Датчик углекислого газа: для чего нужен и как выбрать

Главная страница

›

Блог

›

Датчик углекислого газа: для чего нужен и как выбрать

Датчик CO₂ редко можно встретить в квартирах и домах, так как концентрации углекислого газа в воздухе традиционно уделяется мало внимания. При этом уровень CO₂ напрямую влияет на здоровье и самочувствие людей.

Рассказываем, что такое датчик углекислого газа, как он работает, необходим ли он дома, а также на что обратить внимание при выборе прибора. Вы узнаете, каким должен быть уровень CO₂ в жилом помещении и как его поддерживать в норме.

Бытовой датчик CO₂ — это компактный прибор настольного или настенного типа, который в режиме реального времени измеряет содержание в воздухе углекислого газа. Устройство оборудовано экраном, на который транслируются полученные показания. Зачастую устройство также оснащено цветовой индикацией, которая сигнализирует о соответствии уровня CO₂ комфортному значению. Например, зелёный цвет сообщает о нормальном содержании CO₂ в воздухе, жёлтый — о допустимой концентрации, а красный — о слишком высоком уровне CO₂.

В этой статье мы рассматриваем комнатные датчики углекислого газа, которые представляют собой отдельные устройства, оценивающие уровень CO₂ в воздухе помещения. Кроме них, также существуют канальные датчики, которые анализируют концентрацию CO₂ внутри вытяжных воздуховодов — такие устройства чаще всего используются для управления вентиляцией в коммерческих помещениях.

Для дыхания человеку необходимо, чтобы в воздухе было достаточно кислорода, а уровень углекислого газа — CO₂ — не превышал комфортного значения. На улице эти пропорции соблюдаются, однако в помещении концентрация CO₂ быстро повышается, так как люди выдыхают этот газ в большом объёме. При этом кислород из воздуха расходуется человеком не очень интенсивно, поэтому духота вызывается именно повышенным содержанием углекислого газа в воздухе.

На улице содержание CO₂ находится на уровне 400 ppm, или 0,04%, а для помещений комфортным показателем, согласно ГОСТ 30494-2011, считается 800 ppm, или 0,08%. При концентрации выше 800–1000 ppm человек начинает ощущать духоту, появляется слабость, головная боль, снижается работоспособность и концентрация внимания. С дальнейшим ростом уровня CO₂ негативное влияние на здоровье увеличивается.

Уровень СО₂	Влияние на человека
400–600 ppm	Благоприятное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Свежий воздух.
менее 800 ppm	Оптимальная концентрация CO₂ в воздухе помещений по ГОСТ 30494-2011. Свежий воздух.
800–1000 ppm	Допустимый уровень СО₂, появляются жалобы на духоту
1000–2000 ppm	Общий дискомфорт, слабость, сонливость, снижение концентрации внимания, ухудшение умственных способностей
2000–5000 ppm	Негативное влияние на организм, головные боли, невозможность сосредоточиться, вялость, раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей
5000–7000 ppm	Крайне нежелательное влияние на организм, снижение умственной и нервной активности, мигрень, чувство жара
выше 7000 ppm	Опасное влияние на организм, удушье, спутанность сознания, ухудшение слуха и зрения
выше 30 000 ppm	Отравление, учащённый пульс и дыхание, тошнота, рвота, потеря сознания

Чтобы не допустить негативного воздействия избытка CO₂ на организм, важно наладить обновление воздуха в помещении: свежий воздух с улицы должен постоянно заменять отработанный воздух с повышенным содержанием CO₂. Чем больше людей находятся в помещении, тем больший объём свежего воздуха должен подаваться в него: это позволит поддерживать концентрацию CO₂ на уровне не выше 800 ppm.

Самостоятельно почувствовать повышение концентрации углекислого газа можно не всегда. Дело в том, что уровень CO₂ поднимается плавно, и при долгом нахождении в помещении ощущение духоты может возникнуть с задержкой. При этом, если выйти из помещения и через некоторое время вновь зайти в него, человек сразу ощутит духоту. А чтобы иметь объективные показатели уровня углекислого газа, можно использовать датчик CO₂. Его данные просигнализируют, когда помещение потребуется проветрить.

Датчик NDIR (Non-Dispersive Infrared Radiation — недисперсионное инфракрасное излучение) работает благодаря ИК-излучению. CO₂ поглощает инфракрасный свет с длиной волны примерно 4,26 микрометра, поэтому количество ИК-света, попадающего на детектор датчика, снижается. Датчик измеряет количество поглощённого света и благодаря этому определяет концентрацию CO₂.

NDIR-датчики выпускаются двух типов — однолучевые и двухлучевые. Принцип работы у них одинаковый, разница только в том, что двухлучевые датчики CO₂ имеют дополнительный, эталонный излучатель, который обычно используется раз в день для автоматической калибровки основного датчика. Во время калибровки проверяется точность замеров датчика, его работа корректируется для минимизации погрешности. Это позволяет устройству оставаться более точным без ручных калибровок.

Электрохимический датчик CO₂ использует электрохимические преобразования для измерения концентрации углекислого газа. На электродах датчика происходят химические реакции с участием CO₂, которые генерируют электрические сигналы. Затем эти сигналы анализируются для определения концентрации углекислого газа.

Лучше выбирать двухлучевые NDIR-датчики уровня углекислого газа, так как они дают более точные показания и дольше служат. Технология работы датчика обычно указана в характеристиках прибора или в инструкции по эксплуатации. Стоит отдавать предпочтение моделям с автоматической калибровкой или возможностью ручной настройки — это позволит получать более точные значения.

Большинство бытовых датчиков CO₂ измеряют концентрацию углекислого газа в диапазоне от 0 до 5000 ppm, реже — от 0 до 9999 ppm, этого достаточно для домашнего применения. Отдельные модели способны оценить уровень углекислого газа только до 2000 ppm, это слишком узкий диапазон даже для применения в квартире.

На рынке можно встретить датчики углекислого газа двух видов: автономные и стационарные. Внутри автономных датчиков предусмотрен внешний аккумулятор для питания прибора, а стационарные работают от электрической сети: подключаются в розетку или к компьютеру через USB-порт. Так, автономные модели подойдут для размещения там, где нет свободной розетки или если требуется переносить устройство. Стационарные модели тоже можно переносить, но они «привязаны» к сети, зато их не нужно периодически заряжать.

Зачастую датчики углекислого газа оснащены также датчиком относительной влажности и температуры, это может стать полезным дополнением. Отдельные модели также анализируют концентрацию в воздухе PM2.5, PM10 (мельчайших взвешенных частиц пыли), формальдегида, TVOC — общего количества летучих органических соединений. Такие универсальные приборы дороже, поэтому стоит определиться, необходимо ли вам получать дополнительные данные о загрязнённости воздуха.

В продаже можно встретить недорогие (1–1,5 тысяч рублей) универсальные датчики, которые измеряют концентрацию CO₂, TVOC, формальдегида, PM2.5, PM10. У таких датчиков, как правило, не указана технология работы, и в эксплуатации они допускают большие погрешности. Если необходим универсальный датчик, лучше выбирать из моделей в более высоком ценовом диапазоне.

Датчики углекислого газа со звуковым оповещением о достижении определённого порога CO₂ помогают сразу узнавать о необходимости проветривания без постоянного мониторинга показателей. Как правило, в датчике запрограммирован уровень, при котором он подаёт сигнал, но отдельные модели позволяют откорректировать допустимый порог.

Чтобы анализировать данные о концентрации CO₂ в квартире, можно подобрать модель, которая позволяет выводить данные в реальном времени и статистику на смартфон или компьютер. Это поможет установить правильный график проветривания или определиться с настройками работы приточной системы вентиляции.

Отдельные датчики CO₂ можно интегрировать в «умный дом», это позволяет удалённо контролировать уровень углекислого газа, а также настроить сценарии работы приточных устройств по сигналу от датчика. Перед покупкой «умного» датчика CO₂ важно проверить, совместим ли он с вашей системой «умного дома».

Уже спустя несколько дней после установки датчика углекислого газа пользователи примерно понимают, как быстро накапливается CO₂ в помещении и как часто нужно проветривать, чтобы привести его концентрацию в норму. Содержание CO₂ напрямую зависит от количества людей в помещении и площади помещения.

Так, при нахождении одного человека в просторной комнате концентрация CO₂ может превысить комфортный уровень в 800 ppm спустя два часа, а в компактной комнате норматив будет превышен уже через час. Соответственно, если в помещении два или больше человек, то накопление CO₂ будет более стремительным.

В среднем для поддержания комфортного уровня CO₂ в 800 ppm потребуется проветривать раз в час по 15 минут с открытым настежь окном. Во время проветривания свежий воздух с улицы заполнит комнату, а также подтолкнёт душный воздух к вытяжным каналам на кухне и в санузлах. В итоге уровень CO₂ в воздухе нормализуется.

Проветривание с необходимой частотой и интенсивностью может быть некомфортно, ведь пока окно открыто, в комнате может стать холодно и шумно, а также с улицы будет проникать пыль, выхлопные газы и аллергены. К тому же на частое проветривание комнат нужно время, придётся отвлекаться от дел.

Для интенсивного проветривания квартиры без сквозняка, шума и пыли можно использовать бризер — приточный воздухоочиститель. Бризер забирает свежий воздух с улицы, очищает его от загрязнений с помощью фильтров, подогревает до комфортной температуры и подаёт в помещение. Проветривание происходит автоматически, поэтому участие человека не требуется, а окна можно держать закрытыми.

Бризеры подают от 75 до 300 м³/час на максимальной скорости вентилятора. Согласно нормативу, этого достаточно для 2–10 человек в одной комнате: из расчёта 30 м³/час на каждого человека в жилом помещении. Бризеры помогают постоянно удерживать уровень CO₂ в воздухе в комфортных границах и не допустить духоты.

Среди бризеров есть модели с датчиками CO₂, по показаниям которых устройства регулируют объём подаваемого воздуха. Так, датчиками углекислого газа оснащены отдельные комплектации бризеров AIRNANNY А7, Ballu ONEAIR ASP-200 и TION 4S. Таким образом, покупать отдельный датчик CO₂ не потребуется — можно выбрать бризер, уже оснащённый им.

Бризеры с датчиками углекислого газа постоянно отслеживают уровень CO₂ в воздухе и ориентируются на него при переключении скоростей вентилятора. Как только прибор зафиксирует превышение выставленного уровня CO₂, он повысит интенсивность проветривания, пока концентрация углекислого газа не придёт в норму.

Например, в авторежиме AIRNANNY А7 постоянно поддерживает уровень CO₂ не выше 600 ppm с помощью проветривания. Так, если в комнате соберётся много людей, прибор зафиксирует рост концентрации уровня CO₂ и включит более высокую скорость проветривания, чтобы воздух оставался свежим. А если в комнате всего один человек, устройство подберёт невысокую скорость вентилятора, чтобы удерживать концентрацию углекислого газа в норме.

В бризерах используются высокоточные датчики уровня углекислого газа. Так, в Airnanny A7 BabyCare и Airnanny A7 Forever установлены двухлучевые NDIR-датчики CO₂. Эти датчики автоматически калибруются для повышения точности показаний и не требуют обслуживания. Диапазон определения CO₂ в воздухе — от 0 до 5000 ppm, время отклика — ниже 30 секунд. Датчики обеспечивают точность определения CO₂ в воздухе с погрешностью 30 ppm +3% от показания. Все эти параметры оптимально подходят для использования в быту.

Комплектации, оснащённые датчиками углекислого газа, также оборудованы встроенным ультразвуковым увлажнителем воздуха, они могут в автоматическом режиме регулировать не только объём подаваемого воздуха, но и интенсивность увлажнения. Получая данные от датчика относительной влажности, бризер переключает ступень увлажнения воздуха.

Бризер с датчиком CO₂ — это оптимальный выбор для организации проветривания по данным о концентрации углекислого газа в помещении. Прибор в режиме реального времени отслеживает уровень CO₂ и подстраивает под него интенсивность вентиляции. Подаваемый бризером воздух подогревается и очищается, кроме того, устройство блокирует поступления шума с улицы.