Der SCD30 ist mehr als nur ein NDIR-CO2- Sensor

Warum die CO₂  -Konzentration messen?

Gesundheitsaspekte
Die American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) empfiehlt CO₂-Konzentrationen, die in Schulen gleich oder kleiner als 1.000 ppm und in Büros gleich oder kleiner als 800 ppm sind. Bei 1000 bis 2000 ppm CO₂ leiden Menschen unter Müdigkeit und schlecht Luft. Eine CO2-Konzentration zwischen 2 000 bis 5 000 ppm kann zu Kopfschmerzen, Schläfrigkeit, mangelnder Konzentrationsfähigkeit, Aufmerksamkeitsdefiziten, einer erhöhten Herzfrequenz und leichter Übelkeit führen. 5 000 ppm sind das tägliche Expositionslimit (8 Stunden).

Energieverbrauch
Die meisten Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) führen einen Großteil der Luft in Innenräumen wieder der Luftzirkulation zu. Die vom Menschen ausgeatmete Luft enthält durchschnittlich 35.000 bis 50.000 ppm an CO₂ (100 mal mehr als die Luft im Freien). Ohne angemessene Belüftung steigt die CO₂-Konzentration. Für die Belüftung ist allerdings eine nachfolgende Lufterwärmung oder -kühlung erforderlich, die den Energieverbrauch erhöht.

Die Lösung ist einfach – messen Sie die CO2-Konzentration und wählen Sie eine Belüftung aus, die den empfohlenen CO2-Konzentrationswert nicht überschreitet.

Funktionsprinzip NDIR-Sensormodul

Der NDIR-Sensor (nichtdispersiver Infrarotsensor) macht von der Tatsache gebrauch, dass CO₂- Moleküle Infrarotstrahlung in bestimmten Wellenlängen absorbieren. Je höher die CO₂- Konzentration, desto mehr Strahlung absorbiert das CO₂. Die Wellenlänge von 4,3 μm zeigt die größte CO₂-Absorption und eine minimale Absorption von anderen Gasen in der Luft.

Eine Infrarotstrahlungsquelle (Glühbirne) wird auf einer Seite der Röhre angebracht. Auf der gegenüberliegenden Seite werden zwei Sensoren mit optischen Filtern angebracht. Der erste Sensor (CO₂) hat einen Durchlassfilterbereich für Wellenlänge 4,3 µm; dieser misst die Strahlungsintensität Id.
Der zweite Sensor (Referenz) hat einen Durchlassfilterbereich für die Wellenlänge, die minimal von Gasen in der Luft absorbiert wird (üblicherweise 4 µm); er misst die Strahlungsintensität I0.


Die gemessene Strahlungsintensität in diesen Wellenlängen wird dann über das Lambert-Beer'sche Gesetz durch folgende Gleichung mit der CO₂-Konzentration in Verbindung gestellt:

Id/I0=e^KCL

Id ist hier die Strahlungsintensität bei 4,3 μm, I0 ist die Intensität der Referenzstrahlung, K ist der Absorptionskoeffizient für das CO₂, C ist die CO₂-Konzentration und L ist die Strecke zwischen der Strahlungsquelle und den Lichtdetektoren.

Der Referenzsensor gleicht den Effekt der variierenden Strahlungsintensität aus. Wenn sich die Intensität verändert, verändern sich Id und I0 identisch, sodass Id / I0 unverändert bleibt.

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