Bevezetés a XENSIV™ PAS CO2 rendszerbe
A XENSIV™ PAS CO2 egy valódi CO2-érzékelő, amely a fotoakusztikus spektroszkópia (PAS) elvén alapul. Lehetővé teszi a beltéri környezet levegőminőségének valós idejű mérését és az épületekben az egészséges környezet fenntartását szolgáló energiahatékony stratégiák megvalósítását.
A XENSIV™ PAS CO2 érzékelő egy kis méretű modulba integrálja a következőket: egy PAS átalakítót (detektor, infravörös forrás és optikai szűrő); egy mikrokontrollert a jelfeldolgozáshoz és az algoritmusokhoz; és egy MOSFET chip-et az infravörös forrás meghajtására. Az integrált mikrokontroller végzi a ppm-számításokat, valamint a fejlett kompenzációs és konfigurációs algoritmusokat.
Az érzékelő MEMS akusztikus detektort használ. Ennek az akusztikus érzékelőnek a kivételes érzékenysége és az integrált NYÁK kialakítása több mint 75 százalékkal csökkenti a helyigényt a kereskedelemben kapható valódi CO2-érzékelőkhöz képest. A XENSIV™ PAS CO2-érzékelő tehát méretében és költségében felülmúlja a legmodernebb NDIR-érzékelőket, anélkül, hogy a teljesítményt veszélyeztetné.
Működési elve
A PAS-elv az 1. ábrán látható módon működik. Az infravörös forrásból származó fényimpulzusok áthaladnak egy optikai szűrőn, amelyet kifejezetten a CO2-abszorpciós hullámhosszra (λ = 4,2 µm) hangoltak. A mérőkamrában lévő CO2 molekulák elnyelik a szűrt fényt, aminek hatására a molekulák rezegnek, és minden impulzusnál nyomáshullámot generálnak. Ezt nevezik fotoakusztikus hatásnak. A rendkívül érzékeny MEMS akusztikus detektor érzékeli a CO2 molekulák által generált nyomásváltozást az érzékelő üregében, és a mikrokontroller a kimenetet CO2-koncentráció-leolvasásra konvertálja. A lehető legpontosabb ppm leolvasás elérése érdekében az akusztikus detektor alacsony frekvenciájú működésre van optimalizálva, az abszorpciós kamra pedig akusztikusan el van szigetelve a külső zajoktól.
1. ábra A XENSIV™ PAS CO2 működési elve
A CO2-érzékelők gyakorlati alkalmazása – áttekintés
E dokumentum szempontjából két releváns felhasználási eset van, ahol a CO2-érzékelők hatással lehetnek a levegőminőségre: a levegőminőség-ellenőrző műszerfalak és az igényvezérelt szellőztetés (DCV).
A levegőminőség-ellenőrzés műszerfala
A műszerfalat ebben a tanulmányban olyan rendszerként definiáljuk, amely az épületben tartózkodók számára információt nyújt a helyiségen belüli CO2-koncentrációról. Ez egy passzív rendszer, amely nem vezet működtetéshez, hanem arról tájékoztatja a lakókat, hogy ideje szellőztetni a helyiséget a felesleges CO2 eltávolítása érdekében, például egy ablak kinyitásával. Többféle megvalósítási és integrációs stratégia létezik egy ilyen levegőminőség-ellenőrző műszerfal-funkció számára: például önálló modulként, falra szerelhető érzékelődobozba, intelligens lámpába stb. beépítve. Az Infineon a székhelyén kísérleti projektként 2020 és 2022 között több mint 100 CO2-érzékelő egységet telepített a tárgyalótermekben a XENSIV™ PAS CO2 segítségével, hogy megvédje alkalmazottait a COVID-19 átvitelének kockázatától. A valós idejű CO2-koncentrációkat a felhőbe küldték, és egy alkalmazáson keresztül vagy központosítva egy műszerfalon keresztül elérhetővé tették az egyes helyiségek számára (2. ábra).
2. ábra Az Infineon központi telephelyén bevezetett levegőminőség-ellenőrzési kísérleti projekt
Igény szerint szabályozható szellőztetés
A DCV olyan stratégia, amelynek célja, hogy a helyiséget csak akkor szellőztesse, ha a CO2-koncentráció meghalad egy meghatározott küszöbértéket. Ez a megközelítés jól bevált és a meglévő szabványokban (pl. ASHRAE 62-1) vagy a hatályos jogszabályokban (pl. California Building Code) meghatározott.
A DCV-rendszerben a helyiség szellőzését közvetlenül a CO2-koncentrációt figyelő érzékelők vezérlik (3. ábra). A DCV több előnnyel is rendelkezik a hagyományos, időzített szellőztetési stratégiákkal szemben: a helyiségben a tartózkodástól függetlenül optimális levegőminőséget tartanak fenn, ezáltal az energiaköltségek is jelentősen csökkennek stb.
3. ábra A beltéri egység egyszerűsített blokkdiagramja egy lakossági légkondicionáló rendszer részeként
A XENSIV™ PAS CO2 specifikáció kompatibilitása a WELL követelményekkel
A PAS érzékelési technológia alternatív csatlakozási útvonala
A CO2-érzékelőkre vonatkozó műszaki követelményeket a WELL teljesítményellenőrzési útmutató írja le. Miközben a WELL elismeri az NDIR-t (non dispersive infrared) mint a CO2-érzékelés legkorszerűbb technológiáját, megnyitja az ajtót az alternatív technológiák előtt, és más érzékelőtípusok számára is ösztönzi az alternatív csatlakozási útvonal kialakítását (AAP). Az AAP-nak bizonyítékot kell tartalmaznia arra vonatkozóan, hogy az alternatív érzékelőtechnológia a jóváhagyott érzékelőtechnológiákhoz hasonló vagy azokat meghaladó teljesítményt nyújt.
A PAS-technológiára vonatkozóan három AAP-ot (az A03, A06 és A08 jellemzőinek megfelelően) nyújtottak be és fogadott el a Nemzetközi Well Building Intézet (IWBI). Az IWBI döntését a PAS-technológia mellett a következő érvek indokolták:
- A PAS-technológia évtizedek óta jól ismert a tudományos közösségben. A PAS-érzékelők az NDIR hiteles alternatívái, mivel hasonló teljesítményt nyújtanak, miközben kisebbek és robusztusabbak. A főbb érzékelőgyártók ma már a PAS-érzékelőket kínálják a beltéri levegőminőség monitorozásának legszigorúbb követelményeihez.
- A XENSIV™ PAS CO2 specifikációja kompatibilis a WELL műszaki követelményeivel.
- A WELL műszaki követelményeinek való megfelelést az Infineon a termék jellemzése során ellenőrizte, a Dekra Test and Certification GmbH független szervezet pedig validálta (4. ábra).
4. ábra A XENSIV™ PAS CO2 ABOC önkalibrációs funkciójának ellenőrzése
Az érzékelőre jellemző követelmények elemzése
Az 1. táblázat összefoglalja a CO2-érzékelőkkel szemben támasztott legfontosabb követelményeket, amelyek a WELL Teljesítményellenőrzési útmutatóból származnak.
1. táblázat A CO2-érzékelőkre vonatkozó WELL műszaki követelmények
A XENSIV™PAS CO2-t úgy fejlesztették ki, hogy 10 évig működjön. Az adatlapja szerint az érzékelő legfeljebb 1%/év éves driftet ír elő, automatikus alapvonal-eltolódáskorrekció (ABOC) -funkció aktiválásával. Ez alapján az érzékelő legalább három évig tartó működés során újrakalibrálás nélkül megfelel a WELL pontossági céloknak. Ez kompatibilis a WELL rendszerrel.
Összefoglaló
A XENSIV™ PAS CO2 kompatibilis a WELL teljesítményellenőrzési útmutatóban felsorolt követelményekkel (2. táblázat).
2. táblázat A XENSIV PAS CO2 jellemzőinek összeegyeztethetősége a WELL teljesítménykövetelményekkel
Következtetés
A XENSIV™ PAS CO2 a PAS technológián alapuló CO2-érzékelő új generációja, amely a legmodernebb NDIR-érzékelőkhöz képest is jelentős előnyöket kínál: kisebb méret, nagyobb mechanikai szilárdság, nagy hatékonyságú SMD-gyártási folyamat támogatása. A XENSIV™ PAS CO2 a működési tartomány, a pontosság és a felbontás tekintetében megfelel a WELL Building Standard™ által a CO2-érzékelőkkel szemben meghatározott követelményeknek.
Mivel a XENSIV™ PAS CO2-t nagy volumenű alkalmazásra fejlesztették ki, kiváló költség-haszon arányt biztosít a WELL vagy LEED épületkoncepció keretében történő alkalmazásakor.
| WELL Building Standard A WELL Building Standard célja a lakók egészségének és jóllétének javítása, azt bizonyítja, hogy a jövő épületeit egyre inkább a bennük élő emberek számára tervezik. A WELL Building Standard nemzetközi minősítő rendszer 2014-től került kifejlesztésre, és jónéhány éve már Magyarországon is elérhető. A WELL Standard kifejezetten az egészséges és élhetőbb belső terek kialakítására, illetve értékelésére helyezi a hangsúlyt. Kifejlesztése során építészek, orvosok, dietetikusok, épületgépészek, energetikusok együttműködése valósult meg egy élő irodai laboratóriumi térben, ahol a kritériumrendszert kialakították az egészséges, produktív munkaterek kialakításához. Lényeges különbség a legtöbb minősítési rendszerhez képest, hogy az ellenőrzés helyszíni méréseken és adatgyűjtésen alapul. • • • A LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) az egyik legelterjedtebb zöld épületminősítő rendszer. Ma már egy széles körben alkalmazott, megbízható rendszer, amely folyamatosan alkalmazkodik a technikai újdonságokhoz, trendekhez. Jelenleg hazánkban és a közép-európai régióban is elterjedt minősítési rendszer. |
||
Az EBV Elektronik – mint vezető félvezető-forgalmazó Európában – széles gyártói portfóliójából a legújabb alkatrészek és félvezető-megoldások teljes és folyamatos ellátását garantálja. Vegye fel a kapcsolatot az EBV technológiai és piaci szakértőivel, hogy az alkalmazásaihoz az optimális megoldást választhassa!
Több mint disztribúció – EBV Elektronik!
EBV Elektronik Kft.
1117 Budapest, Budafoki út 91–93.
West Irodaház
Tel.: +36 1 436 7229
www.ebv.com
