Датчик СО2 в контроллере Trim (устаревшее)

[Arsie]

Почему СО2?

Подавляющее большинство специалистов в области вентиляции сходятся во мнении: углекислый газ является индикатором состояния воздуха. Много СО2 — значит, много и более вредных веществ (формальдегиды и прочая ядовитая органика, PM2.5 и т.д.). Это логично: ведь если вентиляция не справляется с воздухообменом, то в помещении накапливается и выдыхаемый нами СО2, и весь остальной «воздушный коктейль». Так что вполне резонно измерять концентрацию СО2 в воздухе, чтобы оценить качество этого самого воздуха.

Для оценки качества воздуха в навесной модификации контроллера Trim есть заказная опция наличия датчика СО2. Это инфракрасный датчик, оценивающий количество молекул СО2 в калиброванном объёме по преломлению инфракрасного излучения определённой частоты.

Но датчики СО2 очень капризны. Они требуют ежегодной калибровки с использованием специального регламента и специальных технических газов. Но зачастую совсем не требуется знать точное значение концентрации СО2. Достаточно оценить, насколько воздух в жилых и офисных помещениях днём становится хуже качеством, чем ночью. Это позволит оценить и скорректировать производительность системы вентиляции до приемлемого уровня. Поэтому в контроллере Trim применён самокалибрующийся датчик SenseAir.



Как влияет количество СО2 в воздухе на человека?

Уровень углекислого газа в воздухе измеряется в ppm: 1 ppm = 0.0001%, то есть одна миллионная доля. Для России 1400 ppm углекислого газа в воздухе — это уже недопустимое количество (согласно ГОСТ 30494—2011). В Америке общие стандарты ASHRAE (американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха) гласят: жалобы на головную боль начинаются с 2000 ppm.

В среднем получается такая картина:

•300 ppm – норма на улице на природе

•500 ppm – норма на улице в современном городе

•700-1500 ppm – норма в помещении, причем ближе к 1500 ppm уже начинаются жалобы на духоту, головную боль, вялость и так далее...





Функция SenseAir ABC

Все датчики SenseAir являются необслуживаемыми в нормальных условиях эксплуатации благодаря наличию встроенного подстроечного алгоритма, называемого "ABC" (automatic baseline correction). Подстроечный алгоритм обеспечивает автоматическую рекалибровку датчика без использования технических газов и без участия обслуживающего персонала. Автоматическая рекалибровка позволяет обеспечить приемлемое качество измерений на протяжении 15 и более лет в условиях нормальных условий эксплуатации внутри жилых помещений.



Как работает подстроечный алгоритм ABC?

Алгоритм подстройки постоянно отслеживает измеряемый датчиком уровень СО2 и определяет минимальное измеренное значение в течении определённого времени. Исходя из этого минимального значения алгоритм постепенно корректирует смещение опорной точки, расположенной на значении в 400 ppm (0.04% содержания CO2), т.е. предполагаемого свежего воздуха. В обычных условиях, помещения время от времени проветриваются и содержание CO2 становится равным уличному. Чем чаще проветривается помещение, тем лучше. Алгоритм подстройки предполагает, что помещение проветривается не реже одного раза за 8 дней. И в этот момент концентрация CO2 в помещении падает до 400 ppm. Исходя из этого и корректируется положение опорной точки.



Что вызывает появление ошибки изменения уровня CO2?

Неаккуратное обращение, транспортировка и вибрации могут повлиять на точность измерения уровня CO2. Но из-за наличия алгоритма подстройки показания датчика со временем приходят обратно в норму.



Что происходит, если помещение используется круглосуточно?

Алгоритм подстройки автоматически отключается, если девиации содержания СО2 становятся слишком маленькими. Такое обычно бывает в аэропортах, теплицах и подобных помещениях и зданиях, в которых либо люди постоянно находятся, либо постоянно отсутствуют. Содержание СО2 находится примерно на одинаковом уровне в течении длительного времени. В этом случае погрешность постепенно будет накапливаться и через некоторое время показания выйдут за разумные пределы. Время накопления погрешности зависит от многих факторов, но обычно это время измеряется неделями и месяцами. Но даже после этого достаточно поместить контроллер на 6 недель в обычные офисные условия и корректность показаний датчика восстановится.



Что происходит, если фоновый уровень CO2 выше или ниже 400ppm?

В этих случаях со временем датчик рекалибруется и всё равно начинает считать, что фоновый уровень равен 400 ppm. Мировые исследования показали, что в основном средний уровень фонового содержания СО2 равен именно 400 ppm, но в каждой местности, конечно же, есть свои отклонения. В этом случае датчик будет показывать искажённые данные. Но это не так плохо, как кажется. Человек за время жизни адаптируется к фоновой концентрации той местности, в которой он живёт и поэтому изменение содержания СО2 в воздухе с 400 ppm до 1400 pmm человеком в одной местности субъективно воспринимается точно также, как изменение содержания с 500 ppm до 1500 ppm человеком, привыкшим именно к фоновому уровню 500 ppm.

Таким образом, важно именно изменение концентрации относительно фонового, а не его абсолютная величина. Как простейший пример можно привести жителей высокогорных районов, которые в городах постоянно чувствуют недомогание. И наоборот, жители городов далеко от города, в лесах и полях испытывают приподнятые чувства, вызванные слишком уменьшенным содержанием СО2 в воздухе.

Если вам нужно видеть правильные абсолютные значения концентрации СО2, то достаточно дать контроллеру подстроить датчик к фоновому уровню СО2 в течении 20-40 дней и посредством сертифицированного калиброванного измерителя произвести коррекцию на величину разницы реального фонового уровня и 400 ppm. Таким образом, при наличии естественного фона в 450 ppm к показаниям датчика нужно добавить 50 и итоговые показания будут соответствовать реальности именно в абсолютных цифрах.





Как долго подстройка датчика обеспечивает его работоспособность?

Алгоритм подстройки работает непрерывно 8-дневными циклами всё время жизни прибора. Электронные компоненты рассчитаны на работу в течении не менее 15 лет со дня выпуска контроллера. Поэтому, если датчик не подвергается воздействию агрессивной атмосферы, то его показания всегда остаются актуальными без какого-либо дополнительного обслуживания.






Пример работы алгоритма подстройки

Типично содержание СО2 в офисном здании постепенно увеличивается в течении рабочего дня и падает в ночное время и выходные дни. Поэтому периодом подстройки выбрано значение в 8 дней.