CO2 · VOC · KNX · HVAC · 8 min lasīšanai

CO2 un VOC gaisa kvalitātes sensori KNX ventilācijas vadībai

CO2 koncentrācija ir visdrošākais rādītājs ventilācijas nepieciešamībai atkarībā no cilvēku skaita. Pie 400 ppm ārā un 1000 ppm kā pasliktināšanās robežas, diapazons starp šīm vērtībām tieši nosaka ventilatora ātrumu KNX sistēmā. Šajā ceļvedī aplūkotas sensoru tehnoloģijas, integrācija ar KNX, ventilācijas vadības loģika, logu automatizācija un jautājums par ABC paškalibrēšanas atslēgšanu.

CO2 pret VOC — divi dažādi mērījumi

CO2 un VOC sensori mēra principiāli atšķirīgas lietas un tiek izmantoti dažādiem ventilācijas vadības mērķiem. Izpratne par atšķirībām ir būtiska pirms produkta izvēles vai KNX ventilācijas stratēģijas izstrādes.

CO2 — oglekļa dioksīds

Mērīšanas tehnoloģija: NDIR (nedispersīvā infrasarkanā) — mēra IR gaismas absorbciju CO2 specifiskā viļņa garumā
Ko nosaka: cilvēka vielmaiņas produktus (izelpoto gaisu) — tieši proporcionāli cilvēku skaitam un aktivitātes līmenim
Precizitāte: tipiski ±50 ppm, ilgs kalibrēšanas laiks (5–10 gadi)
Labākais lietojums: pieprasījuma vadīta ventilācija (DCV) atkarībā no noslogojuma
Ierobežojums: nenosaka ķīmiskos piesārņotājus (krāsa, tīrīšanas līdzekļi)

VOC — gaistošie organiskie savienojumi

Mērīšanas tehnoloģija: metāla oksīda pusvadītājs (MOS) — pretestības izmaiņas oksidējošu/reducējošu gāzu klātbūtnē
Ko nosaka: krāsas izgarojumi, tīrīšanas līdzekļi, formaldehīds, ēdiena smakas, līmes — ķīmiskā gaisa kvalitātes notikumi
Precizitāte: relatīvais indekss (ne absolūtās ppm vērtības), krusteniski jutīgs pret mitrumu
Labākais lietojums: iekštelpu gaisa kvalitātes notikumu noteikšana — impulsa ventilācijas iedarbināšana
Ierobežojums: neuzticami mēra cilvēku klātbūtni — nevar izmantot DCV

Ieteikums: ventilācijas vadībai atkarībā no cilvēku skaita izmantojiet tikai CO2. Visaptverošam gaisa kvalitātes risinājumam — īpaši virtuvēs, laboratorijās vai nesen iekārtotās telpās — izmantojiet kombinēto CO2 + VOC sensoru, piemēram, Elsner CARMA KNX-S, kas nodrošina abus mērījumus uz atsevišķām KNX grupu adresēm.

CO2 atsauces līmeņi

Šādi CO2 līmeņi tiek izmantoti kā sliekšņi KNX ventilācijas vadības loģikā. EN 13779 nosaka maksimāli 1200 ppm virs āra līmeņa biroju ēkām (IDA 2 kategorija). Daudzos projektos tagad par komforta etalonu izvēlas 800 ppm vai zemāku līmeni.

CO2 līmenis	Gaisa kvalitāte	Ventilācijas darbība	Normatīvā piezīme
400 ppm	Āra / svaigs gaiss	Nav darbības — minimālais ventilatora ātrums	Tipisks āra fons
600 ppm	Izcils iekštelpu	Minimālā ventilācija — 10–20% jaudas	Pārsniedz IDA 1 (labāko) kategoriju
800 ppm	Labi — ieslēgt ventilāciju	Ieslēdziet ventilāciju — ventilators 30–50%	IDA 1/2 robeža
1000 ppm	Pieņemams — palieliniet ventilāciju	Palieliniet ventilatoru līdz 60–80%	IDA 2 robeža (EN 13779 birojiem)
1200 ppm	Slikti — maksimums birojiem	Maksimālais ventilatora ātrums 100%	EN 13779 IDA 3 robeža
1500 ppm	Nepieciešama rīcība	Atveriet logus + maksimālais ventilators + trauksme	Pārsniedz lielāko daļu ES būvnormatīvu
2000 ppm+	Ļoti slikti	Ja iespējams, evakuējieties + maksimālā ventilācija	Pasliktina kognitīvās spējas (pētījumi rāda 15–25% samazinājumu)

KNX produktu salīdzinājums

Produkts	CO₂ diapazons	CO₂ precizitāte	Barošana no kopnes	Papildu sensori	HVAC DPT izejas
MDT SCA-CO2.01	0–5000 ppm	±(50ppm + 3%)	Jā — uz DIN sliedes	Temperatūra, mitrums	DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (0–100%), DPT 1.005 (trauksme)
Elsner CARMA KNX-S	0–5000 ppm	±50ppm	Jā — virsmas montāža	VOC, temperatūra, mitrums, apgaismojums, klātbūtne	DPT 9.001, DPT 5.001, DPT 1.001 (klātbūtne), DPT 9.004 (apgaismojums)
Siemens QPA2060	0–2000 ppm	±(40ppm + 3%)	Jā — uz DIN sliedes	Temperatūra	DPT 9.001 (ppm), DPT 5.001 (ventilācijas pieprasījums)

KNX grupas objekti CO₂

Grupas objekts	DPT	Virziens	Apraksts
CO2 ppm vērtība	DPT 9.001	Sūtīt	Izmērītais CO2 daļās uz miljonu (2 baitu peldošā komata skaitlis). Izmanto vizualizācijai un loģikas bloku ievadei.
CO2 trauksme	DPT 1.005	Sūtīt	1 = CO2 slieksnis pārsniegts (konfigurējams ETS, piem., 1200 ppm); 0 = zem sliekšņa
CO2 procentuālais daudzums	DPT 5.001	Sūtīt	CO2 kartēts uz 0–100% no konfigurētā diapazona — izmanto kā analogo iestatījumu fankoila kontrollerim
Ventilācijas pieprasījums	DPT 5.001	Sūtīt	0–100% aprēķinātais ventilācijas pieprasījums, pamatojoties uz CO2 līmeni — tieši vada ventilatora ātruma izeju
VOC indekss	DPT 9.001	Sūtīt	VOC līmenis kā relatīvais indekss vai ekvivalentais CO2 (eCO2) — produktspecifisks formāts
VOC trauksme	DPT 1.005	Sūtīt	1 = VOC slieksnis pārsniegts; iedarbina impulsa ventilācijas loģiku

Ventilācijas vadības loģika

Standarta realizācija lineāri kartē CO2 ppm uz ventilatora ātruma procentiem (DPT 5.001 = 0–100%). KNX sensors izvada vai nu neapstrādātu ppm vērtību (nepieciešams loģikas bloks kartēšanai), vai iepriekš aprēķinātu DPT 5.001 ventilācijas pieprasījuma vērtību, ko var tieši pieslēgt fankoila kontrollera grupas adresei.

Proporcionāla CO2 → ventilatora ātruma kartēšana

CO2 sensor GA 2/1/1 (DPT 9.001, ppm) → KNX logic block → Fan coil GA 2/2/1 (DPT 5.001, %)

Breakpoint mapping (linear interpolation):
  400 ppm  →  0%  fan speed  (outdoor/fresh air — ventilation off)
  600 ppm  → 10%  fan speed  (minimum flow — fresh air maintain)
  800 ppm  → 30%  fan speed  (ventilation on)
 1000 ppm  → 60%  fan speed  (increased demand)
 1200 ppm  → 100% fan speed  (maximum — EN 13779 limit)

Hysteresis:
  Fan switches ON  when CO2 rises above 700ppm
  Fan returns to minimum when CO2 drops below 600ppm for 5 minutes
  (prevents rapid cycling near the setpoint boundary)

Example at 900ppm:
  Interpolate between 800ppm(30%) and 1000ppm(60%):
  900ppm = 30% + ((900-800)/(1000-800)) × (60%-30%) = 30% + 15% = 45% fan

MDT SCA-CO2.01 iekšējais ventilācijas pieprasījums

MDT SCA-CO2.01 sensors spēj patstāvīgi aprēķināt un nosūtīt iepriekš kartētu ventilācijas pieprasījuma vērtību (DPT 5.001, 0–100%) bez ārēja loģikas bloka. Konfigurējiet minimālo un maksimālo CO₂ līmeni, kā arī izejas līkni ETS parametros. Šī vērtība tiek piesaistīta ventilatora grupas adresei — papildu loģikas moduļi nav nepieciešami.

HVAC integrācijas ceļi

CO₂ vadīts ventilācijas pieprasījums var sasniegt HVAC iekārtu pa vairākiem integrācijas ceļiem atkarībā no pieejamā HVAC aprīkojuma.

KNX → Modbus vārteja → siltumsūknis / gaisa apstrādes iekārta

CO₂ ppm vai ventilācijas pieprasījums (DPT 5.001) no KNX sensora → Modbus vārteja (piem., MDT SCN-MBG.02) → Modbus reģistrs Nibe siltumsūknī, Daikin gaisa apstrādes iekārtā vai līdzīgā. Modbus reģistrs tiek kartēts uz ventilācijas iestatījumu vai ventilatora ātruma iestatījumu HVAC iekārtā.

KNX → DALI balasta analogā izeja (0-10V) → ventilatora motors

KNX-DALI vārteja ar analogajām izejām var pārveidot DPT 5.001 par 0–10V vadības signālu. Šis 0-10V signāls tieši vada ātruma regulējamu ventilatora motoru vai frekvences pārveidotāju lielākiem ventilatora blokiem. Visrentablāk vienas zonas ventilācijas ventilatoriem.

KNX → izpildmehānisms → motorizēts gaisa aizbīdnis

CO₂ trauksme (DPT 1.005) vai CO₂ līmenis iedarbina KNX komutācijas izpildmehānismu, kas savienots ar motorizētu gaisa aizbīdni (Belimo, Siemens gaisa aizbīdņa izpildmehānisms). Vienkārša ieslēgšana/izslēgšana vai pakāpeniska ventilācija — piemērota zonētām VAV sistēmām.

Logu automatizācija ar CO₂

Dabiski vēdināmās telpās CO₂ līmenis var vadīt automātisku logu atvēršanu, izmantojot KNX ķēdes izpildmehānismus. Nepieciešama rūpīga histerēze, lai novērstu svārstības (loga atvēršana un aizvēršana, CO₂ svārstoties ap slieksni).

Logu automatizācijas loģika — CO₂ trigeris

Sensor:   MDT SCA-CO2.01 → GA 2/1/1 (DPT 9.001, CO2 ppm)

Open condition:
  CO2 > 1000ppm for 3 minutes (debounce timer)
  AND outdoor temperature > 10°C (weather station input)
  AND rain sensor = dry (Elsner P04 rain input)
  → Send 30% position to Geze E300N chain actuator (DPT 5.001)

Close condition:
  CO2 < 700ppm sustained for 10 minutes (hysteresis timer)
  → Send 0% position (fully closed) to Geze E300N

Override:
  Manual push-button (DPT 1.001) → disable automation for 2 hours
  Wind speed > 8m/s (Elsner P04) → force close regardless of CO2

Vienmēr iekļaujiet laikrakstu bloķētājus (lietus, vējš, temperatūra) logu automatizācijas loģikā. CO₂ trigeris, kas atver logus lietus vai vētras laikā, var izraisīt ūdens bojājumus vai trokšņa sūdzības. Elsner P04 KNX laikrakstu stacija nodrošina visas nepieciešamās bloķēšanas vienā KNX ierīcē.

ABC paškalibrēšana — kad atslēgt

Lielākā daļa NDIR CO₂ sensoru izmanto ABC (Automātiskā bāzes līnijas kalibrēšana). Algoritms novēro minimālo CO₂ rādījumu slīdošā 7–14 dienu logā un pieņem, ka šis minimums atbilst svaigam āra gaisam (aptuveni 400–420 ppm). Sensora bāzes līnija periodiski tiek koriģēta uz šo pieņemto minimumu, kompensējot ilgtermiņa sensoru novirzi.

Atstājiet ABC ieslēgtu, ja

• Telpa ir tukša vismaz dažas stundas nedēļā (biroji, skolas)
• Logi vai svaigā gaisa ventilācija samazina CO₂ līmeni līdz āra līmenim neapdzīvotā laikā
• Sensors atrodas normāli vēdināmā dzīvojamā vai komerctelpā
• Vēlama ilgtermiņa novirzes korekcija bez manuālas pārkalibrēšanas

Atslēdziet ABC, ja

• Telpa ir nepārtraukti apdzīvota 24/7 (slimnīcas palāta, viesnīcas numurs)
• Logi nekad netiek atvērti, tiek izmantota tikai mehāniskā ventilācija
• Minimālais CO2 līmenis 7 dienu periodā nesasniedz 400 ppm (telpa vienmēr ir aizņemta)
• Rezultāts: ABC uztver augstu CO2 kā bāzes līmeni → sensors rāda pārāk zemu → ventilācija ieslēdzas retāk nekā nepieciešams

ABC izslēgšana MDT SCA-CO2.01 sensorā

In the ETS parameter set, navigate to CO2 sensor parameters → Calibration → set ABC mode to "Disabled". When ABC is disabled, perform manual field calibration: place the sensor in fresh outdoor air (or a well-ventilated unoccupied space) for 30 minutes, then trigger the calibration command via the ETS diagnostic interface. Recalibrate every 2–3 years.

Saistītie ceļveži

KNX sensori

KNX klātbūtnes un kustības detektori: PIR, HF un divu tehnoloģiju