Überwachung von Kohlendioxid (CO2)
Hintergrund
Wusstet Ihr schon, dass wir fast 90% unserer Zeit in geschlossenen Räumen verbringen und etwa 23.000 Atemzüge pro Tag machen? Da die Mehrheit unserer Zeit in Innenräumen verbracht wird, nehmt Euch bitte einen Moment Zeit, um die Raumluft, die wir einatmen, kennenzulernen! Wie frühere Forschungen zeigen, ist die Qualität der Innenraumluft (IAQ) wichtig für die Gesundheit aller Gebäudeinsassen. Daher ist eine gute Belüftung in Gebäuden unerlässlich. Schadstoffe in der Innenraumluft beeinträchtigen die Gesundheit, die Konzentration und die Leistungsfähigkeit der Menschen. Hohe Kohlendioxid (CO2)-Konzentrationen sind ein nützlicher Indikator für die Belüftungsleistung. Aufgrund der gesundheitlichen Auswirkungen von schlechter Innenraumluft ist es wichtig, den CO2-Gehalt in Räumen zu überwachen und bei Bedarf die Belüftungsfrequenz zu erhöhen, um das Risiko von gesundheitlichen Problemen im Innenbereich im Voraus zu reduzieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren. Im Rahmen des ImpAQS-Projekts werden CO2-Sensoren verwendet, um die Belüftungsrate (und die resultierende Innenraumluftqualität) in Schulräumen und Toiletten zu überwachen.
Warum CO2-Konzentration messen?
Kohlendioxid (CO2) ist ein Spurengas, das in der Atmosphäre in einer Konzentration von etwa 400 ppm (Teile pro Million) vorhanden ist. CO2 entsteht durch die Atmung aerob lebender Organismen (Menschen, Pflanzen, Tiere usw.), den Abbau oder die Verbrennung von organischen Materialien und die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Obwohl CO2 nicht direkt als schädlicher Luftschadstoff betrachtet wird (es sei denn, die Konzentrationen sind sehr hoch), wird es häufig als Indikatorgas für die Qualität der Innenraumluft verwendet. Ein zu hoher CO2-Gehalt beeinträchtigt die thermische Behaglichkeit und die Gesundheit der Insassen, kann jedoch auch das relative Risiko anderer schädlicher Schadstoffe anzeigen (inklusive infektiöse Aerosole, die durch luftübertragene Viren wie die gewöhnliche Erkältung, Influenza und Covid-19 entstehen). Daher verwenden viele Organisationen und Behörden die CO2-Konzentration zunehmend als einen von mehreren wichtigen Indikatoren für die Qualität der Innenraumluft. Die Tabelle unten beschreibt die geeigneten Referenzwerte für CO2-Konzentrationen für die Innenraumluftqualität in einem Klassenzimmer.
Wie funktionieren nichtdispersive Infrarot (NDIR) CO2-Sensoren?
Verschiedene Hersteller bieten sowohl Sensoren zur Überwachung der Innenraumluftqualität (z. B. Milesight AM103) als auch Sensoren zur Überwachung der Außenumgebung (z. B. Milesight EM500-CO2) an, die für die meisten gängigen Anwendungen zur CO2-Messung geeignet sind. Heutzutage verwenden die meisten kompakten CO2-Sensoren die NDIR (nichtdispersive Infrarot)-Technologie. Ein NDIR-Sensor besteht normalerweise aus einer Gaskammer, einer Infrarot-Lichtquelle, einem optischen Filter und einem Infrarot-Detektor. Wenn die Luft in die Gaskammer diffundiert, absorbieren CO2-Gasmoleküle den 4,26-Mikrometer-Bereich des Infrarotlichts von der Infrarot-Lichtquelle, und der Infrarot-Detektor wird die verbleibende Menge an Licht ablesen, die nicht von CO2-Molekülen oder dem optischen Filter absorbiert wurde, und den CO2-Gehalt berechnen (gemäß dem Lambert-Beer-Gesetz).
Es gibt zwei gängige Arten von NDIR-Sensoren: Einzelkanal und Doppelkanal. Die von Milesight in der ImpAQS-Studie verwendeten Sensoren verwenden einen Doppelkanal-NDIR-Sensor, der einen zusätzlichen Referenzkanal verwendet und daher genauer ist als ein Einzelkanal-Sensor.
Beachtet bitte, dass alle Sensoren kalibriert werden mussten (und in einigen Fällen auch auf die richtige Höhe eingestellt wurden). Anschließend mussten alle Sensoren vor dem Einsatz in einem Klassenzimmer überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Messwerte zuverlässig sind.
