Управление вентиляцией по датчику углекислого газа (CO2)

Воздух является смесью газов, в котором углекислый газ (CO₂) занимает по количеству лишь четвертое место, однако важнейшее значение для всего живого. Измерить концентрацию углекислого газа достаточно легко, а данные о количестве CO₂ позволяют косвенно судить о содержании других веществ и использовать эти данные для анализа качества воздуха. Автоматика оборудования TURKOV способна поддерживать необходимую концентрацию CO₂ за счет датчика.

Датчик углекислого газа

При небольшом повышении уровня CO₂ человек ощущает духоту, усталость, сонливость, невозможность сосредоточиться, потерю внимания, раздражительность, снижение работоспособности и т. д. Если уровень CO₂ будет повышаться дальше, то наступают проблемы с дыханием, учащенный пульс, удушье, головокружение, а кто-то вообще падает в обморок.

В замкнутых помещениях с недостаточной вентиляцией человек достаточно активно поглощает кислород (O2), при этом выдыхая большое количество углекислого газа, и если к перепадам содержания в воздухе кислорода человек мало восприимчив, то перепады содержания CO₂ чувствуются каждой клеткой (и это не метафора). Связано это с тем, что процесс газообмена O2 и CO₂ в легких происходит за счет пассивной диффузии через мембрану клетки, а диффузионная способность CO₂ в 25–30 раз выше, чем у O2, именно поэтому к изменениям концентрации CO₂ в воздухе человек очень чувствителен.

Влияние концентрации углекислого газа на самочувствие человека

 

На примере: Вентиляционной установки TURKOV с датчиком CO₂

TURKOV — российский производитель вентиляционного оборудования: приточные, вытяжные, приточно-вытяжные установки, осушители воздуха и климатическое оборудование для бассейна. Наша автоматика помимо базовых функций, имеет еще опциональные, среди которых есть автоматическое поддержание концентрации CO₂.

Приточно-вытяжная установка ZENIT 350 HECO

Детектор CO₂ максимально точно (+/- 25 РРМ) контролирует уровень CO₂ в помещении в автоматическом режиме, при этом не требуя дополнительной регулировки и настройки.

Как это работает? По датчику CO₂, который установлен в вытяжном канале, автоматика распознает уровень CO₂ в помещении и автоматически поддерживает его оптимальный уровень путем увеличения или уменьшения оборотов вентилятора. Приточный и вытяжной вентиляторы при этом работают синхронно. Диапазон регулирования вентиляторов от 0 до 100%.

Сенсорный пульт с датчиком CO₂ / SENSOR + CO₂

Для поддерживания необходимого уровня CO₂ в помещении был разработан пульт с датчиком CO₂, который предназначен для жилых помещений любой площади. Датчик CO₂ встроен в пульт. Вы можете разместить пульт в любом удобном для вас месте.

Экран сенсорного пульта

Режимы работы:

• ON — открытие заслонки на 100%;
• OFF — полностью закрытая заслонка;
• AUTO — пропорциональное регулирование от 0 до 100%.

Технические характеристики датчика сенсорного пульта CO₂ :  

Варианты управления по датчику CO₂

Следует обратить внимание, что возможно два типа регулирования воздухообмена по датчику CO₂.

1. Вентилирование одной установкой нескольких помещений

Вентилирование нескольких изолированных объемов воздуха, например, квартиры, дома, нескольких офисов. Применяется в основном на бытовой линейке оборудования CAPSULE и I-VENT, а также на приточно-вытяжных установках STANDART и HECO. Для каждого помещения нам потребуется:

• Пропорциональный клапан на приточном канале
• Пропорциональный клапан на вытяжном канале (Если вытяжка в каждом помещении)
• Датчику CO₂ для каждого помещения или вытяжного канала каждого помещения.
• VAV-система на установке (устанавливается заводом-изготовителем)

При появлении в помещении человека датчиком CO₂ будет регистрироваться повышение уровня CO₂. Пропорциональный клапан с электроприводом будет регулировать воздухообмен на основании показаний именно своего датчика CO₂. Такой вариант управления позволит максимально точно поддерживать качество воздуха в помещении, не позволяя появиться чувству нехватки воздуха и не создавая излишнего воздухообмена.

Пример работы вентиляции по датчикам CO₂, установленным в помещениях

В помещении №2 находится один человек — и для компенсации повышения концентрации CO₂ достаточно подавать в помещение 25 м³/ч. В помещении №1 же находятся два человека и для компенсации требуется подавать уже 50 м³/ч. Если из помещений выйдет по одному человеку, то в помещении №2 выделение CO₂ прекратится полностью, клапан закроется, и вентилирование помещения прекратится. В помещении №1 выделение CO₂ сократится, и установка постепенно снизит воздухообмен помещения №1 до 25 м³/ч.

ВНИМАНИЕ!

Применение одного датчика CO₂ в вытяжном канале при наличии нескольких помещений нежелательно. Датчиком CO₂ будет регистрировать суммарную концентрацию углекислого газа и в обоих помещениях одинаково увеличивать воздухообмен. В результате в верхнем помещении воздухообмена недостаточно для компенсации повышения уровня CO₂, а в нижнее подается излишнее количество воздуха.

2. Вентилирование одной установкой одного помещения

Пример работы вентиляции по датчикам CO₂, в одном помещении

Вентилирование одного изолированного объема воздуха, например, офиса, спортзала, производственного помещения, квартиры-студии. В этом случае нам потребуется только датчик CO₂, установленный в вытяжном канале (устанавливается заводом-изготовителем). Воздухообмен будет автоматически регулироваться для поддержания требуемого уровня CO₂, независимо от изменения количества людей в помещении, а также от их рода деятельности.

Данный вариант регулирования применяется в основном на промышленной линейке оборудования серии ZENIT STANDART, ZENIT HECO, CAPSULE и даже в установках I-VENT. Применение данной системы позволит организовать максимально энергоэффективную систему вентиляции, с минимальными эксплуатационными издержками и полностью автоматическим управлением.

Пример работы вентиляции по датчикам CO₂, установленным в вытяжном канале

В помещении находится один человек, и для компенсации повышения концентрации CO₂ достаточно подавать в помещение 50 м³/ч, по мере увеличения в помещении количества людей увеличивается регистрируемый уровень CO₂, и установка автоматически увеличивает количество воздуха, которое требуется подавать в помещение для компенсации повышения уровня CO₂.

Расчет системы вентиляции по CO₂

Это один из вариантов расчета системы вентиляции, но, к сожалению, применяется достаточно редко, так как систем, умеющих регулировать воздухообмен по датчику CO₂, не слишком много. Для расчета нам понадобится знать следующие данные:

• Концентрация CO₂ на улице.
• Расписание пребывания людей в обслуживаемых помещениях.
• Тип физической активности в обслуживаемых помещениях.
• Требуемый поддерживаемый уровень CO₂.

Формула расчета воздухообмена для компенсации выделения CO₂ одним человеком:

L=(Gx550)/(X2-X1) где:

• L — воздухообмен, м³/ч;
• X1 — концентрация CO₂ в наружном (приточном) воздухе, ppm;
• X2 — допустимая концентрация CO₂ в воздухе помещения, ppm;
• G — количество CO₂ выделяемое одним человеком, л/час;
• 550 — преобразование значений X1 и X2 из ppm в г/м³.

Данные для G и концентрации CO₂ на улице подбираются из таблиц:

Таблица выделения CO₂ человеком в спокойном и активном состоянии:

Концентрация CO₂ на улице:

Пример расчета квартиры с количеством проживающих: 3 человека

Для данных условий наиболее подходящим будет установка Zenit 350 HECO.

Если составить расписание дня, то можно будет увидеть картину изменения воздухообмена в течение дня в зависимости от выделения CO₂ в квартире.

График изменения воздухообмена в зависимости от концентрации CO₂ :

Как видим, даже по усредненному расписанию график изменения воздухообмена весьма существенный, в реальности же система постоянно регулирует воздухообмен, практически не имея на графике «полок». При этом, если вентиляционная установка подобран верно, в данном случае это Zenit 350 HECO, то значение CO₂ в квартире всегда будет неизменно.

*Для расчета не принципиально, какой тип управления установки по CO₂ применяется. Это может быть, как датчик в вытяжном канале, если это вентиляция квартиры студии, так и комнатные датчики CO₂ совместно с VAV-системой.