Urządzenia pomiarowe do kontroli jakości powietrza wewnątrz budynków

Jakość otaczającego nas powietrza to coraz częściej poruszany temat w mediach. Powstają specjalne platformy internetowe informujące o aktualnym stanie powietrza w naszym regionie. Prognozy pogody, zwłaszcza w okresie grzewczym, informują o jakości powietrza. Wiemy bowiem od dawna, że brak czystego powietrza wpływa na nasze zdrowie, naszą koncentrację i poziom zmęczenia w ciągu dnia. Zwykle do określenia poziomu jakości w pomieszczeniach, w których przebywamy, wykorzystywany jest parametr stężenia dwutlenku węgla CO2. Wzrost tego parametru w pomieszczeniu powoduje, że otwieramy okna w celu przewietrzenia, a w budynkach z systemami HVAC odczuwamy przejście wentylacji w wyższy tryb pracy. CO2 jest jednak jednym z wielu parametrów informującym o jakości powietrza w pomieszczeniach, w którym żyjemy, pracujemy, …

Rys. 1. Przetworniki APONE

APONE od samego początku skupia się na badaniu parametrów powietrza. Proponowane urządzenia pomiarowe pozwalają mierzyć wilgotność względną, temperaturę, ciśnienie atmosferyczne, stężenie dwutlenku węgla. Nowością w ofercie produktowej APONE są przetworniki do kontroli lotnych związków organicznych (LZO, z ang. VOC = Volatile Organic Compounds) oraz pyłków zawieszonych PM (z ang. Particulate Matter).

Analizując temat jakości powietrza należy wspomnieć o zjawisku SMOG’u, którego częścią są wspomniane wcześniej pyłki zawieszone PM. Warto przy każdej okazji uświadamiać, skąd to zjawisko się bierze i jak z nim walczyć. Niektórzy przejmują się tym zjawiskiem, inni mniej, a trzeba przypomnieć, że nie tak dawno, bo w latach ‘60 ubiegłego wieku, w Wielkiej Brytanii z bezpośredniej przyczyny SMOG’u zmarło według szacunków 12 tysięcy osób w ciągu kilku dni. Naturalnym bogactwem Polski jest węgiel, o który w głównej mierze opiera się gospodarka energetyczna kraju. Węgiel to również paliwo do ogrzewania domostw na terenie naszego kraju – statystycznie ok. 70% korzysta właśnie z tego źródła ciepła. Władze wybranych miast już wprowadzają niezbędne ustawy, dotacje propagujące alternatywne źródła energii w celu zmniejszenia poziomu emisji szkodliwych substancji do powietrza.

W związku z wyżej opisanym zagadnieniem zadaniem nowoczesnych systemów wentylacji jest również kontrola poziomu pyłków zawieszonych, w tym pyłków PM1, PM2.5, PM4 oraz PM10. Należy zaznaczyć, że cząstki o tak małych rozmiarach jak PM2.5, po dostaniu się do naszego organizmu, mogą wnikać głęboko w nasz układ oddechowy i powodować problemy zdrowotne. W celu realizacji tego zadania przez systemy HVAC instalatorzy mają w tej chwili możliwość skorzystania z oferowanych przez APONE urządzeń typu  Si-P00… z serii programowalnych przetworników SiOne. Proponowane urządzenie wykorzystuje najnowszą technologię do pomiaru – dyfrakcję laserową. Stosowane dotychczas rozwiązania bazowały  na technice wiązki LED, która jednak posiada wiele wad.  Przede wszystkim źródło światła jest większe od cząstek zawieszonych, co ogranicza możliwość zróżnicowania wielkości cząstek oraz odrzucenia z odczytu masy. Dyfrakcja laserowa, zastosowana w przetworniku Si-P00, eliminuje te problemy. Urządzenie jest w stanie wykryć cząstki od wielkości 0.3 µm. Co równie istotne, technologia ta pozwala na utrzymywanie zanieczyszczeń z dala od elementów wrażliwych urządzenia, nie dopuszczając do gromadzenia się pyłu w tych miejscach. Więcej informacji można uzyskać na stronie produktu: LINK.

Rys. 2. Przetworniki APONE do pomiaru pyłków zawieszonych PM.

W dzisiejszych czasach większość dnia spędzamy w budynkach, nierzadko w pomieszczeniach zamkniętych. I w tym przypadku pojawia się problem lotnych związków organicznych, LZO. Źródłem LZO jest z dym papierosowy, farby, meble, dywany i wykładziny, środki czystości, odświeżacze powietrza czy też użytkownicy tych pomieszczeń. Dążenie do coraz bardziej ‘szczelnych’ budynków, dzięki wykorzystaniu coraz lepszych materiałów izolacyjnych czy też szczelnych okien, ograniczyło zjawisko naturalnego wietrzenia pomieszczeń. Podobnie jak wcześniej wspomniane cząstki PM, tak i LZO ma niestety bardzo niekorzystny wpływ na zdrowie. Suchość, podrażnienie oczu, gardła, problemy z koncentracją, bóle głowy to tylko niektóre problemy zdrowotne, z jakimi możemy się borykać w związku z podwyższonym LZO. By jednak zniwelować to niekorzystne dla człowieka zjawisko należy zadbać o poprawienie jakości wentylacji w pomieszczeniach, przy zachowaniu norm związanych z ograniczeniem zużycia energii elektrycznej. W związku z tym nowoczesne systemy HVAC powinny umożliwić tylko czasowe zwiększenie pracy wentylacji przy wykryciu podwyższonego stężenia LZO (systemy nadążne podobne do tych, które są stosowane przy kontroli CO2). Idealnym rozwiązaniem dla tego typu systemów HVAC jest kolejna nowość produktowa APONE – przetwornik do kontroli stężenia lotnych związków organicznych typu Si-L00… z serii programowalnych przetworników SiOne. Proponowany przez APONE przetwornik, dzięki nowoczesnej technologii pomiaru, zapewnia długoterminową stabilność, co jest kluczowe w systemach wentylacji. Link do opisu urządzenia: LINK.

Rys. 3. Przetworniki APONE do pomiaru lotnych związków organicznych LZO.

Najbardziej znanym dla wszystkich parametrem zanieczyszczenia powietrza jest poziom stężenia dwutlenku węgla CO2 w powietrzu. Od kilku lat w ofercie APONE dostępne są przetworniki z serii SiOne mierzące CO2 w systemach wentylacyjnych. Oferowane przez nas urządzenia pomiarowe CO2 pozwalają na ‘wyzerowanie’ przy poziomie uznanym za świeże powietrze tj. 400 ppm. Przetwornik Si-C00… i inne, pochodne wersje przetwornika SiOne z funkcją pomiaru CO2, oparte są niezawodną technologię NDIR, zapewniającą doskonałą stabilność długoterminową. Wspomniana technologia korzysta z faktu, że cząsteczki CO2 absorbują promieniowanie o określonych parametrach. Element pomiarowy zbudowany jest z dwóch czujników CO2: pierwszy jest właściwym elementem pomiarowym, drugi pełni funkcję odnośnika, wzorca. Dlaczego warto badać poziom CO2? Podobnie jak w przypadku przetwornika LZO, przetwornik stężenia dwutlenku węgla nie tylko pozwala nam utrzymywać świeże powietrze w pomieszczeniu, ale również ograniczyć pracę wentylacji, ogrzewania, a docelowo oszczędza energię potrzebną do przygotowania powietrza o określonych parametrach. Link do przetworników stężenia CO2: LINK.

Rys. 4. Przetworniki APONE do pomiaru stężenia dwutlenku węgla CO2.

Opisując serię przetworników SiOne do kontroli jakości powietrza należy wspomnieć również o dostępnych w tych urządzeniach interfejsach. Każdy przetwornik posiada interfejs sieciowy: RS-485 z Modbus RTU lub Ethernet LAN z Modbus TCP. Wspomniane protokoły Modbus są doskonale znane przez automatyków i wspierane przez większość sterowników programowalnych stosowanych w systemach HVAC. Dla systemów starszej generacji, gdzie wymagany jest sygnał analogowy, dostępne są przetworniki z programowalnymi wyjściami analogowymi. Użytkownik ma możliwość zmiany standardu wyjścia (0…5 V, 0…10 V, 0…20 mA lub 4…20 mA) oraz wyskalowania. Warto zaznaczyć, że jeden przetwornik może jednocześnie posiadać aż trzy dowolnie programowalne wyjścia analogowe. Wybrane modele przetworników posiadają, w miejsce wyjść analogowych, programowalne wyjście przekaźnikowe (programowalny próg oraz histereza), co może być wykorzystane w prostym układzie automatyki – w momencie przekroczenia zadanego progu może być załączone zewnętrzne urządzenie, jak na przykład sygnalizator świetlny, dźwiękowy lub element wykonawczy jak siłownik.

Rys. 5. Wybrany przetwornik jakości powietrza (LZO lub CO2) z interfejsem Ethernet LAN.

Szczególnym zainteresowaniem wśród instalatorów systemów HVAC cieszą się przetworniki SiOne, które mierzą jednocześnie kilka parametrów powietrza. Są to przetworniki z oznaczeniem Si-Q…, które służą do kontroli wilgotności względnej, temperatury, ciśnienia atmosferycznego oraz CO2 lub LZO lub PM. Dodatkowo przetworniki te posiadają funkcję obliczeń psychometrycznych i pozwalają wyznaczać np. punkt rosy (na bazie aktualnych wartości wilgotność, temperatury i ciśnienia atmosferycznego). Wszystkie zmierzone (lub wyliczone) parametry dostępne są w opisanych w instrukcji rejestrach Modbus. Mogą być również przypisane do wybranych wyjść analogowych wybranych przetworników.

Warto dodać, że przetworniki SiOne pozwalają śledzić parametry powietrza wewnątrz pomieszczeń (wersje naścienne, widoczne na rysunkach 1…5). Dostępne są również wersje przystosowane do montażu bezpośrednio w kanałach wentylacyjnych, jak na przykład przetwornik CO2 w wersji kanałowej, widoczny na rysunku 6.

Rys. 6. Przetwornik CO2 w wersji kanałowej.

Zespół AP Automatyka, dystrybutor urządzeń APONE, tworzą doświadczeni automatycy i inżynierowie branży HVAC. Zapraszamy do kontaktu z naszymi doradcami, którzy nie tylko dobiorą odpowiednie urządzenie (bazując na wymogach technicznych lub parametrach zamienników), ale również podpowiedzą, jak najlepiej zrealizować konieczny w aplikacji pomiar.

PODSTAWOWE PARAMETRY PRZETWORNIKÓW JAKOŚCI POWIETRZA SIONE:

• Mierzone parametry: pyły zawieszone PM, lotne związki organiczne LZO lub stężenie dwutlenku węgla CO2 oraz opcjonalnie wilgotność względna, temperatura, ciśnienie atmosferyczne
• Interfejs: RS-485 (MODBUS RTU) lub Ethernet LAN (MODBUS TCP)
• Programowalne wyjścia analogowe: ..5 V, 0…10 V, 0…20 mA, 4…20 mA (dot. wybranych modeli; max. liczba wyjść analogowych w jednym przetworniku = 3)
• Programowalne wyjście przekaźnikowe: NO/NC (dot. wybranych modeli; programowalny próg i histereza)
• Zasilanie : 11.5…27 VDC lub 11.5…32 VDC / 24 VAC