Senzory pro měření kvality vzduchu uvnitř budov na veletrhu AMPER 2010
U příležitosti právě probíhajícího veletrhu AMPER 2010 přinášíme některé zajímavé novinky z oboru elektrotechnika.
Vnitřní prostředí v budovách
Složení vzduchu uvnitř místností v budově je značně složité a zásadně ovlivňuje pocit pohody jejich obyvatel, jelikož člověk za normálních okolností stráví více než 90 % svého života uvnitř budov. Proto je nutné zajistit jistou minimální úroveň výměny vzduchu, aby obyvatelé objektu měli pocit pohody. Ve starých budovách průnik přes dřevěná okna apod. zajišťoval alespoň minimální výměnu vzduchu. Naproti tomu moderní budovy, koncipované na principu maximálních úspor energie, používají řízené větrání, jejíž součástí má být také zajištění minimálního objemu výměny vzduchu.
Vzduch uvnitř budovy je složen z velkého počtu komponent, a proto stanovení jeho kvality je velmi složitý úkol. Ukazuje se, že teplota a vlhkost nejsou zdaleka jediné složky určující pocit pohody. Jak známo ve vzduchu není obsažen pouze kyslík, dusík, kysličník uhličitý ale kromě těchto majoritních komponent také ohromné množství asi 10 000 různých uhlovodíků, označovaných jako prchavé složky (VOC - Volatile Organic Components). Jejich koncentrace se pohybuje v rozmezí od několika ppb až do ppm.
Empirickou mírou kvality vzduchu je spokojenost obyvatel budovy odhadovaná podle Fangerova kritéria. Fanger definuje jako jednotku emise 1 olf. 1 olf je zápach a emise CO2 průměrného jedince, sprchujícího se jednou za 34 hodin a denně si vyměňujícího prádlo.
Celková míra koncentrace VOC, označovaná jako TOC se měří plynovými chromatografy. Tyto poměrně složité přístroje nejsou vhodné pro běžný provoz klimatizačních zařízení a jsou nahrazovány jednoduššími senzory pro analýzu plynů. Užívá se senzorů s elektrochemickými články, senzorů využívajících elektrických vlastností kysličníku kovů, senzorů kalorimetrických, fotometrických senzorů s infračerveným zářením a senzorů detekujících složky plynu na principu mikrováhy. Pro přímé určování VOC je užíván nový typ senzoru založený na fotoionizačním principu. K ionizaci náplně komůrky detektoru se používá nejčastěji ultrafialového záření. Fotoionizační detektor (PID) je vhodný pro měření TVOC (Total VOC) v rozsahu koncentrací ppb až ppm.
Významnou složkou kvality vzduchu je jak známo koncentrace oxidů dusíku (NOX) vznikajících zejména při spalování plynu. Senzory vyvinuté pro tyto účely jsou založeny na obnovitelných elektrochemických senzorech a měří spolehlivě koncentraci benzenu v rozmezí 0-300 ppm.
Přístrojům a metodám pro měření kvality ovzduší se systematicky věnuje společnost Siemens, která představí nebo poskytne informace o této třídě senzorů na výstavě AMPER 2010.
Senzory "komfortu"
S určováním kvality vzduchu úzce souvisí celková míra komfortu ("klimatické pohody") obyvatel místnosti.
Obr.1. Příklady konstrukce senzorů komfortu
Úkolem senzoru je určit celkovou míru komfortu ("klimatické pohody") obyvatel místnosti. Komfort-pohodu však nelze přímo měřit a je závislá podle Fangera na šesti parametrech: látkové výměně jedinců, izolační schopnosti jejich oděvů, teplotě, vlhkosti, rychlosti proudění vzduchu a střední hodnotě teploty záření. Senzory komfortu používají kombinace senzorů na různých principech, primární roli má senzor teploty, který může pracovat v rozsahu 0 - 50 °C. a vlhkost se může měnit od 0 to 90 % RH. Používají se v místnostech, budovách, úřadech a všude, kde pracují lidé. Důležité je jejich použití v nemocničních pokojích, kde pohoda pacientů je prioritní.
Senzory pohody nejsou přesná zařízení a jejich údaje mohou být ovlivněny slunečným zářením, párou v kuchyni apod. Mají být instalovány dále od oken a zdrojů vlhkosti. Bližší podmínky pro instalaci dodává výrobce. Lepších výsledků se dosahuje instalací několika senzorů v jedné místnosti. Výrobě senzorů komfortu se věnuje poměrně málo společností, ačkoliv jsou důležitou komponentou systému vytápění a ventilace místností a budov. Známé jsou výrobky japonské firmy Yamatake a firmy Lennox International a jejich vnější vzhled je na obr. 1.
