Sfidat e matjes së CO2
Ne e kalojmë pjesën më të madhe të jetës në ambiente të mbyllura - në shtëpi, në zyrë ose jashtë duke vizituar dyqane, restorante dhe vende të tjera publike. Ndërsa ajri i pastër bëhet një mall i çmuar, është e rëndësishme që ndërtesat të ajrosen siç duhet. Nivelet e CO2 janë përdorur prej kohësh si një tregues i cilësisë së ajrit të brendshëm, kjo është arsyeja pse shumë sisteme moderne HVAC janë të pajisura me sensorë CO2.
-
Në mënyrë që këta sensorë të jenë të saktë, ka shumë faktorë që duhet të merren parasysh dhe të adresohen:
-
Përfitimet shëndetësore të ajrit të pastër janë të pakundërshtueshme dhe mungesa e tij ndikon në shëndetin tonë dhe aftësinë për t'u fokusuar. Fatkeqësisht, në këtë botë të ngarkuar, pak prej nesh janë në gjendje të kalojnë aq shumë kohë jashtë sa mund të dëshironim. Mesatarisht, ne kalojmë deri në 90% të jetës sonë në ambiente të mbyllura, dhe pjesën më të madhe të kësaj kohe qëndrojmë në shtëpitë tona. Edhe pse largohemi rregullisht nga shtëpia, shumë nga koha e kaluar jashtë shtëpisë është në një vend tjetër të brendshëm, si për shembull zyrë, restorant apo dyqan. Kjo tregon qartë rëndësinë e ajrit të brendshëm me cilësi të lartë dhe monitorimin e duhur të niveleve të CO2, veçanërisht në ambientet e mbushura me njerëz.
-
Megjithëse nivelet e larta të CO2 dhe cilësia e keqe e ajrit nuk janë të theksuara, përqendrimet e rritura të CO2 mund të jenë një tregues i mirë se dhoma kërkon ventilim të mëtejshëm. Për më tepër, një rritje në CO2 shpesh vjen së bashku me një rritje të përqendrimeve të përbërësve organikë të paqëndrueshëm (VOC), pasi që të dyja emetohen nga njerëzit. Dihet gjerësisht se ajri i keq, veçanërisht VOC-të e larta, mund të jetë i dëmshëm për shëndetin dhe të rrisë rrezikun e transmetimit të viruseve në ajër, si SARS-CoV-2. Përveç kësaj, mungesa e ajrit të pastër ka gjithashtu një ndikim të madh në produktivitetin dhe aftësinë për t'u fokusuar - një pretendim që mbështetet nga studime të shumta.
-
Ekstremet nuk janë kurrë të mira, dhe kjo është gjithashtu e vërtetë për ventilimin. Sistemet HVAC që punojnë vazhdimisht me kapacitet maksimal çojnë në konsum të lartë të energjisë dhe, rrjedhimisht, në fatura të tepruara të energjisë elektrike, veçanërisht gjatë periudhave shumë të nxehta ose të ftohta. Prandaj nuk është befasi që ventilimi i kontrolluar sipas kërkesës të shihet aktualisht si standardi i artë për sistemet HVAC dhe përqendrimi i CO2 përdoret shpesh si parametër kontrolli, pasi lidhet ngushtë me cilësinë e ajrit. Ky zbatim mbështetet në sensorët që ofrojnë informacion të saktë mbi nivelet e CO2, duke aktivizuar sistemin kur arrihet një kufi i caktuar. Megjithëse normat e rehatisë ndryshojnë në mbarë botën, ka një konsensus që nivelet e CO2 duhet të mbahen gjithmonë nën 1 000 ppm dhe të mos kalojnë 1 500 ppm për periudha të gjata. Një kompromis i mirë është matja dhe rregullimi i niveleve të CO2 çdo 30 sekonda, gjë që e mban ajrin të freskët dhe faturat e energjisë të ulëta.
-
Një dizajn i zakonshëm i sensorit të CO2 përbëhet nga një burim drite dhe dy detektorë (Figura 1). Ndërsa drita kalon nëpër folenë e matjes, e mbushur me ajër të brendshëm të ambientit, ajo përthithet nga molekulat e pranishme. Njëri detektor ka një filtër me një dritare rreth 4,3 μm, që përkon me një kulm në spektrat e absorbimit të CO2, që do të thotë se regjistron vetëm zhdukjen e dritës për shkak të pranisë së molekulave të CO2. Për krahasim, detektori i referencës mat intensitetin e dritës së pafiltruar, duke bërë të mundur përcaktimin e nivelit të CO2 duke krahasuar dy matjet. Projektimi me dy sensorë ndihmon gjithashtu për të vepruar kundër rënies së intensitetit të dritës që vjen nga degradimi i burimit të dritës ose grimcat e vogla të pluhurit. Për të rritur më tej qëndrueshmërinë e sensorëve, ata duhet të pajisen me një kapak pluhuri që ndalon ndërhyrjen e grimcave te detektorët.
Figura 1: Vizualizimi i qasjes me dy detektorë NDIR
-
Megjithëse qasja me dy kanale konsiderohet të jetë e saktë, ajo e vetme nuk mund të garantojë matje të qëndrueshme afatgjata, pasi vija bazë mund të fillojë të zhvendoset me kalimin e kohës për shkak të vjetrimit të komponentëve të sensorëve. Kjo mund të rregullohet përmes korrigjimit automatik të vijës bazë (ABC), i cili gjurmon vazhdimisht matjet më të ulëta të sensorëve dhe korrigjon çdo shmangie që zbulohet. Kjo qasje funksionon mirë për ndërtesat që janë të pabanuara për periudha të gjata, si p.sh. zyrat që mbyllen gjatë fundjavës. Megjithatë, kjo shmangie nuk është aq e lehtë për t'u identifikuar dhe adresuar në ambiente që janë të zëna 24/7, për shembull sallat e urgjencës në spitale, qendrat logjistike apo fabrikat. Prandaj është thelbësore të përdoren sensorë të fortë që ofrojnë matje të sakta afatgjata pa pasur nevojë për kalibrim të vazhdueshëm, duke u mundësuar të përdoren në të gjitha zbatimet, pavarësisht formave të banimit në ambiente.
-
Sensori i dhomës duhet jetë në gjendje të matë me saktësi nivelet e CO2 në çdo rrethanë, që do të thotë se duhet të ketë një rezistencë të mirë ndaj ndryshimeve graduale dhe akute të presionit, temperaturës dhe lagështisë. Ndryshimet e presionit në lartësi të ndryshme mbi nivelin e detit duhet gjithashtu të merren parasysh, pasi edhe një lartësi prej 400 m mbi nivelin e detit rezulton në një kompensim prej 70 ppm në përqendrimin e matur të CO2. Duke marrë parasysh se disa organe rregullatore, për shembull disa qeveri të shteteve federative të SHBA-së, lejojnë vetëm një tolerancë prej ±75 ppm, kjo nuk lë pothuajse asnjë kufi për gabim. Prandaj, çdo sensor CO2 me performancë të lartë duhet të përfshijë kompensimin absolut të presionit (Figura 2)
Figura 2: Krahasimi i sensorëve me dhe pa kompensim absolut të presionit në lartësi të ndryshme mbi nivelin e detit.
-
Testimi i zgjatur duhet të kryhet për të siguruar që sensori mund të funksionojë në rrethana të ndryshme në mënyrë që të garantojë stabilitet dhe funksion afatgjatë. Prandaj sensorët duhet të testohen për një periudhë të gjatë, me një shtrirje disa javore, duke mbuluar të gjitha kushtet e mundshme të motit dhe duke u fokusuar në ato që dihet se e sforcojnë më shumë pajisjen. Për shembull, performanca e nxehtësisë së lagësht pa kondensim mund të testohet në 95% lagështi relative dhe 35°C për të siguruar që sensori shfaq rezistencë ndaj gërryerjes dhe se mund të ruajë rendimentin. Nga ana tjetër, matjet e nxehtësisë së thatë duhet të kryhen në temperatura më të larta - 60-70°C - për të konfirmuar që nuk ndodh ndonjë shmangie për shkak të ndryshimit në koeficientet e zgjerimit të materialeve. Duke qenë se gradientët e brendshëm të temperaturës mund të luajnë gjithashtu rol në rendimentin e përgjithshëm të pajisjes, elementet e sensorit duhet të ndërtohen në mënyrë të atillë që minimizon vetë-nxehjen.
Përmbledhje
Ndërsa kalojmë gjithnjë e më shumë kohë në ambiente të mbyllura, monitorimi i cilësisë së ajrit të brendshëm po bëhet gjithnjë e më i rëndësishëm, i cili mund të realizohet me sukses duke vrojtuar nivelet e CO2. Prandaj, shumë organizata po zgjedhin sistemet HVAC që rregullojnë fryrjen e ajrit bazuar në nivelet e CO2. Megjithatë, për të dhënë sasinë e duhur të ajrit pa ventilim të tepruar, këto sisteme duhet të pajisen me sensorë të besueshëm. Edhe pse shumica e sensorëve fillimisht janë të saktë, ata mund të rezultojnë të paqëndrueshëm në terma afatgjata, duke kërkuar rikalibrim të shpeshtë. Kjo qasje mund të jetë efikase në disa mjedise, por nuk funksionon në ambiente që janë vazhdimisht me njerëz. Prandaj është e dobishme të zgjidhni sensorë të fortë që mund të ofrojnë matje të sakta pa rregullime të vazhdueshme. Sensorët Belimo janë projektuar duke marrë parasysh të gjitha këto dhe mund të ofrojnë matje të sakta afatgjata të CO2 në pothuajse çdo rrethanë për zbatimet e cilësisë së ajrit të brendshëm.
Dr. Sebastian Eberle, drejtor për Zhvillimin e Teknologjisë së Sensorëve Mjedisorë
Yoram Mottas, inxhinier sistemi për Zhvillimin e Sensorëve