二氧化碳的特性及其傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

我們的地球被一層大氣包圍著，其中氧氣大約占21％，78％是氮?dú)猓?％是其它氣體。這1％氣體當(dāng)中，就有一小部分為二氧化碳?xì)怏w，約為350—450ppm（百萬分之一，即0.035％—0.045%），它比空氣重1.5倍；可吸收紅外波，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。

二氧化碳在空氣中的含量越高，對(duì)人體的影響就越大，當(dāng)二氧化碳含量高出0.7％時(shí)，人體就會(huì)感到不舒服；當(dāng)超過10％時(shí)，人體就會(huì)出現(xiàn)昏迷或死亡；達(dá)到20％，人就會(huì)在幾秒內(nèi)死亡。因此，在人群比較密集的地方，二氧化碳含量是一個(gè)非常重要的參數(shù)，直接關(guān)系到人體的舒適度和安全。

同時(shí)，它又是植物進(jìn)行光合作用的重要元素，也可以說，沒有二氧化碳，也就沒有自然界的生機(jī)勃勃。也正因?yàn)槿绱耍谧鲋参飳?shí)驗(yàn)時(shí)，二氧化碳的是一項(xiàng)必要的參數(shù)。

在化工行業(yè)，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生許多高濃度的二氧化碳?xì)怏w，而在啤酒、可樂等飲料中，又必需添加二氧化碳；把二氧化碳和氮?dú)饣旌铣伞袄硐搿钡臍怏w，作用于生鮮食品的充氣包裝，則能使生鮮食品內(nèi)部細(xì)胞的活性維持一定時(shí)間，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態(tài)。因此，由于二氧化碳?xì)怏w這些特性，使得像機(jī)場、大廈、辦公室、廠礦、溫室、實(shí)驗(yàn)室、化工、食品保鮮等行業(yè)都會(huì)需要對(duì)二氧化碳值進(jìn)行測量。

二氧化碳參數(shù)在HVAC的重要性及應(yīng)用

首先介紹一下HVAC：HVAC代表加熱、通風(fēng)和空調(diào)，而IAQ代表室內(nèi)空氣質(zhì)量。為保持能量損耗低，使用幾乎封閉的加熱和空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)室內(nèi)人數(shù)或由于其它活動(dòng)（例如用氣體烹調(diào)），空氣質(zhì)量下降，這可以通過測量CO2的水平來檢查。

污染物的聚集常常與缺乏適當(dāng)?shù)耐L(fēng)有關(guān)，這些污染物會(huì)對(duì)建筑物居民、車輛以及其它封閉區(qū)域的人產(chǎn)生危險(xiǎn)的影響。適當(dāng)?shù)耐L(fēng)不僅對(duì)人員的舒適感重要，也對(duì)加熱和空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行同樣重要。

美國OSHA(美國職業(yè)安全健康管理局)，對(duì)CO2列出STEL(短期最大暴露極限，15分鐘)30，000ppm和TWA(時(shí)間加權(quán)平均暴露極限，8小時(shí))5，000ppm的標(biāo)準(zhǔn)。OSHA在1995年對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量規(guī)則有一些建議，如果CO2水平超過了800ppm，則需要新鮮空氣供應(yīng)。

因此，CO2在HVAC里是一個(gè)非常重要的參數(shù)。而室內(nèi)CO2的濃度和通風(fēng)量之間有著密切的關(guān)系。無論是在空間內(nèi)，人多或是少的情況下，此系統(tǒng)能有效地節(jié)約寶貴的能源和保持室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。

一般來說，安裝以CO2控制為基礎(chǔ)的通風(fēng)控制系統(tǒng)帶來的好處顯現(xiàn)，設(shè)備的投資可在兩年內(nèi)由所節(jié)省的能源得到回報(bào)。CO2傳感器在樓宇通風(fēng)控制中，被廣泛應(yīng)用于機(jī)場、辦公大樓、購物中心、訓(xùn)練中心、醫(yī)院、工廠車間、地鐵、電影院等人群聚集娛樂和活動(dòng)的高級(jí)場所。

美特瑞超低功耗二氧化碳傳感器參數(shù)：

測量方法：單波非色散紅外原理（NDIR）

測量范圍：0～2，000ppm（5k 20k 50k）

精度＠25℃：±40ppm＋讀數(shù)的3％

穩(wěn)定性：在使用壽命期間（15年）＜2％FS

重復(fù)性：＜1％FS

響應(yīng)時(shí)間：T90＜60秒

工作環(huán)境：0～50℃，0～95％RH非凝露

輸出信號(hào)：SPI或UART＠9600波特?cái)?shù)字方

式輸出（接口協(xié)議可以索取），模擬輸出

0～4VDC（0～2000ppm）

供電電源：標(biāo)準(zhǔn)5VDC（±10％）

基于二氧化碳傳感器的通風(fēng)控制的市場需求正在發(fā)生，市場需求的不斷增長得益于能源效率方面的優(yōu)勢：通過適當(dāng)?shù)耐L(fēng)控制可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)25%的樓宇節(jié)能，同時(shí)促進(jìn)室內(nèi)員工的舒適感、提高工作效率。

這款二氧化碳傳感器具有一流的低功耗和性能，一個(gè)可以和長壽命電池或者太陽能電池供電設(shè)備兼容的高精度的二氧化碳監(jiān)測解決方案的路徑就這樣打開了。由于它的簡單，成本有效的安裝和靈活性，這種創(chuàng)新的無線電池供電的集二氧化碳、溫度和濕度于一體的傳感器提供了一個(gè)理想的解決方案，以滿足樓宇暖通空調(diào)控制的市場。