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用于通风系统HVAC CO2传感器

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背景
 
建筑管理者和业主已经意识到,仅仅控制温度和湿度不足以满足居住者的舒适需求。空气质量影响性能,在某些情况下,影响乘员健康。为了帮助维持适当的通风率,苏州普隆恩电子有限公司提供PR2018系列的CO2传感器
 
 
二氧化碳是什么
 
二氧化碳从我们大家呼出。虽然通常不是健康问题,但CO2水平随着建筑物占用率的增加而增加。居住者数量、活动水平、建筑物密闭度、通风率、空间体积、厂房和建筑物都影响建筑物CO2水平。CO2含量通常与其他生物排放物相关,如气体、气味、颗粒、细菌、病毒和香水。监测CO2水平有助于促进通风决策,从而平衡乘员的舒适性和节能。
 
 
二氧化碳水平
 
农村室外CO2含量大约为百万分之350,而城市CO2含量要高得多。OSHA指南允许超过8小时的二氧化碳空气污染物限制为5000ppm。相比之下,潜艇可以达到7000ppm(偶尔甚至达到30000ppm)。办公室通常是800至1200 ppm。
 
紧凑、通风量最小的会议室可达2000ppm。为了了解在高CO2水平下空气感觉有多闷,便携式PR2018,并在一天中监测CO2水平。这是销售CO2传感器的好方法。
 
 
声称1000ppm和更高的CO2水平导致嗜睡、疲劳或头痛是高度主观的,并且常常是没有根据的。升高的CO2水平不一定引起这些症状,但是可以表明其他引起这些症状的物质的积累。使用CO2水平管理通风可以提高乘员的舒适度,因为其他污染物也会随着CO2排出。
 
重要的
 
不要把二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)混淆,一氧化碳是一种高毒性气体,也是炉子、壁炉和汽车燃烧的副产品。一氧化碳(CO)是有害的,即使在非常低的水平(25至50ppm)。
 
二氧化碳作为室内空气品质指标
 
声称CO2传感器是室内空气质量(IAQ)传感器是不准确的。CO2浓度是室内空气质量方程中未定义的一部分。低CO2水平并不表明空气质量良好,而高CO2水平并不意味着空气是有害的。因此,CO2传感器应该作为CO2水平的传感器来展示和销售,这些传感器提供在确定通风率以控制CO2水平方面有用的信息。PR2018 CO2传感器不应用作主要生命安全装置或室内空气质量传感器,它们不能替代室内空气质量分析,特别是在建筑物空气质量有问题时。
 
注:有关CO2水平与通风速率的详细信息,请参阅ASHRAE 62-1989标准。
 
有一些设备作为IAQ传感器销售,输出一个复合信号。不管一些供应商怎么说,没有可靠的HVAC市场定价的室内空气质量传感器,因为室内空气品质是一个包括许多变量的复杂问题。为了进一步混淆这个问题,一些物质以低ppm存在时是致命的,而另一些物质以高千ppm存在时是无害的。物质清单很长,没有完全定义;参见OSHA网站。目前市场上销售的传感器不能解决这些问题。
 
预计CO2传感器在法规和立法上的应用将会得到改进。这些规范将定义通风、占用和室内空气品质参数(包括CO2)之间的关系。PR2018系列产品设计用于满足所有的CO2传感器需求,并且与大多数控制器兼容。注意可能影响CO2传感器销售的地理区域代码变化。

温度控制与CO2控制
 
温度控制和CO2控制具有相似性;两个控制都具有期望的设定点。CO2设定点是维持空间通风速率(每人cfm)所必需的平衡水平。影响空间温度分布的因素也影响CO2分布。这些因素包括对流、扩散和机械空气运动。基于预期的负载确定CO2传感器的布置非常重要。为了实现最佳控制,在每个区域设置CO2传感器。如果HVAC系统服务于一系列具有相似占用模式的区域,那么在回风管道中放置传感器可能是合适的。消除管道泄漏很重要,因为这会导致错误的CO2读数。
 
 
CO2和温度传感和控制之间也存在差异。整个区域的温度通常相当均匀,而CO2水平变化很大。会议室内的二氧化碳含量可以达到2500ppm,而门另一侧的二氧化碳含量保持在800ppm。因此,传感器布置强烈地影响结果,因为控制系统试图控制传感器位置处的CO2水平。
 
在通风控制中有各种各样的CO2控制策略和算法。正确的选择取决于建筑物及其暖通空调系统的复杂性。三种常见的策略如下。
 
开/关
 
开关控制采用基于CO2水平的开闭阻尼器策略。这种策略是控制CO2最常用的方法。阻尼器在设定点打开,当水位低于设定点50至100ppm时关闭。这种策略在具有高占用密度(每1000平方英尺20至50人)和在非常短的时间内从零到满的占用率变化的应用程序中工作得最好。剧院、会议室和一些学校教室都是使用这种策略的应用程序。
 
当CO2水平在设定点附近变化时,根据读数,阻尼器驱动完全打开和完全关闭,所以当其他控制选项不可用时,使用设定点控制。
 
成比例
 
提供到空间的加热或冷却能量的数量是许多HVAC系统分级的基础。比例控制的通风系统使用与CO2水平成比例的CO2传感器信号。控制开始时,室内水平超过室外水平定义的差异(100ppm)。向空间的空气输送按比例增加,以提供100%的通风率。与设置点控制相比,这种方法允许系统对不同占用水平做出更快的反应。它并不总是等待级别构建到控制点。需要更高控制程度的应用程序使用比例策略。比例控制使用传感器模型,允许安装者按比例调整输出以符合期望的控制范围。例如,可以调整2至10Vdc信号以匹配400至1000ppm的CO2水平差分范围。比例通风控制在酒吧、餐厅、会议室、法庭、教室和零售场所等居住空间高度可变和不可预测的情况下是理想的。
 
比例积分微分(PID)
 
在低密度应用中达到平衡CO2水平所需的时间对CO2控制造成了潜在的不利条件。低密度,如每1000平方英尺6人,可能需要数小时才能达到CO2平衡,而错开或不同的占用率会加剧这些问题。大型复杂建筑的温度控制由于室外温度、太阳能增益和内部发热量的不可预测变化而遇到类似的问题。在这种类型的建筑物中,简单的温度控制方法,例如设定点或比例,可能造成灾难。
 
解决这些复杂控制问题的一种方法是PID控制。PID控制引导系统控制序列检查距设定点的距离、花费在设定点的时间和距设定点的变化速度。PID CO2控制视图趋势和CO2水平变化率。例如,人们早上进入一栋大楼几分钟后,暖通空调系统就会对调节新鲜空气的输送作出反应。这一调整是基于实际占用率预测的CO2水平上升率。与比例控制系统非常相似,PID控制器基于CO2传感器的线性输出信号工作。大多数DDC和建筑控制系统使用PID控制算法。独立的控制器可以把CO2传感器的线性信号转换成PID信号。然而,只有有经验的控制设计师和安装人员应该应用PID控制方法。
 
当应用得当,PID控制提供快速的通风率响应变化的占用条件。请记住,PID控制在高层、低密度、高度可变或不可预测的居住模式的多区域建筑中集成最好。

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