總結(jié)二氧化碳傳感器在樓宇自控中的優(yōu)點

一部分二氧化碳的特性及其傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

我們的地球被一層大氣包圍著，其中氧氣占21％，78％是氮氣，1％是其它氣體。這1％氣體當(dāng)中，就有只有一小部分為二氧化碳?xì)怏w，約為300ppm（百萬分之一，即0.03％），它比空氣重1.5倍；可吸收紅外波，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。

二氧化碳i濃度在空氣中的含量越高，對人體的影響就越大，當(dāng)二氧化碳含量高出0.7％時，人體就會感到不舒服，當(dāng)超過10％時，人體就會出現(xiàn)昏迷和死亡。達(dá)到20％，人就會在幾秒內(nèi)死亡。因此在人群比較密集的地方，二氧化碳含量是一個非常重要的參數(shù)，直接關(guān)系到人體舒適度和安全。但是它又是植進行光合作用的重要元素，也可以說，沒有二氧化碳，也就沒有自然界的生機勃勃。也正因為此，在做植物實驗時，二氧化碳的是一項必要的參數(shù)。在化工行業(yè)，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)許多高濃度的二氧化碳?xì)怏w，而在啤酒、可樂等飲料中，又必需添加二氧化碳；把二氧化碳和氮氣混合成“理想”的氣體，作用于生鮮食品的充氣包裝，則能使生鮮食品內(nèi)部細(xì)胞的活性維持一定時間，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態(tài)。因此，由于二氧化碳?xì)怏w這些特性，使得像機場、大廈、辦公室、廠礦、溫室、實驗室、化工、食品保鮮等行業(yè)都會需要對二氧化碳值進行測量。對于二氧化碳?xì)怏w的測量方式，以NDIR大量用的最多。由于在1990年代開始，硅微切削加工的熱電堆已在商業(yè)上進入了紅外檢測器領(lǐng)域，因其需求和市場容量的超常增長，價格迅速降低，而應(yīng)用NDIR技術(shù)的二氧化碳傳感器使用時間長，便于保養(yǎng)等特性，更使得其被廣泛的用于樓宇通風(fēng)控制和環(huán)境系統(tǒng)中。以下我們就簡單的介紹一下，二氧化碳傳感器在樓宇通風(fēng)控制中的應(yīng)用。使得NDIR產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場。而用量最多的，便是樓宇通風(fēng)（環(huán)境）控制領(lǐng)域中。因此，我們在這里著重論述二氧化碳傳感器在樓宇通風(fēng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。

第二部分簡單介紹二氧化碳傳感器在通風(fēng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)二氧化碳(CO2)的濃度和通風(fēng)率之間有著密切的關(guān)系。無論是在空間內(nèi),人多或是少的情況下，此系統(tǒng)能有效地節(jié)約寶貴的能源和保持室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。一般上,安裝以CO2傳感器控制為基礎(chǔ)的通風(fēng)控制系統(tǒng)帶來的好處顯現(xiàn),設(shè)備的投資可在兩年內(nèi)由所節(jié)省的能源得到回報。目前，這種通風(fēng)控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在帶有先進大樓集中管理(BMS)系統(tǒng)的智能化樓宇群中。當(dāng)沒有BMS系統(tǒng)時，可根據(jù)如下的系統(tǒng)線路圖，將本系統(tǒng)應(yīng)用在需要實現(xiàn)通風(fēng)控制的環(huán)境中。

第三部分二氧化碳參數(shù)在HVAC的重要性及應(yīng)用節(jié)能,

首先介紹一下HVAC，HVAC代表加熱、通風(fēng)和空調(diào)，而IAQ代表室內(nèi)空氣質(zhì)量。為保持能量損耗低，使用幾乎封閉的加熱和空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)室內(nèi)人數(shù)或由于其它活動（例如用氣體烹調(diào)），空氣質(zhì)量下降，這可以通過測量CO2的水平來檢查。缺乏適當(dāng)通風(fēng)常常與其它污染物的聚集有關(guān)，這些污染物對建筑物居民或車輛或其它封閉區(qū)域的人可能更危險的影響。相應(yīng)的通風(fēng)不但對人員的舒適重要，也對加熱和空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟運行重要。美國OSHA(職業(yè)安全和健康管理局)，對CO2列出STEL(最大短期暴露極限，15分鐘)30，000ppm和TWA(時間加權(quán)平均暴露極限，8小時)5，000ppm的標(biāo)準(zhǔn)。

OSHA在1995年對室內(nèi)空氣質(zhì)量規(guī)則有一些建議，如果CO2水平超過了800ppm，則需要新鮮空氣供應(yīng)。因此，CO2在HVAC里是一個非常重要的參數(shù)。而室內(nèi)CO2的濃度和通風(fēng)量之間有著密切的關(guān)系。無論是在空間內(nèi),人多或是少的情況下，此系統(tǒng)能有效地節(jié)約寶貴的能源和保持室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。一般上,安裝以CO2控制為基礎(chǔ)的通風(fēng)控制系統(tǒng)帶來的好處顯現(xiàn),設(shè)備的投資可在兩年內(nèi)由所節(jié)省的能源得到回報。

對于較大的樓宇自控公司，各自均已經(jīng)有了一套完整的解決方案。基本上，一個大樓自動化分為3層：在最底層是采集數(shù)據(jù)部分，中間一部分為數(shù)據(jù)處理層，而最高層是信息層。此自控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也是按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會CEN/TC247工作的。按照此標(biāo)準(zhǔn)更進一步提高了對復(fù)雜的大樓實施自動化控制。

在樓宇自控中，樓宇自控中的傳感器的主要功能就是為了使整個大樓更安全、節(jié)能、舒適。而二氧化碳傳感器和其它傳感器一樣，都屬于最底層。它們把自己所測到的值通過數(shù)字或模擬信號，傳送給數(shù)據(jù)采集器。之后再通過數(shù)據(jù)采集器傳給中央處理器。中央處理器再通過控制器來控制各設(shè)備的動作。通過中央處理器，二氧化碳傳感器的主要功能就是調(diào)節(jié)大樓里的新風(fēng)量，以保持室內(nèi)空氣清新。節(jié)約空調(diào)和通風(fēng)機的能量消耗。

第四部分總結(jié)二氧化碳傳感器的在樓宇自中的優(yōu)點

對于大多數(shù)的居住者或使用者，智能化大樓所能提供便利設(shè)施，人們都是感到高興的。但是對于投資者：我們能節(jié)省多少？有多少錢？投資多久可以見效益？而計算出來的結(jié)果，則是仁者見仁，智者見智。但對于一座大樓自動化系統(tǒng)，僅使用二氧化碳傳感器所能體現(xiàn)出的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下三點：

1.改善居住環(huán)境，使人的感到更為舒適。即使不知道二氧化碳傳感器的作用，人們還是喜歡住在更為舒服的地方，希望美好的環(huán)境來帶來更舒適的商務(wù)空間。一種好的室內(nèi)的空氣氛圍可以帶來更大的效率。良好的通風(fēng)更容易有害氣體的散發(fā)，消除能導(dǎo)致急性病等不健康因素的危險，如氣喘病，石棉，癌癥，等等的發(fā)生。

2.降低能源消耗。像通過在每個點上控制溫濕度，實際需求的來照明一樣，通過二氧化碳含量來控制新風(fēng)的換送，使環(huán)境保持最佳舒適度時，而運行費用被減到最小。這樣也就使得全球環(huán)境能源的消耗與增加的全球溫室效應(yīng)(圖六)隨之放慢速度，一起降低。而且，根據(jù)1997《京都議定書》，國家現(xiàn)在正在努力的減少溫室效應(yīng)，提倡綠色節(jié)能型住宅！3.更低的維修費用。在智能樓宇的管理中，通過監(jiān)控整個系統(tǒng)組件，大樓管理者可以以更加有效率的方式設(shè)計并且執(zhí)行維修，而實際的維修情況主要基于維修的實際需要而不是一張預(yù)先決定的時間表。在任何情況出毛病之前，性能退化和其他可能的損壞的跡象的分析，可以提供必要措施采取預(yù)防。這樣便可以用正常的工作時間維修，替換昂貴的緊急事件修理帶來的額外損害！

隨著人們生活水平的日益提高，二氧化碳傳感器成本的再一步下降，及綠色節(jié)能概念的深入，二氧化碳傳感器在樓宇及家庭綠色環(huán)保使用中會更方泛，更能體現(xiàn)出來的優(yōu)勢。它帶給人們的將是更美好，更環(huán)保，更節(jié)能的綠色生活！

在此情況下，感測元件是一個閉合的小室，它容納了一個微音器和要檢測的氣體，射入小室的IR光(CO2的吸收的中心紅外波長為4.00±0.080um)由于吸收過程加熱了氣體。此加熱伴隨著可被微音器感測的壓力上升。特殊氣體注入外殼，保證了只有那些對應(yīng)于該氣體特性吸收線的IR波長才能產(chǎn)生信號。這樣，由于在IR源和光聲傳感器之間的相同吸收過程，任何信號損失將導(dǎo)致感測室內(nèi)信號的變化。這一類的傳感器基于真實的材料比較而不需要任何IR選擇（色散）元件，因此選擇了NDIR方法這個名稱。

BACnet是樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是樓宇自控領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，制定這個標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同的生產(chǎn)商提供的控制設(shè)備能夠相互操作，也是業(yè)主不再儀賴特定的私有技術(shù)。于1987年開始研發(fā)，1995年首次發(fā)布。由美國暖通空調(diào)和制冷工程師協(xié)會（ASHREA）制定。

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一部分二氧化碳的特性及其傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

我們的地球被一層大氣包圍著，其中氧氣占21％，78％是氮氣，1％是其它氣體。這1％氣體當(dāng)中，就有只有一小部分為二氧化碳?xì)怏w，約為300ppm（百萬分之一，即0.03％），它比空氣重1.5倍；可吸收紅外波，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。

二氧化碳i濃度在空氣中的含量越高，對人體的影響就越大，當(dāng)二氧化碳含量高出0.7％時，人體就會感到不舒服，當(dāng)超過10％時，人體就會出現(xiàn)昏迷和死亡。達(dá)到20％，人就會在幾秒內(nèi)死亡。因此在人群比較密集的地方，二氧化碳含量是一個非常重要的參數(shù)，直接關(guān)系到人體舒適度和安全。但是它又是植進行光合作用的重要元素，也可以說，沒有二氧化碳，也就沒有自然界的生機勃勃。也正因為此，在做植物實驗時，二氧化碳的是一項必要的參數(shù)。在化工行業(yè)，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)許多高濃度的二氧化碳?xì)怏w，而在啤酒、可樂等飲料中，又必需添加二氧化碳；把二氧化碳和氮氣混合成“理想”的氣體，作用于生鮮食品的充氣包裝，則能使生鮮食品內(nèi)部細(xì)胞的活性維持一定時間，延緩其生命過程，保持一定程度的生鮮狀態(tài)。因此，由于二氧化碳?xì)怏w這些特性，使得像機場、大廈、辦公室、廠礦、溫室、實驗室、化工、食品保鮮等行業(yè)都會需要對二氧化碳值進行測量。對于二氧化碳?xì)怏w的測量方式，以NDIR大量用的最多。由于在1990年代開始，硅微切削加工的熱電堆已在商業(yè)上進入了紅外檢測器領(lǐng)域，因其需求和市場容量的超常增長，價格迅速降低，而應(yīng)用NDIR技術(shù)的二氧化碳傳感器使用時間長，便于保養(yǎng)等特性，更使得其被廣泛的用于樓宇通風(fēng)控制和環(huán)境系統(tǒng)中。以下我們就簡單的介紹一下，二氧化碳傳感器在樓宇通風(fēng)控制中的應(yīng)用。使得NDIR產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場。而用量最多的，便是樓宇通風(fēng)（環(huán)境）控制領(lǐng)域中。因此，我們在這里著重論述二氧化碳傳感器在樓宇通風(fēng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。

第二部分簡單介紹二氧化碳傳感器在通風(fēng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)二氧化碳(CO2)的濃度和通風(fēng)率之間有著密切的關(guān)系。無論是在空間內(nèi),人多或是少的情況下，此系統(tǒng)能有效地節(jié)約寶貴的能源和保持室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。一般上,安裝以CO2傳感器控制為基礎(chǔ)的通風(fēng)控制系統(tǒng)帶來的好處顯現(xiàn),設(shè)備的投資可在兩年內(nèi)由所節(jié)省的能源得到回報。目前，這種通風(fēng)控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在帶有先進大樓集中管理(BMS)系統(tǒng)的智能化樓宇群中。當(dāng)沒有BMS系統(tǒng)時，可根據(jù)如下的系統(tǒng)線路圖，將本系統(tǒng)應(yīng)用在需要實現(xiàn)通風(fēng)控制的環(huán)境中。

第三部分二氧化碳參數(shù)在HVAC的重要性及應(yīng)用節(jié)能,

首先介紹一下HVAC，HVAC代表加熱、通風(fēng)和空調(diào)，而IAQ代表室內(nèi)空氣質(zhì)量。為保持能量損耗低，使用幾乎封閉的加熱和空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)室內(nèi)人數(shù)或由于其它活動（例如用氣體烹調(diào)），空氣質(zhì)量下降，這可以通過測量CO2的水平來檢查。缺乏適當(dāng)通風(fēng)常常與其它污染物的聚集有關(guān)，這些污染物對建筑物居民或車輛或其它封閉區(qū)域的人可能更危險的影響。相應(yīng)的通風(fēng)不但對人員的舒適重要，也對加熱和空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟運行重要。美國OSHA(職業(yè)安全和健康管理局)，對CO2列出STEL(最大短期暴露極限，15分鐘)30，000ppm和TWA(時間加權(quán)平均暴露極限，8小時)5，000ppm的標(biāo)準(zhǔn)。

OSHA在1995年對室內(nèi)空氣質(zhì)量規(guī)則有一些建議，如果CO2水平超過了800ppm，則需要新鮮空氣供應(yīng)。因此，CO2在HVAC里是一個非常重要的參數(shù)。而室內(nèi)CO2的濃度和通風(fēng)量之間有著密切的關(guān)系。無論是在空間內(nèi),人多或是少的情況下，此系統(tǒng)能有效地節(jié)約寶貴的能源和保持室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)。一般上,安裝以CO2控制為基礎(chǔ)的通風(fēng)控制系統(tǒng)帶來的好處顯現(xiàn),設(shè)備的投資可在兩年內(nèi)由所節(jié)省的能源得到回報。

對于較大的樓宇自控公司，各自均已經(jīng)有了一套完整的解決方案。基本上，一個大樓自動化分為3層：在最底層是采集數(shù)據(jù)部分，中間一部分為數(shù)據(jù)處理層，而最高層是信息層。此自控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也是按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會CEN/TC247工作的。按照此標(biāo)準(zhǔn)更進一步提高了對復(fù)雜的大樓實施自動化控制。

在樓宇自控中，樓宇自控中的傳感器的主要功能就是為了使整個大樓更安全、節(jié)能、舒適。而二氧化碳傳感器和其它傳感器一樣，都屬于最底層。它們把自己所測到的值通過數(shù)字或模擬信號，傳送給數(shù)據(jù)采集器。之后再通過數(shù)據(jù)采集器傳給中央處理器。中央處理器再通過控制器來控制各設(shè)備的動作。通過中央處理器，二氧化碳傳感器的主要功能就是調(diào)節(jié)大樓里的新風(fēng)量，以保持室內(nèi)空氣清新。節(jié)約空調(diào)和通風(fēng)機的能量消耗。

第四部分總結(jié)二氧化碳傳感器的在樓宇自中的優(yōu)點

對于大多數(shù)的居住者或使用者，智能化大樓所能提供便利設(shè)施，人們都是感到高興的。但是對于投資者：我們能節(jié)省多少？有多少錢？投資多久可以見效益？而計算出來的結(jié)果，則是仁者見仁，智者見智。但對于一座大樓自動化系統(tǒng)，僅使用二氧化碳傳感器所能體現(xiàn)出的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下三點：

1.改善居住環(huán)境，使人的感到更為舒適。即使不知道二氧化碳傳感器的作用，人們還是喜歡住在更為舒服的地方，希望美好的環(huán)境來帶來更舒適的商務(wù)空間。一種好的室內(nèi)的空氣氛圍可以帶來更大的效率。良好的通風(fēng)更容易有害氣體的散發(fā)，消除能導(dǎo)致急性病等不健康因素的危險，如氣喘病，石棉，癌癥，等等的發(fā)生。

2.降低能源消耗。像通過在每個點上控制溫濕度，實際需求的來照明一樣，通過二氧化碳含量來控制新風(fēng)的換送，使環(huán)境保持最佳舒適度時，而運行費用被減到最小。這樣也就使得全球環(huán)境能源的消耗與增加的全球溫室效應(yīng)(圖六)隨之放慢速度，一起降低。而且，根據(jù)1997《京都議定書》，國家現(xiàn)在正在努力的減少溫室效應(yīng)，提倡綠色節(jié)能型住宅！

3.更低的維修費用。在智能樓宇的管理中，通過監(jiān)控整個系統(tǒng)組件，大樓管理者可以以更加有效率的方式設(shè)計并且執(zhí)行維修，而實際的維修情況主要基于維修的實際需要而不是一張預(yù)先決定的時間表。在任何情況出毛病之前，性能退化和其他可能的損壞的跡象的分析，可以提供必要措施采取預(yù)防。這樣便可以用正常的工作時間維修，替換昂貴的緊急事件修理帶來的額外損害！

隨著人們生活水平的日益提高，二氧化碳傳感器成本的再一步下降，及綠色節(jié)能概念的深入，二氧化碳傳感器在樓宇及家庭綠色環(huán)保使用中會更方泛，更能體現(xiàn)出來的優(yōu)勢。它帶給人們的將是更美好，更環(huán)保，更節(jié)能的綠色生活！

在此情況下，感測元件是一個閉合的小室，它容納了一個微音器和要檢測的氣體，射入小室的IR光(CO2的吸收的中心紅外波長為4.00±0.080um)由于吸收過程加熱了氣體。此加熱伴隨著可被微音器感測的壓力上升。特殊氣體注入外殼，保證了只有那些對應(yīng)于該氣體特性吸收線的IR波長才能產(chǎn)生信號。這樣，由于在IR源和光聲傳感器之間的相同吸收過程，任何信號損失將導(dǎo)致感測室內(nèi)信號的變化。這一類的傳感器基于真實的材料比較而不需要任何IR選擇（色散）元件，因此選擇了NDIR方法這個名稱。

BACnet是樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是樓宇自控領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，制定這個標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同的生產(chǎn)商提供的控制設(shè)備能夠相互操作，也是業(yè)主不再儀賴特定的私有技術(shù)。于1987年開始研發(fā)，1995年首次發(fā)布。由美國暖通空調(diào)和制冷工程師協(xié)會（ASHREA）制定。

潘虎城氣體傳感器

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