Teadlastel on pikka aega olnud ettekujutus CO2 gaasi (süsinikdioksiid, süsinikdioksiid) mõjust inimorganismile. Vastav alt kahjulike ainete klassifikaatoris GOST 12.1.007-76 täpsustatud teabele peetakse süsinikdioksiidi madala ohtlikkusega aineks (4. klass), selle kontsentratsioon õhuõhus on madal. Iseenesest on CO2 keskkonnale väike kahjulik mõju, kuid gaasi kontsentratsiooni tõus õhus 7%ni võib kahjustada inimkeha: hingamine muutub raskeks, tekib lämbumine. Süsinikdioksiidi eripäraks on see, et see ei suuda keha soojendada ja CO2 kontsentratsiooni vähenemisega õhus taastub hingamine täielikult.
ASHRAE: HVAC-seadmete standardimine
Atmosfääriõhu kõrge CO2 kontsentratsioon (0,1–0,7%) avaldab inimesele negatiivset mõju, vähendades järsult tema töövõimet. Erinev alt süsinikdioksiidist võib hapnik muuta oma kontsentratsiooni laias vahemikus ilma tervist kahjustamata. ASHRAE HVAC standardite komitee on asutanudinimestega ruumides lubatud süsinikdioksiidi määr on 0,1% kogu õhuhulgast. Õhuvahetuse arvutamisel peetakse lähtetasemeks lubatud CO2 indikaatorit, mida tähistab ASHRAE.
CO2 kontsentratsiooni mõõtmise eesmärk
Üldiselt määrab süsihappegaasi tase õhus selle umbsuse, mis omakorda sõltub ruumis viibivate inimeste arvust. Süsinikdioksiidi kogus on siseõhu kvaliteedi peamine kriteerium, seetõttu saab ainult süsinikdioksiidi kontsentratsioonile keskendudes ja CO2-andureid sisaldava ventilatsioonisüsteemiga siseõhu kvaliteeti tõhus alt reguleerida.
Hingamisel suudab keskmine inimene hapnikku sisse hingates välja hingata 0,35–0,5% süsinikdioksiidist. Teisisõnu ületab inimese väljahingatav gaasisegu CO2 kontsentratsiooni välisõhuga võrreldes 100 korda. Kui inimene viibib siseruumides, siis mõne tunni jooksul suureneb süsihappegaasi kontsentratsioon õhus mitu korda ja õhukvaliteet langeb järsult.
Sissehingatava CO2 piirangud
Hoolimata tõsiasjast, et süsihappegaasil pole värvi ega lõhna, on selle suurenenud kontsentratsioon inimesele kergesti tuntav. Suure CO2 sisaldusega õhu sissehingamisel on tunda väsimust, hajameelsust, inimene muutub tähelepanematuks. Liigse süsihappegaasisisaldusega õhu probleem on eriti terav suletud avalikes ja haridusasutustes, meditsiinisasutused.
Eksperdid avastasid laboris, et gaasi kontsentratsioon üle 0,1% võib juba inimesele negatiivselt mõjuda. Süsinikdioksiidi kontsentratsioon vahemikus 0,04–0,07% on inimelu jaoks optimaalne. Süsinikdioksiidi kontsentratsioonis 0,07–0,1% leidub ülerahvastatud ruumides ja ühistranspordis, sarnane gaasi osakaal õhus ei ole võimeline suurt kahju tekitama ja seda peetakse hingamiseks vastuvõetavaks.
Süsinikdioksiidi suurenenud kontsentratsioon (alates 0,05 või enam) soodustab inimkeha madalat aktiivsust, uimasust, aeglaseid reaktsioone ja madalat mõtlemisprotsessi indikaatorit, tekib lämbumistunne.
Ruumi õhukvaliteedi kontroll: seinale paigaldatav CO2 andur
Seinale paigaldatud CO2-andurid mõõdavad pidev alt CO2 kontsentratsiooni ja saadavad juhtsignaali ventilatsiooniseadmele, et eemaldada liigne süsinikdioksiid. Keerulistel kliimasüsteemidel võivad olla sisseehitatud andurid, kuid on võimalik kasutada välist CO2-andurit ja seejärel ühendada see ventilaatoriga eraldi väljundite kaudu.
Seinaandurite jaoks on müügil erinevaid võimalusi, on nii relee- või analoogväljunditega seadmeid kui ka monitori ekraani väljundeid. Kuna tootjad saavad tarnida ainult ühe väljundiga juhtandureid, muudavad mõned omanikud seadmeid ise. CO2 andur, omakäsitsi täiustatud ja sisaldab kõiki loetletud väljundsignaali edastamise võimalusi, on see kõige tõhusam, kuna see ühildub mis tahes ventilatsioonisüsteemiga. Kaasaegsed CO2 andurid peaksid seadme töökindluse ja vastupidavuse parandamiseks rakendama isekalibreerimissüsteemi.
Seinaanduritel on kaks levinumat modifikatsiooni: CO2 andur releeväljundiga, mis sisaldab CO2 LED indikaatorit ja ventilatsioonisüsteemi režiimi juhtnuppe; andur, mis ei sisalda LED-indikaatoreid ega individuaalseid juhtnuppe.
Andurid saavad toite madalpinge vahelduvvooluvõrkudest. Mõned tootjad pakuvad lisavõimalust toiteallika ühendamiseks CO2 anduriga.
CO2-andurite funktsionaalsus
Peaaegu kõik andurid suudavad mõõta süsinikdioksiidi kontsentratsiooni õhuvoolus, kontrollides piirväärtusi. CO2 andurid on võimelised mõõtma gaasi kontsentratsioone järgmistes vahemikes:
- 0 kuni 2000 ppm (0,02%);
- 0 kuni 3000 ppm (0,03%);
- 0 kuni 5000 ppm (0,05%);
- 0 kuni 10000 ppm (0,1%).
Seadme poolt vastuvõetud andmed teisendatakse aktiivseteks 0–10 V väljundsignaalideks. CO2 kontsentratsiooni arvutamiseks mõeldud andurid neelavad mittehajutatud infrapunakiirgust (NDIR). Seadmed on varustatud maksimaalse kaitseklassiga IP65-IP68 kaitsekestaga.
Tulemuste visuaalse kuvamise integreeritud seadmete puudumiselmõõtmisel kasutatakse analoogväljundiga CO2 andurit. Süsinikdioksiidi arvestitel on automaatne ja käsitsi nulli kalibreerimise funktsioon. Enne kalibreerimise algust tuleb seadmel 10 minutit varustada katkematut toidet. Ruum, kuhu andur on paigaldatud, peab olema ventileeritud. Vastav nullpunkti süsinikdioksiidi kontsentratsiooni tase on 300 ppm (0,003%). Enamik süsinikdioksiidi andureid kalibreeritakse üks kord ja järgnevad perioodilised kalibreerimised viiakse läbi automaatselt. Pärast CO2-andurite esmakordset sisselülitamist ja käivitamist teostab seade oma testimise ja seadistamise protseduurid. Esimese viie minuti jooksul pärast käivitamist ei pruugi väljundandmed tegelikele väärtustele vastata.
Kohanduv eluruumide ventilatsioon
Adaptiivne ventilatsioon erineb traditsioonilisest ventilatsioonist ainult töörežiimide poolest. Traditsioonilised ventilaatorid töötavad ühes režiimis, energiakulu ei sõltu ruumis viibivate inimeste arvust ja õhu kvaliteedist.
Adaptiivset ventilatsioonirežiimi juhitakse automaatselt, mille jaoks kasutatakse ventilatsiooniks CO2 andurit, mis juhib õhu süsihappegaasi sisaldust. Tänu intelligentsele juhtimissüsteemile varustab ventilaator vajaliku ja piisava koguse õhku.
Vajadus juhtida ventilatsiooni anduri abilCO2
CO2 kontsentratsiooni taseme lubatavus on reguleeritud riiklike standarditega, millest üks on GOST 2.1.005-88 (tööpiirkonna õhu sanitaar- ja hügieeninõuded). Vastav alt GOST-ile võetakse õhus leiduva süsinikdioksiidi lubatud väärtuste arvestamisel arvesse ka ventilatsiooniseadmete minimaalseid töönäitajaid (30 m3/h inimese kohta). GOSTi nõuete kohaselt peaks iga ruumis viibiv inimene saama 1 tunni jooksul 30 m3 jooksvat õhku.
CO2-ga juhitavad ventilatsioonisüsteemid
HVAC-spetsialistid kasutavad sageli õhujaotuse tõhususe mõistet. Õhujaotuse efektiivsusindeksi all mõistetakse kiirust, millega värske õhuvool jõuab puhkealasse või töökohta (hingamistsooni). Hingamistsooni siseneva õhu kvaliteet ei tohiks ruumis ringi liikudes langeda, teisisõnu ei tohi värske õhu vool kokku puutuda õhuga, mis sisaldab kõrge CO2 kontsentratsiooni.
Kaasaegsed kliimasüsteemid ja -tehnoloogiad täidavad ruumide tuulutamise funktsioone üsna tõhus alt ja säästlikult. Sisseehitatud süsihappegaasi andurid ja mõõturid suudavad juhtida ventilatsioonisüsteemi, et tagada õige siseõhu kvaliteet, minimeerides samal ajal energiatarbimist.
Töötavad kliimasüsteemid juhinduvad õhu CO2 kontsentratsiooni indikaatoritest, elektroonikastvõrdleb saadud väärtust antud väärtusega. CO2 andurid tagavad ventilatsioonisüsteemi juhtimise, säilitades õhukvaliteedi optimaalsetel parameetritel. Selliseid süsteeme kasutatakse eduk alt ruumides, kus on muutuv arv inimesi. Kõrge energiasäästuklass saavutatakse ventilatsiooni võimsuse optimeerimisega.
Kuhu paigaldada CO2 andur või monitor
Süsinikdioksiidi anduri asukoha valikul tuleb lähtuda piirangutest:
- seade peab olema inimeste püsivast asukohast vähem alt 1 m kaugusel;
- leibkonna CO2 andur ei ole paigutatud sissepuhkeventilatsioonile lähemale kui 1 meeter;
- seadme optimaalse toiteallika korraldamine eeldab selle asukohta energiaallika lähedal.
