Предизвици при откривањето на СО2

Здравствените придобивки од свежиот воздух се непобитни, а неговиот недостаток влијае врз нашето здравје и способноста да се фокусираме. За жал, во овој динамичен свет, малкумина од нас можат да поминуваат толку време надвор колку што би сакале. Во просек, до 90 % од нашите животи поминуваме во затворени простории, а поголемиот дел од тоа време престојуваме во нашите домови. Иако редовно ги излегуваме од нашите домови, многу од времето поминато надвор од домот е на друга локација во затворен простор, како што е канцеларија, ресторан или продавница. Тоа јасно ја покажува важноста на висококвалитетниот внатрешен воздух и правилното следење на нивоата на CO₂, особено на преполни места.

Иако високите нивоа на CO₂ и лошиот квалитет на воздухот немаат исто значење, покачените нивоа на CO₂ може да бидат добар показател дека на просторијата ѝ треба дополнително проветрување. Освен тоа, покачувањето на концентрациите на CO₂ честопати се појавува заедно со покачувањето на концентрациите на испарливите органски хемикалии (VOC), бидејќи и двете ги емитираат луѓето. Општо е познато дека лошиот воздух – особено високите концентрации на VOC – може да биде штетен за здравјето и да го зголеми ризикот од пренесување на вируси во воздухот, како што е SARS-CoV-2. Освен тоа, недостатокот на свеж воздух има големо влијание и врз продуктивноста и можноста за фокусирање – тврдење што е потврдено со бројни студии.

Екстремните ситуации никогаш не се добри, а тоа важи и за проветрувањето. Системите HVAC кои постојано работат со максимален капацитет ќе доведат до висока потрошувачка на енергија и, последователно, до големи сметки за електрична енергија, особено во текот на многу топлите или студените периоди. Затоа, не е изненадување дека потребното контролирано проветрување во моментот се смета за златен стандард за системите HVAC, а концентрацијата на CO₂ често се користи како контролен параметар, бидејќи е во тесна корелација со квалитетот на воздухот. Оваа примена се потпира на сензори кои обезбедуваат точни информации за нивоата на CO₂, активирајќи го системот кога ќе се достигне одредена граница. Иако нормите за комфор се променливи во светот, постои консензус дека нивоата на CO₂ треба секогаш да се одржуваат под 1.000 ppm и да не надминуваат 1.500 ppm во долги периоди. Добар компромис е да се мерат и приспособуваат нивоата на CO₂ на секои 30 секунди, што ја одржува свежината на воздухот и ниските вредности на сметките за енергија.

Вообичаен дизајн на сензор за CO₂ се состои од извор на светлина и два детектори (слика 1). Кога светлината поминува низ мерната комора, наполнета со амбиентален внатрешен воздух, присутните молекули ја апсорбираат. Еден детектор има филтер со прозорец од околу 4,3 µm – што соодветствува на максимална вредност во апсорпциониот спектар на CO₂ – што значи дека тој го регистрира само исчезнувањето на светлината поради присуството на молекули на CO₂. Наспроти тоа, референтниот детектор го мери интензитетот на нефилтрираната светлина, со што овозможува да се одреди нивото на CO₂ преку споредба на двете мерења. Дизајнот со двојни сензори помага во сузбивањето на падот на интензитетот на светлината што потекнува од разложувањето на изворот на светлика или малите честички на прашина. За да се зголеми робусноста на сензорите дополнително, тие треба да се опремени со капак за прашина што го спречува поречувањето на детекторите од страна на честичките.

Иако се смета дека пристапот со двојни сензори е точен, тој самиот не може да гарантира долгорочни стабилни мерења бидејќи почетната состојба може да започне да отстапува со текот на времето поради стареењето на деловите на сензорите. Тоа може да се поправи со автоматска корекција на почетната состојба (АВС), што постојано го следи најниското отчитување на сензорите и го поправа секое отстапување што ќе се открие. Овој пристап функционира добро за објекти кои не се населени во одредени временски периоди, како што се канцелариите кои се затворени во текот на викендот. Меѓутоа, ова отстапување не може лесно да се идентификува и реши на места кои се зафатени 24/7, на пример простории за итна помош во болници, логистички центри или фабрики. Затоа, важно е да се користат робустни сензори кои даваат точни долгорочни мерења без потреба од постојана калибрација, што им овозможува да се користат во сите услови, без оглед на шемите на зафатеност.

Сензорот за просторија треба да може точно да ги мери нивоата на CO₂ во секакви услови, што значи дека треба да има добра отпорност и на постепени и на акутни промени на притисокот, температурата и влажноста. Треба да се земат предвид и разликите во притисокот на различни надморски висини, бидејќи дури и надморска висина од 400 m доведува до отстапување од 70 ppm во измерената концентрација на CO₂ . Земајќи предвид дека некои регулаторни тела – на пример, неколку влади на држави во САД – дозволуваат толеранција од само ±75 ppm, тоа не остава речиси никаква маргина за грешка. Затоа, секој сензор за CO₂ со високи перформанси треба да вклучува апсолутна компензација на притисокот (слика 2).

Треба да се направи долготрајно тестирање за да се добие уверување дека сензорот може да работи во различни услови за да се загарантира долгорочната стабилност и функција. Затоа, сензорите треба да се тестираат долг период – во период од неколку недели – опфаќајќи ги сите можни временски услови и фокусирајќи се на оние за кои се знае дека предизвикуваат големо оптоварување на уредот. На пример, перформансите на некондензирачка влажна топлина може да се тестираат при релативна влажност од 95 % и 35 °C за да се загарантира дека сензорите покажуваат отпорност на корозија и може да ги одржуваат своите перформанси. Од друга страна, мерењата на сува топлина треба да се вршат на повисоки температури – 60-70 °C – за да се потврди дека не се појавува никакво отстапување поради разликата во коефициентите на ширење на материјалите. Со оглед на тоа што внатрешните градиенти на температурата може, исто така, да играат улога во вкупните перформанси на уредот, елементите на сензорот мора да бидат направени на начин што го сведува самозагревањето на минимум.