لطالما كان لدى العلماء فكرة عن تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون) على جسم الإنسان. وفقًا للمعلومات المحددة في مصنف المواد الضارة GOST 12.1.007-76 ، يعتبر ثاني أكسيد الكربون مادة منخفضة الخطورة (الدرجة الرابعة) ، ولها تركيز منخفض في الهواء الجوي. في حد ذاته ، يكون لثاني أكسيد الكربون درجة منخفضة من التأثيرات الضارة على البيئة ، لكن زيادة تركيز الغاز في الهواء إلى 7٪ يمكن أن تضر بجسم الإنسان: يصبح التنفس صعبًا ، ويحدث الاختناق. من سمات ثاني أكسيد الكربون أنه لا يملك القدرة على تسخين الجسم ، مع انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، ويعود التنفس بالكامل.
ASHRAE: توحيد معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
المستويات العالية من تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي (من 0.1 إلى 0.7٪) لها تأثير سلبي على الإنسان ، مما يقلل من أدائه بشكل حاد. على عكس ثاني أكسيد الكربون ، يمكن للأكسجين تغيير تركيزه على نطاق واسع دون الإضرار بالصحة. تم إنشاء لجنة معايير ASHRAE HVACالمعدل المسموح به لثاني أكسيد الكربون في الغرف التي بها أشخاص عند مستوى 0.1٪ من إجمالي حجم الهواء. إنه مؤشر ثاني أكسيد الكربون المسموح به ، المشار إليه بواسطة ASHRAE ، والذي يعتبر خط الأساس عند حساب تبادل الهواء.
الغرض من قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون
بشكل عام ، يحدد مستوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء انسداده ، والذي يعتمد بدوره على عدد الأشخاص في الغرفة. كمية ثاني أكسيد الكربون هي المعيار الرئيسي لجودة الهواء الداخلي ، وبالتالي ، مع التركيز فقط على تركيز ثاني أكسيد الكربون ، ومع وجود نظام تهوية يحتوي على مستشعرات ثاني أكسيد الكربون ، يمكن تنظيم جودة الهواء الداخلي بشكل فعال.
عند التنفس ، يستطيع الشخص العادي ، الذي يستنشق الأكسجين ، الزفير من 0.35 إلى 0.5٪ من ثاني أكسيد الكربون. بمعنى آخر ، خليط الغازات التي يزفرها الشخص يتجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالهواء الخارجي بمقدار 100 مرة. إذا كان الشخص في الداخل ، في غضون ساعات قليلة ، يزداد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء عدة مرات ، وتنخفض جودة الهواء بشكل حاد.
حدود ثاني أكسيد الكربون المستنشق
على الرغم من حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون ليس له لون ولا رائحة ، إلا أن تركيزه المتزايد يشعر به الشخص بسهولة. عند استنشاق هواء يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون ، يتم الشعور بالتعب ، ويحدث شرود الذهن ، ويصبح الشخص غافلًا. مشكلة الهواء مع المحتوى الزائد من ثاني أكسيد الكربون حادة بشكل خاص في المؤسسات العامة والتعليمية والطبية المغلقةالمنشآت.
وجد الخبراء في المختبر أن تركيز الغاز فوق 0 ، 1٪ يمكن أن يكون له بالفعل تأثير سلبي على البشر. تركيز ثاني أكسيد الكربون في النطاق من 0.04 إلى 0.07٪ هو الأمثل لحياة الإنسان. يوجد ثاني أكسيد الكربون بتركيز 0.07 إلى 0.1٪ في الغرف المزدحمة ووسائل النقل العام ، ونسبة مماثلة من الغاز في الهواء غير قادرة على إحداث ضرر كبير وتعتبر مقبولة للتنفس.
زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون (من 0.05 أو أكثر) يساهم في انخفاض نشاط جسم الإنسان ، والنعاس ، وردود الفعل البطيئة ، ومؤشر منخفض لعملية التفكير ، هناك شعور بالاختناق.
مراقبة جودة هواء الغرفة: مستشعر ثاني أكسيد الكربون المثبت على الحائط
مستشعرات ثاني أكسيد الكربون المثبتة على الحائط تقيس باستمرار تركيز ثاني أكسيد الكربون وترسل إشارة تحكم إلى وحدة التهوية لإزالة ثاني أكسيد الكربون الزائد. قد تحتوي أنظمة المناخ المتطورة على مستشعرات مدمجة ، ولكن من الممكن استخدام مستشعر خارجي لثاني أكسيد الكربون ثم الاتصال من خلال مخرجات منفصلة بالمروحة.
هناك العديد من الخيارات لأجهزة استشعار الجدار في السوق ، وهناك أجهزة ذات مخرجات مرحل أو تناظرية ، بالإضافة إلى مخرجات لشاشة المراقبة. نظرًا لأن الشركات المصنعة يمكنها توفير مستشعرات التحكم بإخراج واحد فقط ، يقوم بعض المالكين بتعديل الأجهزة بأنفسهم. مستشعر ثاني أكسيد الكربون ، خاص بهتم تحسينه يدويًا ويحتوي على جميع الخيارات المدرجة لنقل إشارة الخرج ، وهو أكثر فاعلية لأنه متوافق مع أي نظام تهوية. يجب أن تنفذ مستشعرات ثاني أكسيد الكربون الحديثة نظام المعايرة الذاتية لتحسين موثوقية ومتانة الجهاز.
مستشعرات الحائط لها تعديلين أكثر شيوعًا: مستشعر CO2 مع خرج مرحل يحتوي على مؤشر CO2 LED وأزرار التحكم في وضع نظام التهوية ؛ مستشعر لا يحتوي على مؤشرات LED وأزرار تحكم فردية.
يتم تشغيل المستشعرات بواسطة شبكات تيار متردد منخفضة الجهد. توفر بعض الشركات المصنعة خيارًا إضافيًا لتوصيل مصدر طاقة بمستشعر ثاني أكسيد الكربون.
وظائف مجسات ثاني أكسيد الكربون
جميع المستشعرات تقريبًا قادرة على قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في تيار الهواء ، والتحكم في القيم الحدية. أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون قادرة على قياس تركيزات الغاز في النطاقات التالية:
- 0 إلى 2000 جزء في المليون (0.02٪) ؛
- 0 إلى 3000 جزء في المليون (0.03٪) ؛
- 0 إلى 5000 جزء في المليون (0.05٪) ؛
- 0 إلى 10000 جزء في المليون (0.1٪).
يتم تحويل البيانات التي يستقبلها الجهاز إلى إشارات خرج نشطة من 0 إلى 10 فولت. تمتص المستشعرات الخاصة بحساب تركيز ثاني أكسيد الكربون الأشعة تحت الحمراء غير المبعثرة (NDIR). تم تجهيز الأجهزة بغلاف واقي من فئات الحماية القصوى IP65-IP68.
في حالة عدم وجود أجهزة متكاملة لعرض النتائج المرئييستخدم القياس مستشعر ثاني أكسيد الكربون بإخراج تناظري. تحتوي أجهزة قياس ثاني أكسيد الكربون على وظيفة معايرة صفرية تلقائية ويدوية. قبل بدء المعايرة ، يجب توفير طاقة غير منقطعة للجهاز لمدة 10 دقائق. يجب تهوية الغرفة التي تم تركيب المستشعر فيها. مستوى تركيز ثاني أكسيد الكربون المقابل لنقطة الصفر هو 300 جزء في المليون (0.003٪). تتم معايرة معظم أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون مرة واحدة ، مع إجراء معايرات دورية لاحقة تلقائيًا.بعد تشغيل مستشعرات ثاني أكسيد الكربون وتشغيلها لأول مرة ، يقوم الجهاز بإجراء الاختبار والإعداد الخاص به. خلال الدقائق الخمس الأولى بعد الإطلاق ، قد لا تتوافق بيانات الإخراج مع القيم الفعلية.
تهوية سكنية تكيفية
تختلف التهوية التكيفية عن التهوية التقليدية فقط من خلال أوضاع التشغيل. المراوح التقليدية تعمل في وضع واحد ، استهلاك الطاقة لا يعتمد على عدد الاشخاص في الغرفة ونوعية الهواء فيها.
يتم التحكم في وضع التهوية التكيفية تلقائيًا ، حيث يتم استخدام مستشعر ثاني أكسيد الكربون للتهوية ، والذي يتحكم في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء. بفضل نظام التحكم الذكي ، ستوفر المروحة كمية الهواء المطلوبة والكافية.
ضرورة التحكم في التهوية بواسطة الحساسثاني أكسيد الكربون
يتم تنظيم قبول مستوى تركيز ثاني أكسيد الكربون وفقًا لمعايير الدولة ، أحدها GOST 2.1.005-88 (المتطلبات الصحية والصحية لهواء منطقة العمل). وفقًا لـ GOST ، عند النظر في القيم المسموح بها لثاني أكسيد الكربون في الهواء ، يتم أيضًا مراعاة الحد الأدنى من مؤشرات الأداء لمعدات التهوية (30 مترًا3/ ساعة لكل شخص). بناءً على متطلبات GOST ، يجب أن يتلقى كل شخص موجود في الغرفة 30 مترًا3من الهواء الجاري في ساعة واحدة.
أنظمة تهوية يتم التحكم فيها بثاني أكسيد الكربون
غالبًا ما يستخدم متخصصو HVAC مفهوم كفاءة توزيع الهواء. يُفهم مؤشر كفاءة توزيع الهواء على أنه السرعة التي يصل بها تدفق الهواء النقي إلى منطقة الترفيه أو مكان العمل (منطقة التنفس). يجب ألا تنخفض جودة الهواء الداخل إلى منطقة التنفس أثناء تحركك في جميع أنحاء الغرفة ، بمعنى آخر ، يجب ألا يتلامس تدفق الهواء النقي مع الهواء الذي يحتوي على تركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون.
أنظمة وتقنيات المناخ الحديثة تؤدي وظائف غرف التهوية بشكل فعال واقتصادي. أجهزة استشعار وثاني أكسيد الكربون المدمجة قادرة على التحكم في نظام التهوية لضمان جودة الهواء الداخلي المناسبة مع تقليل استهلاك الطاقة.
تسترشد الأنظمة المناخية قيد التشغيل بمؤشرات تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء والإلكترونياتيقارن القيمة المستلمة مع القيمة المحددة. توفر مستشعرات ثاني أكسيد الكربون التحكم في نظام التهوية ، مما يحافظ على جودة الهواء عند المعايير المثلى. يتم استخدام هذه الأنظمة بنجاح في غرف بها عدد متغير من الأشخاص. يتم تحقيق فئة توفير الطاقة العالية من خلال تحسين قوة التهوية.
مكان تثبيت أو جهاز استشعار CO2
يجب أن يتم اختيار موقع مستشعر ثاني أكسيد الكربون بناءً على القيود:
- يجب أن يكون الجهاز على بعد متر واحد على الأقل من الموقع الدائم للأشخاص ؛
- لا يتم وضع مستشعر ثاني أكسيد الكربون المنزلي على مسافة قريبة من متر واحد من تهوية الإمداد ؛
- تنظيم إمدادات الطاقة المثلى للجهاز يعني موقعه القريب من مصدر الطاقة.
