CO2 aptikimo iššūkiai

Šviežio oro nauda sveikatai yra neabejotina, o jo trūkumas kenkia mūsų sveikatai ir gebėjimui susikaupti. Deja, šiame skubančiame pasaulyje tik nedaugelis mūsų gali praleisti lauke tiek laiko, kiek norėtų. Vidutiniškai iki 90 proc. gyvenimo praleidžiame patalpose ir didžiąją šio laiko dalį būname namuose. Net ir išėję iš namų, daug laiko praleidžiame kitose patalpose, pavyzdžiui, biuruose, restoranuose ar parduotuvėse. Tai aiškiai atspindi, kaip svarbu užtikrinti aukštą vidaus patalpų oro kokybę ir tinkamai stebėti CO₂ lygį, ypač ten, kur yra daug žmonių.

Nors aukštas CO₂ lygis ir bloga oro kokybė nėra tas pats, padidėjusi CO₂ koncentracija gali būti tikslus rodiklis, kad patalpai reikia papildomo vėdinimo. Be to, padidėjus CO₂ koncentracijai, dažnai kartu padidėja ir lakiųjų organinių junginių (LOJ) koncentracija, nes jos atsiranda dėl žmonių veiklos. Visuotinai pripažįstama, kad blogas oras (ypač didelis LOJ kiekis) gali pakenkti sveikatai ir padidinti riziką užsikrėsti oro lašeliniu būdu plintančiais virusais, pavyzdžiui, SARS-CoV-2. Be to, šviežio oro trūkumas labai kenkia produktyvumui ir gebėjimui susikaupti – šis faktas patvirtintas daugybe tyrimų.

Kraštutinumai nėra gerai jokioje srityje, taip pat ir vėdinimo. ŠVOK sistemos, nuolat veikiančios maksimaliu pajėgumu, sunaudoja daug energijos, todėl labai išauga sąskaitos už elektrą, ypač labai karštais ar šaltais laikotarpiais. Todėl nenuostabu, kad pagal poreikį valdomas vėdinimas šiuo metu laikomas auksiniu ŠVOK sistemų standartu, o CO₂ koncentracija dažnai naudojama kaip valdymo parametras, nes ji glaudžiai susijusi su oro kokybe. Ši programa vadovaujasi jutikliais, kurie teikia tikslią informaciją apie CO₂ lygį, ir įjungia sistemą, kai pasiekiama nustatyta riba. Nors komforto ribos įvairiose pasaulio šalyse yra skirtingos, sutariama, kad CO₂ lygis visuomet turėtų būti mažesnis nei 1 000 ppm ir neviršyti 1 500 ppm ilgesnį laiką. Kad oras išliktų gaivus, o sąskaitos už energiją mažos, geriausia matuoti ir reguliuoti CO₂ lygį kas 30 sekundžių.

Įprastą CO₂ jutiklio konstrukciją sudaro šviesos šaltinis ir du detektoriai (1 pav.). Kai šviesa sklinda per matavimo kamerą, pripildytą vidaus patalpų oro, ją sugeria joje esančios molekulės. Viename detektoriuje yra filtras su maždaug 4,3 µm langeliu, kuris atspindi CO₂ absorbcijos spektro aukščiausią tašką, t. y. jis užfiksuoja dėl CO₂ molekulių pertekliaus išnykstančią šviesą. Ir atvirkščiai: etaloninis detektorius išmatuoja nefiltruotos šviesos intensyvumą, todėl CO₂ lygį galima nustatyti palyginus abu matavimus. Dviejų jutiklių dizainas taip pat padeda neutralizuoti šviesos intensyvumo sumažėjimą, atsirandantį dėl šviesos šaltinio blogėjimo arba smulkių dulkių dalelių. Kad jutikliai būtų dar patvaresni, juos reikėtų uždengti dangčiu, apsaugančiu nuo dulkių, kad dalelės nepatektų į jutiklius.

Nors dviejų kanalų metodas laikomas tiksliu, vien jo nepakanka norint užtikrinti stabilius ilgalaikius matavimus, nes laikui bėgant dėl jutiklio komponentų dėvėjimosi atskaitos linija gali pasislinkti. Tai galima išspręsti naudojant automatinį bazinės linijos koregavimą (ABC), kai nuolat stebimi mažiausi jutiklių rodmenys ir koreguojamas bet koks aptiktas nuokrypis. Šis metodas puikiai tinka pastatams, kuriuose tam tikru metu nebūna žmonių, pavyzdžiui, savaitgaliais nedirbantiems biurams. Tačiau šį nuokrypį sudėtingiau nustatyti ir spręsti su juo susijusias problemas tose vietose, kuriose žmonių būna visą parą, visą savaitę, pavyzdžiui, ligoninių skubios pagalbos skyriuose, logistikos centruose ar gamyklose. Todėl labai svarbu naudoti patikimus jutiklius, kurie užtikrintų tikslius ilgalaikius matavimus ir kurių nereikėtų nuolat kalibruoti, tinkamus naudoti visose patalpose, neatsižvelgiant į užimtumą.

Patalpos jutiklis turi tiksliai išmatuoti CO₂ lygį bet kokiomis sąlygomis, o tai reiškia, kad jis turi būti atsparus tiek laipsniškiems, tiek staigiems slėgio, temperatūros ir drėgmės pokyčiams. Taip pat reikia atsižvelgti į slėgio skirtumus skirtingame aukštyje, nes 400 m aukštyje virš jūros lygio išmatuota CO₂ koncentracija skiriasi 70 ppm. Atsižvelgiant į tai, kad kai kurios reguliavimo institucijos, pavyzdžiui, kelių JAV valstijų vyriausybės, leidžia vos ±75 ppm nuokrypį, paklaidoms vietos praktiškai nelieka. Todėl bet kuriame didelio našumo CO₂ jutiklyje turėtų būti įdiegta absoliutaus slėgio kompensavimo funkcija (2 pav.)

Siekiant užtikrinti ilgalaikį jutiklio stabilumą ir funkcionalumą, reikėtų atlikti išsamesnius bandymus ir įsitikinti, kad jutiklis galėtų veikti įvairiomis sąlygomis. Todėl jutiklių bandymai turėtų būti atliekami ilgesnį laiką (kelias savaites) visomis įmanomomis oro sąlygomis, daugiausia dėmesio skiriant aplinkybėms, kai prietaisui tenka didelis krūvis. Pavyzdžiui, nesikondensuojančių vandenį naudojančių šildymo sistemų veikimą galima išbandyti esant 95 % santykiniam drėgniui ir 35 °C temperatūrai, kad būtų užtikrintas jutiklio atsparumas korozijai ir patvirtinta, kad jis gali veikti. Kita vertus, norint įsitikinti, kad neatsiranda nuokrypių dėl skirtingo medžiagų plėtimosi koeficiento, sausojo šildymo sistemų matavimus reikėtų atlikti aukštesnėje temperatūrje: 60–70 °C. Kadangi vidiniai temperatūros gradientai taip pat gali turėti įtakos bendram prietaiso veikimui, jutiklio elementai turi būti sumontuoti taip, kad kuo mažiau savaime įkaistų.