Принцип действия датчика углекислого газа, варианты дешевых комнатных газоанализаторов

Принцип работы

Датчик реагирует на наличие примесей и других нежелательных элементов в воздухе, таких как углекислый газ. За счёт этого вычисляется степень загрязнённости воздуха в помещении. Зачастую их можно видеть в местах с большим скоплением людей, но ничто не препятствует установить анализатор в квартирах и домах.

Чем выше соотношение вредных химических элементов к кислороду, тем более загрязнён воздух. Детекторы можно использовать не только ради определения качества, но и в совокупности с умным домом. Некоторые системы позволяют интегрировать в систему вентиляции анализаторы воздуха, чтобы очищать комнату при определённой степени загрязнения.

Помимо обнаружения газообразных веществ, в измерении чистоты учитываются твёрдые и жидкие элементы, а также их смеси

Это очень важно, т.к. большинство из вредных примесей настолько малы, что могут без труда проникнуть в кровеносную систему через лёгкие

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.

Эксплуатация

Датчики углекислого газа, являющиеся одним из основных критериев эффективности вентиляционных систем, в зависимости от комплектации, могут устанавливаться в обслуживаемой зоне (на высоте 1-2 метра над уровнем пола), или в сборном вытяжном воздуховоде. Через прибор должно проходить достаточное количество воздуха.

Чтобы предотвратить газообмен между воздухом, содержащимся в воздуховоде, корпус анализатора должен быть тщательно заизолирован. В помещениях с большим количеством людей, постоянно выдыхающих углекислый газ, устройство должно крепиться не менее чем в метре от живых объектов.

Датчики размещают на доступной высоте, в хорошо освещенном месте.

При определении концентрации оксида углерода на свежем воздухе прибор выносится на улицу, после чего осуществляется продувка в соответствии с инструкцией производителя устройства.

Допустимые условия окружающей среды:

• влажность – 0-95% (при отсутствии конденсата);
• температура: 0-50 С.

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.

Обзор Монитора качества воздуха от Даджет

Внешний вид прибора

Прибор продаётся в добротной коробке. На обратной стороне видим всю информацию: краткая информация о приборе, технические характеристики, условия эксплуатации, комплектация и др.

Комплектация:

1. Монитор углекислого газа (по факту в него встроен измеритель относительной влажности и температуры
2. mini-USB провод
3. Адаптер питания 200В\5В
4. Инструкция

Об уровне качества говорят светодиоды. Всё интуитивно понятно. Зеленый, желтый и красный. (<800 ppm; 800…1200 ppm; >1200 ppm соответственно).

При превышении концентрации СО2 более 1200 ppm — прибор начинает негромко пикать. На лицевой поверхности кнопка MUTE. Для офиса отличная функция. Запищало — проветри. А вот дома лучше отключить звук, чтобы ночью не проснуться в панике.

Кнопка выключения звука и светодиоды

Дисплей имеет белую подсветку, которая не отключается. Она средней яркости и может мешать чувствительным людям спать. В этом случае не стоит располагать монитор качества воздуха на прикроватной тумбе.

Примерно так работает подсветка

Характеристики прибора

Способ измерения СО2 — диффузионный инфракрасный двухлучевой.

Характеристика измерения СО2	Значение
Измерительный диапазон	0…3000ppm
Разрешение	1 ppm при 0…1000ppm; 5 ppm при 1001…2000ppm; 10 ppm при 2001…3000ppm
Точность	До 25 °C: ±80 ppm или ±5% (≤2000 ppm); ±7% (>2000 ppm)
Время отклика	Около 2 мин
Время прогрева	2 мин при 22 °C
Светодиоды	Зеленый <800 ppm; Желтый: 800…1200 ppm; Красный: >1200 ppm

Характеристика измерения температуры	Значение
Измерительный диапазон	0…50 °C
Разрешение	0,1 °C
Точность	±1,5
Время отклика	20…30 мин
Время прогрева	2 мин при 22 °C

Характеристика измерения влажности	Значение
Измерительный диапазон	20…90 %
Разрешение экрана	1%
Точность	±5% при 23 °C
Время отклика	<5 мин
Рабочая температура	0…50 °C
Рабочая влажность воздуха	0…95 %

Питание прибора

Монитор качества воздуха требует 5 В 0,8 А согласно шильдику на обороте. Провод питания — miniUSB (жаль не micro). Также, в комплекте идет сетевой адаптер, в который вставляется провод. Но вполне можно обойтись USB разъемом компьютера, что я и сделал, ибо имею на рабочем месте 24×7 включенный ноутбук.

Мощности повербанка вполне хватает, чтобы запитать прибор. Я замерил потребление: за 475 минут вышло 56 мАч. То есть ток 7 мА. Да, так мало, я не ошибся. Причем, прибор потребляет энергию импульсами примерно раз в 2-5 секунд, а между измеритель показывает 0.
Стандартной «банки» на 10000 мАч хватит на 59 суток работы монитора качества воздуха.

Думаю, если бы у прибора убрать постоянную подсветку и диоды-сигнализаторы качества воздуха, то можно было бы обойтись 2-3 пальчиковыми батарейками вместо сетевого шнура. С другой стороны, найти розетку не проблема — зато не нужно думать о батарейках никогда.

Производители и модели датчиков СО2

SenseAir

На сегодняшний день самым известным производителем датчиков углекислого газа является шведская компания SenseAir. Мировой лидер в отрасли разработки и производства не только газовых анализаторов, но и оборудования для систем “Умный дом”(датчиков движения, автоматических розеток, GSM охранных сигнализаций).

К30	К30-FR	К33-LP
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-5000 ppm	0-5000 ppm	0-5000 ppm
Точность
30 ppm ± 3%	30 ppm ± 3%	30 ppm ± 3%
Время прогрева
60 сек	60 сек	60 сек
Время отклика
20 сек	20 сек	30 сек
Габаритные размеры (мм)
57х51х14	57х51х14	57х51х14
Блок питания
4,5-14 В	4,5-14 В	5-12 В
Предполагаемый срок эксплуатации
15 лет	10 лет	15 лет

Углекислые датчики компании SenseAir, работающие по методу недисперсионной ИК-спектрометрии, в отличие от своих аналогов, имеют более высокие эксплуатационные характеристики.

Они могут использоваться как в помещении, так и на открытом воздухе, и решать одновременно несколько задач (измерять концентрацию СО2, температуру и влажность воздуха).

При необходимости устройства подключаются к компьютеру, обеспечивающему длительную бесперебойную работу и быстрый отклик в широком диапазоне.

AZ Instrument Corp

Следующий известный производитель анализаторов углекислого газа – компания AZ Instrument Corp (Тайвань).

7722	77-231	77-232
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-9999 ppm	0-9999 ppm	0-9999 ppm
Точность
50 ppm ± 5%	30 ppm ± 5%	30 ppm ± 5%
Время прогрева
120 сек	120 сек	120 сек
Время отклика
30 сек	30 сек	30 сек
Габаритные размеры (мм)
130х85х60	130х85х60	130х85х60
Блок питания
12 В	12 В	12 В
Предполагаемый срок эксплуатации
5 лет	5 лет	5 лет

Все модели датчиков углекислоты компании AZ Instrument Corp оснащаются гигрометром и термометром, позволяющими одновременно с концентрацией СО2 измерять температуру и влажность воздуха, и, при необходимости, компенсировать температурную зависимость.

S+S Regeltechnik

И еще один производитель инфракрасных датчиков – немецкая компания S+S Regeltechnik – производитель контрольно-измерительного, вентиляционного и климатического оборудования (датчиков воды, дыма, тепла, розеток с термостатом и т.д).

Aerasgard R-CO2	Aerasgard RTM-CO2	Aerasgard RFTF-CO2
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-2000 ppm	0-2000 ppm	0-2000 ppm
Точность
70 ppm ± 5%	70 ppm ± 5%	70 ppm ± 5%
Время прогрева
прибл. 1 час	1 час	1 часа
Время отклика
60 сек	60 сек	60 сек
Габаритные размеры (мм)
98х98х33	100х100х25 (стальной корпус)	98х98х33
Блок питания
24 В	24 В	24 В
Предполагаемый срок эксплуатации
10 лет	10 лет	10 лет

Самокалибрующиеся энергосберегеющие углекислые датчики компании S+S Regeltechnik являются очень надежными, чувствительными устройствами, не нуждающимися в техническом обслуживании.

Обладая высокой избирательностью и устойчивостью к помехам и вибрации, они используются для мониторинга качества воздуха в закрытых помещениях.

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.

Виды датчиков СО2

Современный рынок измерительных приборов предлагает вниманию потребителя датчики, отслеживающие концентрацию углекислого газа, в зависимости от питания, подразделяющиеся на:

• Стационарные (работающие от электрической сети), предназначенные для настенного монтажа, настольные, напольные и монтируемые непосредственно в воздушный канал;
• Автономные (получающие энергию от внешнего аккумулятора).

Для определения уровня СО2 в воздуховодах используются канальные датчики, а для измерения количества газа в жилых и офисных помещениях – комнатные.

«Старшие», более унифицированные модели, в зависимости от концентрации угольного ангидрида, могут управлять вентиляционной системой, т. е регулировать расход приточного воздуха, а также производить калибровку на открытом пространстве.

Большинство современных СО2-метров одновременно с определением концентрации углекислоты позволяют контролировать температуру и влажность воздуха благодаря встроенным датчикам и сообщать о возникновении задымлений.

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.

Почему важно знать состояние воздуха в помещениях

Содержание углекислого газа

Повышенная концентрация углекислого газа в помещении может являться опасным для здоровья людей. Внешнее это проявляется появлением ряда субъективных симптомов:

• головная боль
• чувство разбитости
• головокружение
• раздражительность
• нарушение сна

Предел концентрации CO2 индивидуален для каждого человека, в зависимости от пола, возраста и состояния здоровья, но приняты такие границы комфорта:

• 400–800 ppm — комфортный уровень
• 800–1200 ppm — проявляется сонливость, усталость и снижение внимания
• от 1200 ppm — может проявляться потеря работоспособности

Относительная влажность

Относительная влажность в помещениях также важна. В первую очередь страдают слизистые оболочки, контактирующие с открытым воздухом, они покрываются микротрещинами и пересыхают, открывая прямую дорогу в организм вредоносным бактериям и вирусам. При недостатке влажности могут проявляться такие симптомы:

• ощущение сухости в носоглотке
• носовое кровотечение (у склонных к этому людей)
• общее ухудшение самочувствия у больных бронхиальной астмой
• «резь» в глазах
• частые простуды и заболевания из-за пересохших слизистых оболочек

При повышенной влажности особенно сильно реагируют больные гипертонической болезнью, атеросклерозом, люди с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Лично у меня, в зимние периоды появляется сильная резь в глазах. Поэтому купил себе увлажнитель воздуха, советую всем. Проблему решает.

Температура воздуха

Думаю с температурой воздуха проще всего. Без особых исследований по собственному опыту понятно, что в сильную жару или холод работать не комфортно.

Стандарты и нормы

Для офисных работников (категории Iа и Iб) согласно СанПиН 2.2.4.548-96 — оптимальные величины 21-24 °С в холодный и 22-25 °С в тёплый периоды года. Относительная влажность воздуха 40-60 % в любой период года.

В отечественных документах можно опираться на стандарт АВОК «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». Так, в помещениях верхний допустимый предел концентрации СО2: сельская местность – 970 ppm, малые города – 1047 ppm, большие города – 1149 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.

Проблемы

При проникновении воды в корпус датчика он может выйти из строя. Следует отметить, что подобное повреждение не покрывается гарантией. Однако, в связи с тем, что корпус устройства достаточно герметичен, чаще всего намокают только окончания проводов.

Это может повлечь за собой коррозию или ослабление крепления клеммных соединений. Для решения подобной проблемы необходимо обеспечить долгосрочную коррозионную защиту и заблокировать неиспользуемые порты.

Такая неисправность, как сбой нуля датчика, устраняется повторной калибровкой, которая должна проводиться в соответствии с прилагаемой инструкцией.

Если на дисплее не отражаются показатели, это может сигнализировать об избытке солнечного света или отсутствии отклика трансмиттера. В первом случае, для уменьшения отблеска, необходимо установить защитный щиток, а во втором – проверить подачу напряжения на клеммы, а также убедиться, что нет сбоя в ITM, и на кабеле отсутствует влага, приводящая к коррозии его металлических частей.

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.

Технология измерения углекислого газа

В зависимости от назначения измерители СО2 бывают канальные, интегрированные в вентиляционные системы. Бытовые настольные, настенные измеряют показатели содержания углекислого газа в помещении.

Работа не дисперсионные газоанализаторов базируется на прохождение СО2 через спектр инфракрасного излучения (диапазок1-15мкм). В специальной камере фиксируется количество света, поглощённого СО2. Регистрируется измерителем, показатель выводится на сенсорный дисплей.

Назначение измерителя определяют тип прибора.

По назначению разделяются:

• на компактные бытовые, для дома, офиса;
• для коммерческих, общественных зданий;
• промышленные образцы.

Измерительные устройства для бытового пользования оснащены цифровыми дисплеями. Они, как правило, имеют самокалибрующиеся настройками. Основа схемы датчика — микропроцессорная плата.

Измерительные приборы на производствах оснащают инфракрасными сенсорами. В условиях повышенной опасности используют датчики, защищённые взрывоопасным корпусом.

Приборы через аналоговый, цифровой выход подключаются к компьютеру, другим гаджетам. Считывать показатели, отображать данные в графическом виде. Управляться через релейные выходы. Оснащаться дополнительными входами для считывания данных с внешних датчиков.

Конструкция измерителя зависит от назначения, системы, в которую интегрируется.

Основные конструктивные элементы бытового прибора:

• плата микроконтрллера;
• инфракрасный измеритель;
• датчики температуры, влажности;
• реле;
• преобразователь (энкодер);
• преобразователь системы питания (с 220в на 5 В).

Измерители оснащены аналоговыми входами, кнопкой сброса настроек, разъёмами для USB кабеля.

Большинство бытовых приборов — комбинированного типа. Показывают температуру, влажность, уровень СО2, возможно, содержание озона в воздухе. Приборы регистрируют основные показатели для того, чтобы можно было откорректировать их.

Встроенные измерители предназначены для интегрированных систем вентиляции, кондиционирования. Показания служат сигналом для автоматического включения оборудования.

Критерии выбора

Детекторы качества воздуха делятся по следующим видам:

• Электрохимические – работают за счёт твёрдого электролита. Ячейки с этим элементом нагреваются, происходит химическая реакция, притягивающая кислород. Из-за этого начинает вырабатываться движущая сила. Чем она выше, тем чище воздух, т.к. если содержание углекислого газа слишком высоко, то оно будет затруднять притягивание кислорода.
• Электроакустические – работают благодаря резонатору. Это устройство вырабатывает ультразвук, из частоты которого высчитывается степень загрязнённости. Углекислый газ и другие химические элементы затрудняют движения звуковых волн, поэтому чем частота ниже, тем хуже качество воздуха.
• Инфракрасные (NDIR) – их работу обеспечивает инфракрасное излучение. Анализируя его, датчик вычисляет степень загрязнённости. Плотность нежелательных примесей ослабляет ИК-лучи. За счёт этих данных вычисляется качество воздуха.

Преимущества электрохимических моделей:

• Высокая чувствительность. Анализатор засекает концентрацию нежелательных веществ в воздухе если она чуть выше той, что на улице на свежем воздухе.
• Автоматическая калибровка. Новые модели оснащены технологиями, которые будут обеспечивать стабильную работу устройства без неточностей и перебоев, при этом без человеческого вмешательства.

Если сравнивать их с ИК-датчиками, то можно выделить следующие недостатки:

• Средняя чувствительность и диапазон работы инфракрасных моделей выше.
• Более короткий срок эксплуатации.

Преимуществом электроакустических устройств является долгосрочность. Им не нужны специальные системы автокалибровки для стабильной работы. Однако, они всё равно прослужат меньше, чем ИК-модели, а их стоимость выше, чем у электрохимических.

Лучшими принято считать инфракрасные детекторы. Они покрывают большую площадь, чувствительны даже к минимальным загрязнениям. Они способны наиболее точно определить концентрацию углекислого газа в воздухе. Также ИК-детекторы отличаются своей долговечностью. Главный их недостаток – высокая стоимость.

По способу монтажа анализаторы качества воздуха делятся на три типа:

• Настенные – как можно догадаться по названию, устанавливаются на стену помещения. Некоторые модели предоставляют возможность скрытой установки за обшивкой.
• Канальные – монтируются в воздуховоды и управляют системой вентиляции. Их часто устанавливают в офисах, торговых центрах, школах и других крупных зданиях с большим количеством людей. Брать такие для использования дома бессмысленно.
• Скрытые – устанавливаются в стену, чтобы как можно меньше выделяться из общего интерьера.
• Настольные – не монтируются, их можно расположить на любой удобной поверхности. На данный момент это самый распространённый вариант детектора.

Существуют и портативные анализаторы. Однако они не так точны, как стационарные, и не способны выдавать детальную информацию о примесях в воздухе. Они требуют постоянной калибровки, а в некоторых моделях нужно указывать температуру и влажность в помещении.

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.

Что такое детектор углекислого газа

Датчик СО2 — прибор, измеряющий концентрацию углекислого газа в помещении. По сути, прибор представляет собой спектрометр, сенсор. Принцип действия основан на способности инфракрасного излучения, световой волны изменяться под воздействием концентрации газа. В датчике концентрации СО2 используется ИК светодиод. Функционирует в диапазоне длины волны инфракрасного излучения, которая не воспринимается человеческим зрением.

Бытовой анализатор углекислого газа — инфракрасный стационарный небольшой прибор с сенсорной панелью. Отображает показатель концентрация СО2 в помещении. Световые индикаторы показывают допустимые нормы (зелёный, жёлтый, красный). Встроенный звуковой сигнал предупреждает о превышении содержания СО2 в комнате.

Работают анализаторы в автономном режиме от батареек (6V). Подключаются через разъём USB (5V), к компьютеру через Wi-Fi.

Комбинированные устройства показывают температуру, уровень влажности и уровень СО2.

Герметично закрывающиеся пластиковые окна заменили деревянные рамы. Используются полимерные, «не дышащие» строительные материалы. Всё это снижает приток свежего воздуха в помещения. Если дополнительно нарушено функционирование приточно-вытяжной вентиляции, то уровень концентрации углекислого газа повышается. Влияет на показатели и количество пребывающих человек в помещении, так как мы, вдыхая кислород из воздуха, выделяем углекислый газ.

Датчики концентрации углекислого газа в таких условиях стали, скорее, необходимостью. Определяют содержания СО2 в помещениях, сигнализируют о превышении нормативных показателей.

Измеряется уровень содержания СО2 в ррm (частей на миллион). Нормальный уровень в атмосфере, на свежем воздухе в 400 ррm; допустимый в комнате от 400 до 800 ррm

В диапазоне от 800 до 1 200 ррm люди испытывают усталость, не могут сконцентрироваться, рассеивается внимание, клонит в сон. При превышении этих норм возникает головокружение, полная потеря работоспособности

Если люди находятся длительное время в непроветриваемом помещении, наблюдают негативные изменения всех систем организма. Затрудняется дыхание, усиливается нервное возбуждение. Человек не может сконцентрироваться, запомнить материал. Происходят сбои в работе кровеносной системы. Ранее считали, что основная причина — нехватка кислорода. Опытным путём доказано, недомогания появляются при превышении уровня концентрации СО2.

Для чего нужны измерители:

• оценивают качество воздуха, степень его загрязнения;
• встроенные системы для автоматического включения системы вентиляции, кондиционирования.

Замеры и тесты

Офис

Первые майские выходные длились с субботы по понедельник включительно. Эти три дня офис был необитаемый, окна плотно закрыты.
Придя во вторник, я увидел 610 ppm, 23,0 °C, 31%
В помещении начинает трудиться 1 человек.
Спустя 30 минут: 715 ppm 24,6 °C 35%
Спустя еще 1 час: 1050 ppm 25,3 °C 38%

Выводы:

• В помещении с закрытыми окнами концентрация CO2 не опускает до фонового уровня (около 400 ppm) даже за 3 дня. Значит герметичность вполне хорошая, свежему воздуху поступать особо неоткуда.
• Хоть значение в 610 ppm хоть и не фоновое, но вполне допустимое и благоприятное. Однако оно перестаёт быть таковым уже через 1,5 часа
  Офис после ночи.
  Продолжаем эксперименты. Оставляем форточку на микропроветривании.

Такой щёлки вполне достаточно

Чудеса — утром прибор показывает уровень углекислого газа 405 ppm. Ровно такой же уровень нас ждал если бы офис не имел окон вовсе.

В машине

Измерение качества воздуха в машине

Жалко, что зима прошла и печку в машине включать больше не нужно. А хотелось проверить уровень относительной влажности. Лично у меня — в этот период страшно сохнут глаза, очень неприятно ездить с печкой. Без отопления холодно. Поэтому стараюсь направлять потоки воздуха в любую сторону кроме себя.

Симптомы повышенной концентрации углекислого газа — утомление и сонливость — плохие друзья водителя. Было решено проверить как с этим дела в моей машине.

Замерял три ситуации.

1. Кондиционер в режиме охлаждения
2. Тот же режим, но с кнопкой «рециркуляция»
3. Приоткрытые щёлки в окнах (окна закрыты дефлекторами)

В режиме кондиционера воздух в салон поступает извне и охлаждается. Проблем с концентрацией углекислого газа нет, однако показатели держатся около верхней «зеленой» планки — 710-800 ppm.

Режимом рециркуляция обычно пользуются, чтобы быстрее прогреть\охладить салон или избежать неприятного запаха дымящего грузовика. Я нажимаю кнопку, и концентрация CO2 очень быстро поднимается до 840-910 ppm и уже медленнее ползёт вверх. Понятно, без особых причин не стоит долго ездить в таком режиме.

Когда воздух свежее: кондиционер или открытые окна? С точки зрения углекислого газа тут всё однозначно. Окна открытое на пару сантиметров спереди и сзади в мгновение устанавливают концентрацию углекислого газа в 610 ppm. При этом я не устраивал очень сильный сквозняк — на окнах стоят дефлекторы (это такие козырьки). Но не стоит забывать, что при использовании вентиляции воздух проходит через фильтры, которые задерживают пыль и копоть.

Как по мне — вполне достаточно свежего воздуха в режиме кондиционера.

Впечатления

Как человек технического склада ума — люблю знать конкретные величины и не основываться на субъективных ощущениях. Раньше я контролировал только уровень влажности. Теперь точно могу знать о «свежести» воздуха.

Монитор качества воздуха от Даджет со всеми своими функциями справляется хорошо. Измеряет, предупреждает. Приведу ниже некоторые плюсы и минусы («хотелки»)

Плюсы

• помимо СО2 измеряет влажность и температуру
• крупные цифры на дисплее
• возможность звукового оповещения, если значение выходит за норму (и возможность это отключить)

Минусы

• нет возможности синхронизации с ПК
• подсветка дисплея не отключается

Для читателей блога действует скидка 10% на покупку монитора качества воздуха в течение 14 дней по промокоду GT-MKV.

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.

Меры предосторожности

Практически все сенсоры, работающие по принципу инфракрасной спектроскопии, очень чувствительны к пыли и внешним механическим воздействиям (ударам). Это следует знать и учитывать при размещении и эксплуатации датчиков.

При невозможности установить прибор в месте, защищенном от воздействия сильного ветра, прямого попадания пара, вибрации, скопления пыли и атмосферных осадков, перед датчиком устанавливается специальный грязевой щиток.

Перед снятием детектора СО2 его следует предварительно отключать от источника электропитания.

При проведении технического обслуживания, во избежание скопления статического заряда на пластиковых поверхностях, щитке или переходнике, необходимо избегать контакта материалов друг с другом, а также, по возможности, заземлить все доступные металлические части электрооборудования.

На все без исключения модели датчиков распространяется гарантия. Однако устройство может быть снято с гарантийного обслуживания при несоблюдении потребителем требований компании-производителя, использованию прибора не по назначению, а также при наличии следов постороннего вмешательства, попадании внутрь корпуса инородных предметов и жидкостей, а также при внесении изменений в конструкцию.