Naučnici odavno imaju ideju o uticaju gasa CO2 (ugljen-dioksid, ugljen-dioksid) na ljudsko telo. Prema podacima navedenim u klasifikatoru štetnih tvari GOST 12.1.007-76, ugljični dioksid se smatra supstancom niske opasnosti (4. klasa), ima nisku koncentraciju u atmosferskom zraku. Sam po sebi, CO2 ima nizak stepen štetnih uticaja na okolinu, ali povećanje koncentracije gasa u vazduhu na 7% može štetiti ljudskom organizmu: disanje postaje otežano, dolazi do gušenja. Karakteristika ugljičnog dioksida je da nema sposobnost zagrijavanja tijela, sa smanjenjem koncentracije CO2 u zraku, disanje se potpuno obnavlja.
ASHRAE: standardizacija HVAC opreme
Visoki nivoi koncentracije CO2 u atmosferskom vazduhu (od 0,1 do 0,7%) negativno utiču na čoveka, naglo smanjujući njegove performanse. Za razliku od ugljičnog dioksida, kisik može promijeniti svoju koncentraciju u širokom rasponu bez štete po zdravlje. Osnovan je ASHRAE HVAC komitet za standardedozvoljena stopa ugljen-dioksida u prostorijama sa ljudima na nivou od 0,1% ukupne zapremine vazduha. To je dozvoljeni indikator CO2, naznačen od strane ASHRAE, koji se smatra osnovnom linijom pri izračunavanju razmjene zraka.
Svrha mjerenja koncentracije CO2
U opštem smislu, nivo ugljen-dioksida u vazduhu određuje njegovu zagušljivost, što opet zavisi od broja ljudi u prostoriji. Količina ugljen-dioksida je glavni kriterijum za kvalitet vazduha u zatvorenom prostoru, stoga, fokusirajući se samo na koncentraciju ugljen-dioksida, i sa ventilacionim sistemom koji sadrži CO2 senzore, kvalitet unutrašnjeg vazduha se može efikasno regulisati.
Kada diše, prosječna osoba, udišući kisik, može izdahnuti od 0,35 do 0,5% ugljičnog dioksida. Drugim riječima, mješavina plinova koju osoba izdahne 100 puta premašuje koncentraciju CO2 u odnosu na vanjski zrak. Ako je osoba u zatvorenom prostoru, u roku od nekoliko sati koncentracija ugljičnog dioksida u zraku se višestruko povećava, a kvalitet zraka naglo opada.
Ograničenja inhaliranog CO2
Uprkos činjenici da ugljični dioksid nema ni boju ni miris, čovjek lako osjeti njegovu povećanu koncentraciju. Prilikom udisanja vazduha sa visokim sadržajem CO2, oseća se umor, javlja se rasejanost, osoba postaje nepažljiva. Problem zraka s prekomjernim sadržajem ugljičnog dioksida posebno je akutan u zatvorenim javnim i obrazovnim ustanovama, medicinskimustanove.
Stručnjaci u laboratoriji su utvrdili da koncentracija gasa iznad 0,1% već može negativno uticati na ljude. Koncentracija ugljičnog dioksida u rasponu od 0,04 do 0,07% je optimalna za ljudski život. Ugljični dioksid u koncentraciji od 0,07 do 0,1% nalazi se u pretrpanim prostorijama i javnom prijevozu, sličan udio plina u zraku nije sposoban nanijeti mnogo štete i smatra se prihvatljivim za disanje.
Povećana koncentracija ugljičnog dioksida (od 0,05 ili više) doprinosi slaboj aktivnosti ljudskog organizma, pospanosti, sporim reakcijama i slabom indikatoru misaonog procesa, javlja se osjećaj gušenja.
Kontrola kvaliteta zraka u prostoriji: zidni senzor CO2
Zidni CO2 senzori kontinuirano mjere koncentraciju CO2 i šalju kontrolni signal ventilacijskoj jedinici za uklanjanje viška ugljičnog dioksida. Sofisticirani klimatski sistemi mogu imati ugrađene senzore, ali je moguće koristiti eksterni CO2 senzor, a zatim povezati preko zasebnih izlaza na ventilator.
Na tržištu postoje različite opcije za zidne senzore, postoje uređaji sa relejnim ili analognim izlazima, kao i izlazi za ekran monitora. Budući da proizvođači mogu isporučiti kontrolne senzore sa samo jednim izlazom, neki vlasnici sami modificiraju uređaje. CO2 senzor, vlastitiručno unapređen i sadrži sve navedene opcije za prenos izlaznog signala, najefikasniji je jer je kompatibilan sa bilo kojim ventilacionim sistemom. Moderni CO2 senzori bi trebali implementirati sistem samokalibracije kako bi poboljšali pouzdanost i izdržljivost uređaja.
Zidni senzori imaju dve najčešće modifikacije: CO2 senzor sa relejnim izlazom koji sadrži CO2 LED indikator i tastere za kontrolu režima ventilacionog sistema; senzor koji ne sadrži LED indikatore i pojedinačne kontrolne tipke.
Senzori se napajaju niskonaponskim AC mrežama. Neki proizvođači pružaju dodatnu opciju za povezivanje napajanja sa CO2 senzorom.
Funkcionalnost CO2 senzora
Gotovo svi senzori mogu mjeriti koncentraciju ugljičnog dioksida u struji zraka, kontrolirajući granične vrijednosti. CO2 senzori mogu mjeriti koncentracije plinova u sljedećim rasponima:
- 0 do 2000 ppm (0,02%);
- 0 do 3000 ppm (0,03%);
- 0 do 5000 ppm (0,05%);
- 0 do 10000 ppm (0,1%).
Podaci koje primi uređaj pretvaraju se u aktivne izlazne signale od 0-10V. Senzori za izračunavanje koncentracije CO2 apsorbuju neraspršeno infracrveno zračenje (NDIR). Uređaji su opremljeni zaštitnim omotačem maksimalnih klasa zaštite IP65-IP68.
U nedostatku integrisanih uređaja za vizuelni prikaz rezultatamjerenje koristi CO2 senzor sa analognim izlazom. Mjerači ugljičnog dioksida imaju automatsku i ručnu funkciju kalibracije nule. Prije početka kalibracije instrument mora biti doveden neprekidnom strujom u trajanju od 10 minuta. Prostorija u kojoj je senzor instaliran mora biti ventilirana. Odgovarajući nivo koncentracije ugljen-dioksida nulte tačke je 300 ppm (0,003%). Većina senzora ugljičnog dioksida se kalibrira jednom, s naknadnim periodičnim kalibracijama koje se izvode automatski. Nakon što se CO2 senzori prvi put uključe i pokrenu, instrument obavlja vlastite procedure testiranja i podešavanja. Tokom prvih pet minuta nakon lansiranja, izlazni podaci možda neće odgovarati stvarnim vrijednostima.
Adaptivna stambena ventilacija
Adaptivna ventilacija razlikuje se od tradicionalne ventilacije samo po načinima rada. Tradicionalni ventilatori rade u jednom režimu, potrošnja energije ne zavisi od broja ljudi u prostoriji i kvaliteta vazduha u njoj.
Režim adaptivne ventilacije se kontroliše automatski, za šta se koristi CO2 senzor za ventilaciju, koji kontroliše sadržaj ugljen-dioksida u vazduhu. Zahvaljujući inteligentnom sistemu upravljanja, ventilator će dopremati količinu vazduha koja je potrebna i dovoljna.
Potreba za kontrolom ventilacije pomoću senzoraCO2
Dopuštenost nivoa koncentracije CO2 regulisana je državnim standardima, od kojih je jedan GOST 2.1.005-88 (sanitarni i higijenski zahtevi za vazduh radnog prostora). Prema GOST-u, kada se razmatraju dozvoljene vrijednosti ugljičnog dioksida u zraku, uzimaju se u obzir i minimalni pokazatelji učinka ventilacijske opreme (30 m3/h po osobi). Na osnovu zahtjeva GOST-a, svaka osoba prisutna u prostoriji treba da dobije 30 m3 tekućeg zraka za 1 sat.
CO2 kontrolisani ventilacioni sistemi
HVAC stručnjaci često koriste koncept efikasnosti distribucije vazduha. Pod indeksom efikasnosti distribucije zraka podrazumijeva se brzina kojom protok svježeg zraka dospijeva u prostor za rekreaciju ili radno mjesto (zonu disanja). Kvalitet dovodnog zraka koji ulazi u zonu disanja ne bi trebao opadati dok se krećete po prostoriji, drugim riječima, protok svježeg zraka ne bi trebao doći u kontakt sa onim koji sadrži visoku koncentraciju CO2.
Savremeni klimatski sistemi i tehnologije prilično efikasno i ekonomično obavljaju funkcije ventilacije prostorija. Ugrađeni senzori i mjerači ugljičnog dioksida mogu kontrolirati ventilacijski sistem kako bi osigurali pravilan kvalitet zraka u zatvorenom prostoru uz minimiziranje potrošnje energije.
Klimatski sistemi u radu vođeni su indikatorima koncentracije CO2 u zraku, elektronikomupoređuje primljenu vrijednost sa datom. CO2 senzori omogućavaju kontrolu ventilacionog sistema, održavajući kvalitet vazduha na optimalnim parametrima. Takvi sistemi se uspješno koriste u prostorijama s promjenjivim brojem ljudi. Visoka klasa uštede energije postiže se optimizacijom snage ventilacije.
Gdje instalirati CO2 senzor ili monitor
Odabir lokacije senzora ugljičnog dioksida mora se izvršiti na osnovu ograničenja:
- uređaj mora biti udaljen najmanje 1 m od stalne lokacije ljudi;
- domaći CO2 senzor nije postavljen bliže od 1 metar dovodnoj ventilaciji;
- organizacija optimalnog napajanja uređaja podrazumijeva njegovu blizinu izvora energije.
