";
byte cmd_z19[9] = {0xFF,0x01,0x86,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x79}; 
byte cmd_s8[7] = {0xFE,0x44,0x00,0x08,0x02,0x9F,0x25}; 
unsigned char response_z19[9];
byte response_s8[] = {0,0,0,0,0,0,0};
unsigned int current_minute, lastminute;
int second_delay = 30000;                    // delay between measurements, ms
int work_period = 3;                        // period for recording data, min
////////////////////////////////////////   functions    //////////////////////////////////////////////
byte bcdToDec(byte val)  {
return ( (val/16*10)   (val) );
}
String getdate(){
Wire.beginTransmission(DS1307_ADDR);      // Reset the register pointer
byte zero = 0x00;
Wire.write(zero);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS1307_ADDR, 7);
int secondint = bcdToDec(Wire.read());
int minuteint = bcdToDec(Wire.read());
current_minute = minuteint;
int hour = bcdToDec(Wire.read() & 0b111111); //24 hour time
int weekDay = bcdToDec(Wire.read()); //0-6 -> sunday - Saturday
int monthDay = bcdToDec(Wire.read());
int month = bcdToDec(Wire.read());
int year = bcdToDec(Wire.read());
String second = String(secondint); if (secondint < 10) {second ="0" second;};
String minute = String(minuteint); if (minuteint < 10) {minute ="0" minute;};
return String(hour) ":" minute ":" second " " String(monthDay) "/" String(month) "/" String(year);
}
void sendRequest_s8(byte packet[]){ 
mySerial_s8.begin(9600);
while(!mySerial_s8.available()){                       //keep sending request until we start to get a response 
mySerial_s8.write(cmd_s8,7); 
delay(50); 
} 
int timeout=0;                                         //set a timeout counter 
while(mySerial_s8.available() < 7 ) {                 //Wait to get a 7 byte response 
timeout  ; 
if(timeout > 10) {                                  //if it takes to long there was probably an error 
while(mySerial_s8.available())                  //flush whatever we have 
mySerial_s8.read(); 
break;                                          //exit and try again 
} 
delay(50); 
} 
for (int i=0; i < 7; i  ) { 
response_s8[i] = mySerial_s8.read(); 
}
mySerial_s8.end();
}                      
unsigned long getValue_s8(byte packet[]) 
{ 
int high = packet[3];                                   //high byte for value is 4th byte in packet in the packet 
int low = packet[4];                                    //low byte for value is 5th byte in the packet 
unsigned long val = high*256   low;                     //Combine high byte and low byte with this formula to get value 
return val; 
}
void sendRequest_SI7021(){
Wire.beginTransmission(SI7021_ADDR);
Wire.endTransmission();
delay(500);
Wire.requestFrom(SI7021_ADDR, 2);                         // Request 2 bytes of data
if(Wire.available() == 2)                                 // Read 2 bytes of data to get humidity
{
data[0] = Wire.read();
data[1] = Wire.read();
}
float hum = ((data[0] * 256.0)   data[1]);                // Convert the data
si7021_h = ((125 * hum) / 65536.0) - 6;
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(SI7021_ADDR);                      // Send temperature measurement command
Wire.write(0xF3);
Wire.endTransmission();
delay(500);
Wire.requestFrom(SI7021_ADDR, 2);                         // Request 2 bytes of data
if(Wire.available() == 2)                                 // Read 2 bytes of data for temperature
{
data[0] = Wire.read();
data[1] = Wire.read();
}
float temp  = ((data[0] * 256.0)   data[1]);              // Convert the data
si7021_t = ((175.72 * temp) / 65536.0) - 46.85;           // 
}
void sendRequest_ccs188(){
sensor.compensate(si7021_t, si7021_h);                    // replace with t and rh values from sensor
sensor.getData();
ccs188_co2 = sensor.readCO2();
ccs188_tvoc = sensor.readTVOC();
}
void sendRequest_z14(){
mySerial_z14.begin(9600);
mySerial_z14.write(cmd_z14, 9);
memset(response_z14, 0, 9);
mySerial_z14.readBytes(response_z14, 9);
int i;
byte crc = 0;
for (i = 1; i < 8; i  ) crc =response_z14[i];
crc = 255 - crc;
crc  ;
if ( !(response_z14[0] == 0xFF && response_z14[1] == 0x86 && response_z14[8] == crc) ) {
Serial.println("CRC error z14: "   String(crc)   " / "  String(response_z14[8]));
} else { 
unsigned int responseHigh = (unsigned int) response_z14[2];
unsigned int responseLow = (unsigned int) response_z14[3];
z14_co2 = (256*responseHigh)   responseLow;
};
mySerial_z14.end();
}
void sendRequest_z19(){
mySerial_z19.begin(9600);
mySerial_z19.write(cmd_z19, 9);
memset(response_z19, 0, 9);
mySerial_z19.readBytes(response_z19, 9);
int i;
byte crc = 0;
for (i = 1; i < 8; i  ) crc =response_z19[i];
crc = 255 - crc;
crc  ;
if (response_z19[0] != 0xFF) {Serial.println("CRC error z19: response_z19[0] != 0xFF: "   String(response_z19[0]));};
if (response_z19[1] != 0x86) {Serial.println("CRC error z19: response_z19[1] != 0x86: "   String(response_z19[1]));};
if (response_z19[8] != crc) {Serial.println("CRC error z19: response_z19[8] != crc: "   String(response_z19[8])   " / "  String(crc));};
unsigned int responseHigh = (unsigned int) response_z19[2];
unsigned int responseLow = (unsigned int) response_z19[3];
unsigned int responseTT = (unsigned int) response_z19[4];
unsigned int responseSS = (unsigned int) response_z19[5];
z19_t = responseTT-40;
z19_ss =  responseSS;
z19_co2 = (256*responseHigh)   responseLow;
mySerial_z19.end();
}
void tft_form(){
tft.setTextSize(2);
tft.setCursor(0, 4);
tft.print("ccs: ");
tft.setCursor(0, 30);
tft.print("z19: ");
tft.setCursor(0, 60);
tft.print("z14: ");
tft.setCursor(0, 90);
tft.print("s8: ");
}
void tft_output(){
tft.setTextSize(2);
tft.setTextColor(ST7735_BLACK);
tft.setCursor(60, 4);
tft.print(String(ccs188_co2_last));
tft.print(String("/"));
tft.print(String(ccs188_tvoc_last));
tft.setTextColor(ST7735_WHITE);
tft.setCursor(60, 4);
tft.print(String(ccs188_co2));
tft.print(String("/"));
tft.print(String(ccs188_tvoc));
ccs188_co2_last = ccs188_co2;
ccs188_tvoc_last = ccs188_tvoc;
tft.setCursor(60, 30);
tft.setTextColor(ST7735_BLACK);
tft.print(String(z19_co2_last));
tft.setCursor(60, 30);
tft.setTextColor(ST7735_WHITE);
tft.print(String(z19_co2));
z19_co2_last = z19_co2;
tft.setCursor(60, 60);
tft.setTextColor(ST7735_BLACK);
tft.print(String(z14_co2_last));
tft.setCursor(60, 60);
tft.setTextColor(ST7735_WHITE);
tft.print(String(z14_co2));
z14_co2_last = z14_co2;
tft.setCursor(60, 90);
tft.setTextColor(ST7735_BLACK);
tft.print(String(s8_co2_last));
tft.setCursor(60, 90);
tft.setTextColor(ST7735_WHITE);
tft.print(String(s8_co2));
s8_co2_last = s8_co2;
tft.setTextSize(1);
tft.fillRect(0, 117, 160, 120, ST7735_BLACK);
tft.setCursor(0, 117);
tft.print(String(getdate()));
}
///////////////////////////////////////  setup   /////////////////////////////////////////
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
bool status;
status = bme.begin();
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring!");
while (1);
}
delay(100); // let sensor boot up
tft.initR(INITR_BLACKTAB);   // initialize a ST7735S chip, black tab
Serial.println("init");
if(!sensor.begin(uint8_t(CCS811_ADDR), uint8_t(WAKE_PIN)))
Serial.println("Init fail");
tft.setTextWrap(false); // Allow text to run off right edge
tft.setRotation(3);
tft.fillScreen(ST7735_BLACK);
tft_form();
}
////////////////////////////////////////////////   loop    /////////////////////////////////////////////////////
void loop() {
sendRequest_SI7021();
sendRequest_ccs188();
sendRequest_z14();
sendRequest_z19();
sendRequest_s8(cmd_s8); 
s8_co2 = getValue_s8(response_s8); 
bme_p = bme.readPressure();
bme_p_mm = int(bme_p/hpa2mm);
bme_h = bme.readHumidity();
bme_t = bme.readTemperature();
s8_co2_sum  = s8_co2;
z14_co2_sum  = z14_co2;
z19_co2_sum  = z19_co2;
ccs188_co2_sum  = ccs188_co2;
ccs188_tvoc_sum  = ccs188_tvoc;
bme_t_sum  = bme_t;
bme_h_sum  = bme_h;
bme_p_mm_sum  = bme_p_mm;
polls   ;
getdate();
tft_output();
if (((current_minute)%work_period == 0)&&(lastminute != current_minute)) {
s8_co2 = s8_co2_sum/polls;
z14_co2 = z14_co2_sum/polls;
z19_co2 = z19_co2_sum/polls;
ccs188_co2 = ccs188_co2_sum/polls;
ccs188_tvoc = ccs188_tvoc_sum/polls;
bme_t = bme_t_sum/polls;
bme_h = bme_h_sum/polls;  
bme_p_mm = bme_p_mm_sum/polls;
String dataString = getdate() "  s8:  " String(s8_co2) "  z14:  " String(z14_co2) "  z19:  " String(z19_co2) "  z19_t:  " String(z19_t) "  ccs:  " String(ccs188_co2)   "  TVOC:  " String(ccs188_tvoc) "  ccs_t:  " String(si7021_t) "  ccs_h:  " String(si7021_h) "  bme_t:  " String(bme_t) "  bme_h:  " String(bme_h);
dataString.replace(".",",");
dataString.replace("  ","t");
Serial.println(dataString);
lastminute = current_minute;
polls = 0;
s8_co2_sum = 0;
z14_co2_sum = 0;
z19_co2_sum = 0;
ccs188_co2_sum = 0;
ccs188_tvoc_sum = 0;
bme_t_sum = 0;
bme_h_sum = 0;
bme_p_mm_sum = 0;
};
delay(second_delay);
}

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.

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.

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.

Адаптивная и традиционная вентиляция

Оптимальным вариантом для жилых помещений является адаптивная вентиляция, она, в отличие от традиционных приборов, предусматривает несколько режимов работы в зависимости от качества атмосферного воздуха и количества людей, которые одновременно находятся в комнате.

Адаптивные вентиляционные системы активируются автоматически в случае, если концентрация СО2 в атмосферном воздухе повышается выше предельно допустимых показателей. Такие вентиляционные системы имеют в составе датчик СО2, в итоге устройство своевременно реагирует на изменение показателей и позволяет поддержать наиболее оптимальный уровень диоксида углерода за счет постоянного проветривания помещения.

Специалисты, занимающиеся монтажом систем вентиляции, часто оценивают работоспособность вентиляции понятием эффективности распределения воздуха. Под данным параметром понимается скорость распределения свежего воздуха по помещению. Оптимально настроенная вентиляционная система должна обеспечивать равномерное распределение — в помещении не должно быть участков, где концентрация двуокиси углерода выше.

Современные климатические системы и оборудование для вентилирования построены таким образом, что обеспечивают эффективное и экономичное проветривание помещения. Поток свежего воздуха не контактирует с потоками с высоким содержанием СО2. В системы уже встроены датчики, анализирующие содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе, нет необходимости следить за показателями самостоятельно и проветривать помещение в ручном режиме.

Система вентилирования включается только в тот момент, когда показатели СО2, согласно данным датчика, превышают допустимые значения, в итоге удается значительно сэкономить на потреблении электроэнергии оборудованием.

Безопасность эксплуатации датчиков концентрации углекислого газа

Недостатком большинства сенсоров, в работу которых заложена инфракрасная спектроскопия, является чувствительность к запылению и механическим повреждениям. Данные факторы необходимо брать во внимание при монтаже и использовании газовых анализаторов.

Если нет возможности провести монтажные операции на территории, защищенной от прохождения сильных потоков воздуха, парового распространения, вибрационных волн, пылевых накоплений и атмосферных явлений, в таких случаях датчик устанавливается внутри специального грязезащитного щита.

Перед тем как демонтировать измерительное устройство, необходимо прекратить подачу на него электрической энергии.

Абсолютно все датчики концентрации двуокиси углерода в случае необходимости подвергаются гарантийному обслуживанию. Вместе с тем встречаются случаи отказа в гарантийном сервисе со стороны компании-производителя, если в процессе эксплуатации устройства потребитель не соблюдал инструкционные предписания.

Также отказ в гарантии является причиной использования датчика в других целях. Распространены и ситуации, когда пользователь пытался самостоятельно открыть устройство или же в его внутреннем пространстве находятся сторонние жидкости или элементы, или датчик подвергался конструкционным изменениям.

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.

Возможности датчиков

Работа всех датчиков СО2 построена на способности измерять уровень концентрации углекислого газа в воздушных массах, в случае, если концентрация превышает допустимые значения и становится опасной, датчик подает сигнал либо автоматически активирует работу вентиляционной системы (в зависимости от модели).

Удобнее всего использовать устройства с аналоговым выходом. Вся информация о концентрации СО2 в анализируемых атмосферных массах отображается на подключаемых мониторах.

Датчики СО2 калибруются ручным и автоматическим способом. Сразу после установки оборудования и при первом запуске необходимо настроить датчик: прибор подключается к бесперебойному источнику питания, а помещение тщательно проветривается. Оптимальным показателем считается 300 ppm (0,003%) (данное значение принимается за нулевой показатель).

Современные модели калибровать нужно в ручном режиме всего один раз – после подключения и первого запуска. В дальнейшем калибровка происходит в автоматическом режиме.

Современные датчики сразу после подключения и пробного запуска самостоятельно проводят установочные процедуры, а также выполняют тестирование всех составных компонентов. В итоге первое время показатели, отображаемые на мониторе, отличаются от реальных данных о концентрации диоксида углерода.

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.

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.

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.

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.

Конструкция датчика концентрации углекислого газа

В комплект недисперсионных датчиков концентрации диоксида углерода в воздушной массе входят световые фильтры или специальные приемники с использованием немонохроматического излучения.

Кроме светового фильтрующего элемента, приборы имеют рабочую камеру. Закачиваемая в нее воздушная масса оказывается в специальном приемнике. Источником излучения в данном случае может послужить световой диод, раскаленная спираль или инфракрасный лазерный поток.

Концентрация углекислого газа влияет на степень частичного поглощения светового излучения, что приводит к пропорциональному изменению регистрируемого сигнала. Если используется источник немонохроматического излучения, с целью точности результирующих данных рекомендуется использование селективного приемника.

В качестве замены селективного приемника в датчиках концентрации углекислого газа инфракрасного типа допускается применение термобатарей, полупроводниковых элементов или болометров. Данный случай предусматривает задействование в приборах интерференционных или газовых фильтров.

Кроме того, частично производителям измерительных устройств приходится пользоваться сборными фильтрами, содержащими один или два полосовых фильтрующих элемента. Первый предназначен для пропуска установленной инфракрасной полосы, в то время как второй не обладает такой возможностью.

Материалом изготовления датчиков концентрации диоксида углерода, которые используются на улице, является поликарбонат. Вместе с тем производимые из АБС-пластика устройства имеют низкую ударопрочность и узкий температурный диапазон. Они годятся только для применения во внутренней части помещений.

Функционально датчики концентрации угольного ангидрида приспособлены к избирательному поглощению газообразных веществ с молекулами, в состав которых входят два разных атома. В дисперсионных устройствах используется излучение одной волны, которое выдает монохроматограф.

Если обратить внимание на недисперсионные варианты датчиков, их функционирование базируется на немонохроматическом излучении, поэтапно транспортируемом посредством светового фильтра и рабочей камеры, в которой содержится исследуемая смесь (воздушная масса или другая).

Модели датчиков со2

На современном рынке в продаже представлено специализированное оборудование — датчики СО2, которые позволяют контролировать уровень концентрации двуокиси углерода во вдыхаемом воздухе. В основном оборудование монтируется на стене, промышленные датчики подключаются напрямую к системе вентилирования.

Есть в продаже также уже готовые вентиляционные системы, которые в составе компонентов уже содержат анализаторы качества воздуха в помещении.

Среди моделей существуют устройства с релейным и аналоговым выходом, с возможностью подключения специального монитора. Многие производители делают только один выход, в итоге умельцам приходится дорабатывать конструкцию устройства, добавляя количество выходов.

Обязательный компонент датчика СО2 — это наличие функции самостоятельной калибровки. Функция позволяет устройству автоматически подстраивать свои показатели для более точного анализа качества воздуха.

На рынке датчики СО2 представлены следующими моделями:

• Настенные модели с реле, имеющие световую индикацию и кнопочное управление основными функциями.
• Настенные модели без индикаторов и платы электронного управления.
• Самостоятельные приборы, которые устанавливаются на столе и показывают дополнительную информацию (время, уровень влажности, температуру).

В основном датчики СО2 подключаются к слаботочным электрическим сетям, некоторые модели предусматривают в конструкции наличие дополнительного блока питания.Ниже в таблице представлены наиболее функциональные модели.

Наиболее популярные модели

В мире не так много производителей, которые занимаются выпуском датчиков, измеряющих концентрацию углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Самым известным производителем считается компания SenseAir, датчики компании работают на основе сенсора NDIR.

Наиболее оптимальным считается прибор SensAir K30, он гарантирует высокую точность определения превышений предельно допустимых показателей и имеет доступную стоимость. Стоит отметить, что приборы, которые работают на основе данного датчика СО2, стоят на рынке больше 200 долларов.

Производством моделей, считающихся лучшими в соотношении «цена-качество», занимаются компании AZ Instrument и MIC. Производственные мощности обеих фирм расположены на острове Тайвань. Стоит отметить, что на рынке устройства под своими названиями реализуются по цене от 260 до 390 долларов, при этом на крупных китайских торговых площадках аналогичные датчики (только без названия) можно приобрести максимум за 149 долларов.

Торговые площадки eBay и Aliexpress завоевали датчики от компании GAIN EXPRESS. Сейчас в ассортименте производителя насчитывается сразу семь приборов, цена на которые колеблется в пределах от 113 до 149 долларов (среди датчиков СО2 по непонятным причинам также затесались измерители уровня угарного газа в воздухе, будьте внимательны при выборе подходящей модели).

В основном датчики СО2 потребляют довольно много электроэнергии, если на предприятиях их подключают напрямую к электрическим сетям, то для домашнего использования выпускаются специальные модели со встроенным блоком питания. Модели для домашнего использования помимо данных о концентрации углекислого газа в воздухе также отображают на дисплее данные о температуре и влажности.

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)/(X2-X1). Сделаем необходимые пояснения:

• L – воздухообмен, м³/ч;
• X₁ — уровень углекислого газа в приточном воздухе, ppm;
• X₂ – ПДК CO2 в воздухе комнаты, ppm;
• G — объем углекислоты, выделяемой каждым человеком, л/час;
• 550 – коэффициент, использующийся для преобразования величин X₁ и X₂ в г/м³из 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.

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.

Симптомы

Двуокись углерода, даже при превышении показателей нормальной концентрации, не имеет запаха, при этом определить превышение можно не только по показателям анализаторов, но и при появлении специфических симптомов.

Длительное вдыхание воздуха, перенасыщенного СО2, начинают наблюдаться следующие симптомы:

• Общая усталость организма.
• Рассеянность.
• Отсутствие концентрации внимания.
• Проблемы с дыханием.
• Сонливость.
• Снижение работоспособности.

Чаще всего указанные проблемы появляются при длительной работе в замкнутых помещениях, в которых одновременно находится большое количество человек (проблема распространена в учреждениях здравоохранения, в больницах и пр.).Лабораторным способом было установлено, что для человека нормальной считается концентрация газа от 0,04 до 0,07%. Повышение концентрации, регистрируемое датчиками, до 0,1% уже вызывает неприятные симптомы.

Чаще всего показатели 0,07-0,1% регистрируются датчиками в переполненных помещениях, а также в общественном транспорте. Использование современных анализаторов качества атмосферного воздуха позволяет своевременно выявить проблемы и организовывать проветривание и вентилирование комнат.

Функциональность датчика концентрации диоксида углерода

Приборы концентрации угольного ангидрида позволяют измерять концентрацию и контролировать предельные уровни углекислоты в пределах нуля-ста процентов. Областью применения таких датчиков являются охранные сигнализационные системы и автоматические вентиляционные системы, контролирующие качество воздушной массы.

Нормальная концентрация двуокиси углерода составляет порядка 0,04 процента. Очевидно, что регулярное поддержание такого объема газообразного вещества внутри помещения не представляется возможным.

За счет датчика, определяющего долевой объем углекислого газа в окружающей среде, возможны своевременное предотвращение возникновения экстренных ситуаций и стабилизация нарушенного газового обмена.

Эксплуатационные особенности датчиков концентрации угольного ангидрида

На основании функционирования датчиков концентрации диоксида углерода определяется критерий эффективности вентиляционной системы. Комплектация датчиков предполагает вариант их установки в обслуживаемом пространстве (для этого рассчитывается высота один-два метра от уровня пола) или внутри сборной вытяжной конструкции. Зона монтажа прибора должна пропускать большой объем воздушной массы.

С целью предотвращения газового обмена с содержащейся внутри воздуховода воздушной массой на корпусе датчика необходимо предусмотреть качественную изоляцию. Внутри помещений с большой посещаемостью требуется установка прибора в метровой доступности от людей, которые выдыхают углекислый газ.

Такой вариант установки способствует беспрепятственному снятию показателей, проверке их достоверности и выполнения дополнительной калибровки.

Если концентрация углекислого газа измеряется на открытом пространстве, необходимо размещение датчика на улице с последующей его продувкой, опираясь на инструкцию изготовителя аппарата.

Используемое для измерений окружающее пространство должно иметь температуру в пределах 0-50 градусов Цельсия и влажность в диапазоне 0-95 процентов (если отсутствует конденсат).