Sterowanie wentylacją sukcesem finansowym (czujniki CO2)

Rozwój elektroniki przyczynił się do pojawiania się coraz to większej bazy czujników, głównym celem ich wykorzystywania jest zapewnianie większego bezpieczeństwa. W systemach HVAC występuje spora grupa czujników, należy do niej między innymi przetwornik stężenia CO2. Dwutlenek węgla jest produktem metabolizmu organizmów ludzi przebywających w zamkniętych pomieszczeniach. Nadmiar dwutlenku węgla wpływa miedzy innymi na dekoncentrację, zmęczenie czy też senność stąd musi być on sukcesywnie usuwany. Najprostszym sposobem na tego typu zabiegi jest doprowadzanie do pomieszczenia świeżego powietrza i jednocześnie pozbywanie się na zewnątrz takiej samej ilości powietrza „zużytego”. Aby ograniczyć straty energii podejmuje się różne działania, by ją odzyskać. Jednym ze sposobów jest stosowanie pomp ciepła czy też proces rekuperacji. Ponieważ nie da się odzyskać 100% energii, pewna jej część tracona jest bezpowrotnie. Wykorzystując czujniki stężenia CO2 posiadamy możliwość realizacji systemu kontrolowanej wentylacji DCV (z ang. Demand-Controlled Ventilation), która nazywana jest również „wentylacją na żądanie”.

Regulacja prawna

Odpowiednią wydajność wentylacji regulują wytyczne organizacji ASHRAE (Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa Wentylacji i Klimatyzacji, z ang. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). Aby jakość powietrza w budynkach, pomieszczeniach była na odpowiednim poziomie zaleca się utrzymywanie wydajności wentylacji zgodnie z przelicznikiem normy amerykańskiej 62-2001. Uwzględnia ona między innymi powierzchnię podłogi. Zgodnie z nią minimalna wartość wymiany powietrza na godzinę powinna wynosić 0,35 ACH (z ang. Air Charges per Hour), jednak nie mniej niż 15 CFM/osobę (z ang. Cubic Feet per Minute) co w przeliczeniu wynosi 7,1 l/s/osobę. Stosując się do standardów zapewniamy różnicę CO2 na zewnątrz i wewnątrz na poziomie 700 ppm. Ze względu na fakt, że CO2, podobnie jak wszystkie gazy, szybko dyfunduje w powietrzu zewnętrznym, czasowe zmiany w koncentracji w danym miejscu z reguły nie przekraczają 50ppm i mają na ogół charakter przejściowy.

Ile energii można zaoszczędzić kontrolując stężenie CO2 w pomieszczeniach?

Kontrola stężenia CO2 to nie tylko dbanie o bezpieczeństwo ale również o strefę materialną, ekonomiczną. Systemy HVAC w oparciu o czujniki CO2 i system DCV pozwalają zredukować zużycie energii, która związana jest z przygotowaniem i wymianą powietrza w pomieszczeniach. Sprawdzanie stężenia CO2, które emitowane jest w pomieszczaniach pozwala na zmniejszenie liczby wymiany powietrza co wpływa na redukcję kosztów związanych z ogrzewaniem lub schładzaniem. Poniżej przedstawiona jest idea systemu DCV oraz jej przewaga nad wentylacją ustawioną programowo.

Badania przeprowadzane przez naukowców wykazały, że zastosowanie systemu wentylacji „na żądanie” wykorzystującego czujniki CO2 pozwoliły zaoszczędzić 20-30% kosztów energii dla pomieszczeń biurowych, 30-60% dla barów oraz restauracji, a także 10-50% dla szkół, sal konferencyjnych. Badania wykonywane były w tych pomieszczeniach w momencie stosowania systemów z czujnikami CO2 oraz bez kontroli stężenia dwutlenku węgla. Poniższy wykres przedstawia oszczędność energii w systemach HVAC, wynikające z kontroli CO2.

Otrzymując dane procentowe, zrobiono krok dalej, tworząc symulację w oparciu o konkretne kwoty pieniężne. Zasymulowano model biura znajdującego się w Europie. W symulacji wykazano potencjał oszczędności energii oparty o system regulacji DCV, wykorzystujący czujniki CO2. Przy okazji oszacowano zwrot kosztów, jakiego należy spodziewać się w przypadku niejednorodnego obłożenia przestrzeni o lokalnie bardzo wysokiej gęstości gromadzenia się osób.

 

Podsumowanie

W portfolio firmy AP Automatyka znajdują się czujniki umożliwiające pomiar dwutlenku węgla, zarówno w pomieszczeniach jak i w kanałach wentylacyjnych. Umożliwiają to przetworniki w wersji naściennej oraz kanałowej. Jedną z opcji jest również miernik ręczny, dzięki czemu jesteśmy w stanie zmierzyć stężenie CO2 w każdym miejscu, czasie bez najmniejszego problemu, a jego wymiary są kompaktowe więc przenoszenie go z miejsca na miejsce nie stanowi żadnego problemu. Miernik ręczny CP11 jest uniwersalnym miernikiem ponieważ oprócz pomiaru stężenia dwutlenku węgla umożliwia również pomiar wilgotności względnej oraz temperatury powietrza. Miernik posiada także funkcje umożliwiające obliczanie temperatury mokrego termometru (Tw) oraz punktu rosy (Dp). Urządzenie wyposażone jest w czytelny wyświetlacz LCD, przyciski funkcyjne oraz interfejs cyfrowy USB. W komplecie z urządzeniem dostarczane jest darmowe oprogramowanie na komputer PC, które pozwala na jego konfigurację, odczyt zapisanych danych oraz wizualizację zmierzonych wartości. Zasilanie miernika pochodzi z 4 baterii AA 1,5 V. Jeżeli zależy nam na urządzeniu stacjonarnym, a dczyt pomiaru musi odbywać się z poziomu wyświetlacza LED możliwe jest zastosowanie rejestratora CL11, który posiada funkcje pomiaru wilgotności względnej oraz temperatury powietrza, bądź przetwornika CF3, który posiada możliwość pomiaru CO2. Najmniejszymi przetwornikami są urządzenia SiOne firmy AP Automatyka. Wykonane są one w wersji naściennej a ich zakres pomiaru wynosi aż do 50 000 ppm. W wersji kanałowej istnieje również możliwość wyboru przetwornika zarówno z wyświetlaczem LED jak i wersji bez wyświetlacza.