Ученые давно имеют представление о влиянии газа CO2 (углекислый газ, диоксид углерода) на организм человека. Согласно сведениям, указанным в классификаторе вредных веществ ГОСТ 12.1.007-76, углекислый газ считается малоопасным веществом (4-й класс), имеет низкую концентрацию в атмосферном воздухе. Сам по себе CO2 обладает низкой степенью вредного воздействия на окружающую среду, однако повышение концентрации газа в воздухе до 7% способно нанести вред организму человека: затрудняется дыхание, наступает удушье. Особенностью углекислого газа является то, что он не имеет способности накаливаться организмом, при снижении концентрации CO2 в воздухе дыхание полностью восстанавливается.
ASHRAE: стандартизация климатического оборудования
Высокие показатели концентрации CO2 в атмосферном воздухе (от 0,1 до 0,7%) оказывают негативное влияние на человека, резко снижая его работоспособность. В отличие от углекислого газа, кислород способен менять концентрацию в широких значениях, не причиняя ущерба здоровью. Комитет ASHRAE, занимающийся стандартизацией в области климатического оборудования, установил допустимую норму углекислого газа в помещениях с людьми на уровне 0,1% от общего объема воздуха. Именно допустимый показатель CO2, обозначенный ASHRAE, считается базовым при расчете воздухообмена.
Цель измерения концентрации CO2
В общем понимании уровень углекислого газа в воздухе определяет его духоту, которая, в свою очередь, зависит от количества людей, находящихся в помещении. Количество углекислого газа - главный критерий качества воздуха в помещении, следовательно, ориентируясь лишь на концентрацию диоксида углерода, и при наличии системы вентиляции, содержащей датчики CO2, можно эффективно регулировать качество воздуха в помещении.
При дыхании среднестатистический человек, вдыхая кислород, способен выдохнуть от 0,35 до 0,5% углекислого газа. Иными словами, выдыхаемая человеком смесь газов превышает концентрацию CO2 по сравнению с наружным воздухом в 100 раз. Если человек находится в закрытом помещении, на протяжении нескольких часов концентрация диоксида углерода в воздухе многократно возрастает, и качество воздуха резко снижается.
Предельные показатели CO2 во вдыхаемом воздухе
Несмотря на то что углекислый газ не имеет ни цвета, ни запаха, его повышенная концентрация легко ощущается человеком. При вдыхании воздуха с высоким содержанием CO2 ощущается усталость, возникает рассеянность, человек становится невнимательным. Особенно остро проблема воздуха с чрезмерным содержанием диоксида углерода отмечается в закрытых общественных и образовательных учреждениях, медицинских заведениях.
Специалисты в лабораторных условиях установили, что показатель концентрации газа свыше 0,1% уже способен оказывать отрицательное действие на человека. Концентрация углекислого газа в пределах от 0,04 до 0,07% оптимальна для жизнедеятельности человека. Углекислый газ в концентрации от 0,07 до 0,1% содержится в переполненных помещениях и общественном транспорте, подобная пропорция газа в воздухе не способна нанести большого вреда и считается допустимой для дыхания.
Повышенная концентрация углекислого газа (от 0,05 и более) способствует низкой активности организма человека, сонливости, замедлению реакций и низкому показателю мыслительного процесса, появляется ощущение удушливости.
Контроль качества воздуха в комнате: датчик CO2 настенный
Настенные датчики контроля углекислого газа ведут постоянное измерение концентрации CO2 и подают управляющий сигнал на вентиляционный прибор для удаления излишков углекислого газа. Сложные климатические системы могут иметь встроенные датчики, однако возможно использовать внешний датчик углекислого газа CO2 с последующим подключением через отдельные выходы к вентилятору.
На рынке представлены различные варианты настенных датчиков, существуют приборы с релейными или аналоговыми выходами, а также выходами для экрана монитора. Поскольку производители могут снабжать датчики контроля только одним выходом, некоторые владельцы самостоятельно дорабатывают устройства. Датчик CO2, своими руками усовершенствованный и содержащий все перечисленные варианты передачи выходного сигнала, наиболее эффективен, поскольку совместим с любой системой вентиляции. В современных датчиках CO2 должна быть реализована система самокалибровки для повышения надежности и долговечности прибора.
Настенные датчики имеют две наиболее распространенные модификации: датчик CO2 с релейным выходом, содержащий светодиодный индикатор CO2 и кнопки управления режимами вентиляционной системы; датчик, не содержащий светодиодных индикаторов и индивидуальных кнопок управления.
Питание электроэнергией датчиков реализуется от слаботочных сетей переменного тока. Некоторые производители предусматривают дополнительную возможность подключения к датчику CO2 блока питания.
Функциональные возможности датчиков CO2
Практически все датчики способны измерять концентрацию диоксида углерода в потоке воздуха, контролируя граничные показатели. Датчики CO2 способны измерять концентрацию газа в следующих диапазонах:
- от 0 до 2000 ppm (0,02%);
- от 0 до 3000 ppm (0,03%);
- от 0 до 5000 ppm (0,05%);
- от 0 до 10000 ppm (0,1%).
Полученные прибором данные преобразуются в активные выходные сигналы 0-10В. Датчики для вычисления концентрации CO2 поглощают нерассеянное инфракрасное излучение (NDIR). Приборы комплектуются защитной оболочкой максимальных классов защиты IP65-IP68.
При отсутствии интегрированных устройств визуального отображения результатов измерений используется датчик CO2 с аналоговым выходом. Приборы для определения концентрации углекислого газа обладают функцией автоматической и ручной калибровки нулевого значения. Перед тем как начинается калибровка, следует обеспечить подачу бесперебойного питания к прибору в течение 10 минут. Помещение, в котором устанавливается датчик, необходимо проветрить. Соответствующий нулевой точке уровень концентрации углекислого газа - 300 ppm (0,003%). Большинство моделей датчиков, контролирующих содержание диоксида углерода, калибруются один раз, дальнейшая периодическая калибровка выполняется автоматически.
После того как датчики CO2 впервые подключаются к питанию и выполняется их запуск, прибор проводит собственное тестирование и выполняет установочные процедуры. В течение первых пяти минут после запуска данные на выходе могут не соответствовать реальным значениям.
Адаптивная вентиляция жилых помещений
Адаптивная вентиляция отличается от традиционной только управлением режимов работы. Традиционные вентиляторы работают в одном режиме, потребление энергии не зависит от количества людей в помещении и качественных показателей воздуха в нем.
Режим работы адаптивной вентиляции управляется автоматически, для чего и используется датчик CO2 для вентиляции, при помощи которого контролируется содержание углекислого газа в воздухе. Благодаря интеллектуальной системе управления вентилятор подаст тот объем воздуха, который необходим и достаточен.
Необходимость регулирования вентиляции по датчику CO2
Допустимость уровня концентрации CO2 регламентируется государственными стандартами, одним из которых является ГОСТ 2.1.005-88 (санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны). Согласно ГОСТу, при рассмотрении допустимых значений углекислого газа в воздухе учитываются и минимальные показатели производительности вентиляционного оборудования (30 м3/ч на одного человека). Исходя из требований ГОСТа, каждый человек, присутствующий в помещении, за 1 час должен получить 30 м3 проточного воздуха.
Системы вентиляции с управлением по уровню CO2
Специалисты по вентиляционному оборудованию часто используют понятие эффективности воздухораспределения. Под показателем эффективности воздухораспределения понимается скорость, с которой свежий поток воздуха достигает зоны отдыха или рабочего места (зоны дыхания). Качество приточного воздуха, поступающего в зону дыхания, не должно снижаться по мере движения по комнате, иными словами, поток свежего воздуха не должен соприкасаться с тем, который содержит высокую концентрацию CO2.
Современные климатические системы и технологии достаточно эффективно и экономично выполняют функции по проветриванию помещений. Встроенные датчики и измерители концентрации углекислого газа способны управлять вентиляционной системой, обеспечивая надлежащее качество воздуха в помещении, при этом минимизировать энергопотребление.
Климатические системы в работе ориентируются на показатели концентрации CO2 в воздухе, электроника сравнивает полученное значение с заданным. Датчики CO2 обеспечивают управление вентиляционной системой, поддерживая качество воздуха в оптимальных параметрах. Подобные системы успешно применяются в помещениях с переменным числом людей. Высокий класс энергосбережения достигается за счет оптимизации мощности вентиляции.
Где установить датчик или прибор контроля уровня CO2
Выбор места расположения датчика углекислого газа необходимо проводить, исходя из ограничений:
- прибор должен быть удален от места постоянного нахождения людей минимум на 1 м;
- датчик CO2 бытовой не размещается ближе 1 метра до приточной вентиляции;
- организация оптимального питания прибора предполагает близкое его расположение к источнику энергии.
