Các nhà khoa học từ lâu đã có ý tưởng về tác dụng của khí CO2 (khí cacbonic, khí cacbonic) đối với cơ thể con người. Theo thông tin quy định trong bảng phân loại các chất có hại GOST 12.1.007-76, carbon dioxide được coi là chất ít nguy hiểm (hạng 4), có nồng độ thấp trong không khí. Bản thân CO2 có tác hại đến môi trường ở mức độ thấp, nhưng sự gia tăng nồng độ khí trong không khí lên 7% có thể gây hại cho cơ thể con người: khó thở, ngạt thở. Đặc điểm của carbon dioxide là nó không có khả năng làm nóng cơ thể, với việc giảm nồng độ CO2 trong không khí, hô hấp được phục hồi hoàn toàn.
ASHRAE: tiêu chuẩn hóa thiết bị HVAC
Nồng độ CO2 trong không khí cao (từ 0,1 đến 0,7%) có tác động tiêu cực đến một người, làm giảm mạnh hiệu suất của người đó. Không giống như carbon dioxide, oxy có thể thay đổi nồng độ của nó trong một phạm vi rộng mà không gây hại cho sức khỏe. Ủy ban Tiêu chuẩn HVAC ASHRAE đã thành lậptỷ lệ khí cacbonic cho phép trong phòng có người ở mức 0,1% tổng lượng không khí. Đây là chỉ số CO2 cho phép, được chỉ ra bởi ASHRAE, được coi là đường cơ sở khi tính toán trao đổi không khí.
Mục đích đo nồng độ CO2
Theo nghĩa chung, mức độ carbon dioxide trong không khí quyết định sự ngột ngạt của nó, do đó, phụ thuộc vào số lượng người trong phòng. Lượng carbon dioxide là tiêu chí chính cho chất lượng không khí trong nhà, do đó, chỉ tập trung vào nồng độ carbon dioxide và với hệ thống thông gió có chứa cảm biến CO2, chất lượng không khí trong nhà có thể được điều chỉnh một cách hiệu quả.
Khi thở, một người bình thường, hít vào oxy, có thể thở ra từ 0,35 đến 0,5% carbon dioxide. Nói cách khác, hỗn hợp khí mà một người thở ra vượt quá nồng độ CO2 so với không khí bên ngoài gấp 100 lần. Nếu một người ở trong nhà, trong vòng vài giờ, nồng độ carbon dioxide trong không khí tăng lên gấp nhiều lần và chất lượng không khí giảm mạnh.
Giới hạn CO2 hít vào
Mặc dù thực tế là carbon dioxide không có màu và không có mùi, nhưng một người có thể dễ dàng cảm nhận được nồng độ tăng lên của nó. Khi hít phải không khí có hàm lượng CO2 cao, người ta cảm thấy mệt mỏi, lơ đãng, mất tập trung. Vấn đề không khí có hàm lượng carbon dioxide quá mức đặc biệt nghiêm trọng ở các cơ sở giáo dục và công cộng đóng cửa, y tếcơ sở.
Các chuyên gia trong phòng thí nghiệm phát hiện ra rằng nồng độ khí trên 0, 1% đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến con người. Nồng độ carbon dioxide trong khoảng từ 0,04 đến 0,07% là tối ưu cho cuộc sống của con người. Carbon dioxide ở nồng độ 0,07 đến 0,1% được tìm thấy trong các phòng quá đông người và phương tiện giao thông công cộng, một tỷ lệ khí tương tự trong không khí không có khả năng gây hại nhiều và được coi là có thể chấp nhận được đối với hô hấp.
Nồng độ carbon dioxide tăng lên (từ 0,05 trở lên) góp phần làm cơ thể con người hoạt động thấp, buồn ngủ, phản ứng chậm và chỉ số thấp về quá trình suy nghĩ, có cảm giác nghẹt thở.
Kiểm soát chất lượng không khí trong phòng: cảm biến CO2 treo tường
Cảm biến CO2 gắn trên tường liên tục đo nồng độ CO2 và gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thông gió để loại bỏ carbon dioxide dư thừa. Các hệ thống khí hậu phức tạp có thể có cảm biến tích hợp, nhưng có thể sử dụng cảm biến CO2 bên ngoài và sau đó kết nối thông qua các đầu ra riêng biệt với quạt.
Có nhiều lựa chọn khác nhau cho cảm biến treo tường trên thị trường, có những thiết bị có đầu ra rơ le hoặc tương tự, cũng như đầu ra cho màn hình điều khiển. Vì các nhà sản xuất có thể cung cấp cảm biến điều khiển chỉ với một đầu ra, một số chủ sở hữu tự sửa đổi thiết bị. Cảm biến CO2, riêngđược cải tiến thủ công và chứa tất cả các tùy chọn được liệt kê để truyền tín hiệu đầu ra, nó hiệu quả nhất vì nó tương thích với bất kỳ hệ thống thông gió nào. Cảm biến CO2 hiện đại nên triển khai hệ thống tự hiệu chuẩn để cải thiện độ tin cậy và độ bền của thiết bị.
Cảm biến treo tường có hai sửa đổi phổ biến nhất: cảm biến CO2 với đầu ra rơ le chứa đèn LED chỉ báo CO2 và các nút điều khiển chế độ hệ thống thông gió; cảm biến không chứa đèn báo LED và các nút điều khiển riêng lẻ.
Các cảm biến được cấp nguồn bằng mạng AC điện áp thấp. Một số nhà sản xuất cung cấp một tùy chọn bổ sung để kết nối nguồn điện với cảm biến CO2.
Chức năng của cảm biến CO2
Hầu hết tất cả các cảm biến đều có thể đo nồng độ carbon dioxide trong luồng không khí, kiểm soát các giá trị giới hạn. Cảm biến CO2 có khả năng đo nồng độ khí trong các phạm vi sau:
- 0 đến 2000 ppm (0,02%);
- 0 đến 3000 ppm (0,03%);
- 0 đến 5000 ppm (0,05%);
- 0 đến 10000 ppm (0,1%).
Dữ liệu thiết bị nhận được sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra 0-10V hoạt động. Các cảm biến để tính toán nồng độ CO2 hấp thụ bức xạ hồng ngoại không phân tán (NDIR). Các thiết bị được trang bị lớp vỏ bảo vệ có cấp độ bảo vệ tối đa IP65-IP68.
Trong trường hợp không có thiết bị tích hợp để hiển thị kết quả trực quanđo lường sử dụng một cảm biến CO2 với đầu ra tương tự. Máy đo carbon dioxide có chức năng hiệu chuẩn 0 tự động và thủ công. Trước khi bắt đầu hiệu chuẩn, nguồn điện liên tục phải được cung cấp cho thiết bị trong 10 phút. Phòng nơi lắp đặt cảm biến phải được thông gió. Mức nồng độ carbon dioxide điểm 0 tương ứng là 300 ppm (0,003%). Hầu hết các cảm biến carbon dioxide đều được hiệu chuẩn một lần, với các hiệu chuẩn định kỳ tiếp theo được thực hiện tự động. Sau khi cảm biến CO2 được cấp nguồn và khởi động lần đầu, thiết bị sẽ thực hiện các quy trình kiểm tra và thiết lập của riêng mình. Trong năm phút đầu tiên sau khi khởi chạy, dữ liệu đầu ra có thể không tương ứng với giá trị thực.
Thông gió khu dân cư thích ứng
Thông gió thích ứng chỉ khác với thông gió truyền thống ở các chế độ vận hành. Quạt truyền thống hoạt động ở một chế độ, năng lượng tiêu thụ không phụ thuộc vào số lượng người trong phòng và chất lượng không khí trong đó.
Chế độ thông gió thích ứng được điều khiển tự động, trong đó sử dụng cảm biến CO2 để thông gió, điều khiển hàm lượng carbon dioxide trong không khí. Nhờ hệ thống điều khiển thông minh, quạt sẽ cung cấp lượng không khí cần và đủ.
Sự cần thiết phải kiểm soát thông gió bằng cảm biếnCO2
Việc chấp nhận mức độ nồng độ CO2 được quy định bởi các tiêu chuẩn của tiểu bang, một trong số đó là GOST 2.1.005-88 (yêu cầu vệ sinh và hợp vệ sinh đối với không khí của khu vực làm việc). Theo GOST, khi xem xét các giá trị cho phép của carbon dioxide trong không khí, các chỉ số hoạt động tối thiểu của thiết bị thông gió cũng được tính đến (30 m3/ h cho mỗi người). Dựa trên yêu cầu của GOST, mỗi người có mặt trong phòng sẽ nhận được 30 m3không khí chạy trong 1 giờ.
Hệ thống thông gió kiểm soát CO2
Các chuyên gia của HVAC thường sử dụng khái niệm về hiệu quả phân phối không khí. Chỉ số hiệu quả phân phối không khí được hiểu là tốc độ luồng không khí trong lành đến khu vui chơi giải trí hoặc nơi làm việc (khu thở). Chất lượng của không khí cung cấp vào vùng thở không được giảm khi bạn di chuyển xung quanh phòng, nói cách khác, luồng không khí trong lành không được tiếp xúc với luồng không khí có chứa nồng độ CO2 cao.
Hệ thống và công nghệ khí hậu hiện đại thực hiện khá hiệu quả và tiết kiệm các chức năng của điều hòa các phòng. Cảm biến và đồng hồ đo carbon dioxide tích hợp có thể kiểm soát hệ thống thông gió để đảm bảo chất lượng không khí trong nhà phù hợp đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng.
Hệ thống khí hậu đang vận hành được hướng dẫn bởi các chỉ số về nồng độ CO2 trong không khí, thiết bị điện tửso sánh giá trị nhận được với giá trị đã cho. Cảm biến CO2 cung cấp khả năng kiểm soát hệ thống thông gió, duy trì chất lượng không khí ở các thông số tối ưu. Hệ thống như vậy được sử dụng thành công trong các phòng có số lượng người thay đổi. Mức tiết kiệm năng lượng cao đạt được bằng cách tối ưu hóa công suất thông gió.
Nơi lắp đặt cảm biến hoặc màn hình CO2
Việc lựa chọn vị trí của cảm biến carbon dioxide phải được thực hiện dựa trên các hạn chế:
- thiết bị phải cách xa vị trí thường trú của mọi người ít nhất 1 m;
- cảm biến CO2 gia dụng không được đặt gần hơn 1 mét so với hệ thống thông gió của nguồn cung cấp;
- tổ chức cung cấp điện tối ưu của thiết bị ngụ ý vị trí gần với nguồn năng lượng.
