Luchtkwaliteitssensoren - Hoe Ze Werken

Figuur 1: Luchtkwaliteitssensor

Luchtkwaliteitssensoren zijn elektronische apparaten die de concentratie van verontreinigende stoffen en contaminanten in de lucht detecteren en kwantificeren. Deze sensoren spelen een cruciale rol bij het beschermen van de menselijke gezondheid en het welzijn van het milieu, zowel in industriële als in residentiële omgevingen. Luchtkwaliteitssensoren gebruiken verschillende detectiemechanismen, zoals elektrochemie, niet-dispersief infrarood (NDIR) en lichtverstrooiing, om een veelheid aan luchtverontreinigende stoffen te meten. Veelvoorkomende doelwitten zijn:

Fijnstof (PM): PM1, PM2.5 en PM10 fracties, die microscopische deeltjes in de lucht zijn en gekoppeld zijn aan ademhalingsproblemen.
Gassen: Koolmonoxide (CO), koolstofdioxide (CO2), stikstofdioxide (NO2), ozon (O3), zwaveldioxide (SO2) en vluchtige organische stoffen (VOS), die allemaal schadelijke gezondheidseffecten kunnen hebben bij verhoogde concentraties.

Bekijk onze online selectie van luchtkwaliteitssensoren!

HVAC-luchtkwaliteitssensoren

Belang

Luchtkwaliteitssensoren monitoren en leveren gegevens over de luchtkwaliteit in een bepaalde omgeving, wat verschillende belangrijke implicaties heeft:

Controle van emissies: Luchtkwaliteitssensoren zijn essentieel in industriële/commerciële instellingen voor het monitoren van emissies van productieprocessen. Deze realtime gegevens van de luchtkwaliteitssensor maken aanpassingen mogelijk om operaties te optimaliseren en naleving van milieuvoorschriften te waarborgen.
Veiligheid van werknemers: Vroege detectie van gevaarlijke gaslekken of pieken in verontreinigende concentraties beschermt personeel door snelle activering van ventilatiesystemen of noodprotocollen mogelijk te maken.
Binnenluchtkwaliteit (IAQ): Luchtkwaliteitssensoren kunnen worden ingezet in huizen en gebouwen om bronnen van binnenluchtvervuiling te identificeren en aan te pakken, zoals schimmel, uitgassing van bouwmaterialen of onvoldoende ventilatie.
Gezondheidsbeheer: Voor personen met ademhalingsaandoeningen zoals astma kunnen luchtkwaliteitssensoren waardevolle inzichten bieden voor het beheren van blootstelling aan luchtverontreinigende stoffen die symptomen kunnen triggeren.

Installatie

De plaatsing van luchtkwaliteitssensoren is cruciaal voor een nauwkeurige en effectieve monitoring.

In industriële omgevingen worden sensoren doorgaans geïnstalleerd bij emissiebronnen, zoals uitlaatpijpen, en op plaatsen waar werknemers waarschijnlijk worden blootgesteld aan verontreinigende stoffen.
Buitenluchtkwaliteitssensoren worden vaak op verschillende strategische locaties door steden en gemeenschappen geplaatst om de omgevingsluchtkwaliteit te monitoren. Deze locaties kunnen verkeerskruispunten, industriële gebieden, woonwijken en in de buurt van scholen of ziekenhuizen omvatten.
Voor residentiële toepassingen worden luchtkwaliteitssensoren meestal geïnstalleerd in leefruimtes, slaapkamers, keukens en kelders. Het is belangrijk om sensoren weg te plaatsen van directe bronnen van vervuiling (bijv. kachels, schoorstenen) om vertekende metingen te voorkomen en ervoor te zorgen dat ze de algehele binnenluchtkwaliteit weerspiegelen.

Voorbeelden van toepassing

Door de parameters van verontreinigende stoffen te monitoren, kan een HVAC-systeem zijn werking aanpassen om de luchtkwaliteit binnen een ruimte te handhaven of te verbeteren, bijvoorbeeld door de ventilatie te verhogen wanneer hoge niveaus van CO2 worden gedetecteerd of door de vochtigheidsniveaus aan te passen. Deze integratie verbetert het comfort en de gezondheid van de bewoners van het gebouw door te zorgen dat de lucht die ze inademen schoon en goed gecirculeerd is.

Een luchtreiniger uitgerust met een luchtkwaliteitssensor monitort actief de niveaus van verontreinigende stoffen en deeltjes in de omgeving in realtime. Op basis van de door de sensor verzamelde gegevens past de reiniger automatisch zijn filtratie-instellingen aan, waarbij de intensiteit wordt verhoogd wanneer de niveaus van verontreinigende stoffen hoog zijn en energie wordt bespaard wanneer de lucht schoner is. Deze dynamische aanpassing zorgt ervoor dat de luchtreiniger optimaal functioneert, waardoor verontreinigende stoffen zoals stof, pollen, rook en vluchtige organische stoffen (VOS) efficiënter worden verwijderd. Als gevolg hiervan verbetert deze integratie de binnenluchtkwaliteit aanzienlijk, waardoor de omgeving gezonder en comfortabeler wordt voor de bewoners.

Selectiecriteria

Overweeg de volgende criteria bij het selecteren van een luchtkwaliteitssensor:

Soorten gedetecteerde verontreinigende stoffen: Zorg ervoor dat de sensor de specifieke verontreinigende stoffen van belang kan meten, zoals koolstofdioxide, temperatuur, absolute vochtigheid, dauwpunt en vluchtige organische stoffen (VOS). De mogelijkheid om meerdere parameters met één apparaat te monitoren kan voordelig zijn voor een uitgebreide beoordeling van de luchtkwaliteit.
Compatibiliteit met monitorsystemen: De sensor moet uitgangssignalen bieden die compatibel zijn met bestaande of geplande monitorsystemen. Gangbare uitgangssignalen omvatten 0-5V, 0-10V en 4-20mA. De keuze hangt af van de vereisten van het controlesysteem of de datalogger waarmee de sensor wordt verbonden.
Fysieke compatibiliteit: De fysieke afmetingen van de sensor, inclusief lengte en diameter, moeten geschikt zijn voor de beoogde installatielocatie, of het nu gaat om kanalen, buizen of open lucht. Zorg ervoor dat de grootte van de sensor overeenkomt met de montagevereisten en ruimtelijke beperkingen.
Integratie met gebouwbeheersystemen (BMS): Voor sensoren die worden gebruikt in omgevingen met BMS, is het belangrijk om sensoren te selecteren die relevante communicatieprotocollen ondersteunen, zoals BACNET MSTP of Modbus RTU. Dit zorgt voor een naadloze integratie en gegevensuitwisseling met het BMS.
Meetbereik en nauwkeurigheid: De sensor moet een CO2-meetbereik en nauwkeurigheid hebben die voldoen aan de eisen van de toepassing. Overweeg de typische concentratieniveaus die worden verwacht in de gemonitorde omgeving om ervoor te zorgen dat de sensor nauwkeurige en betrouwbare metingen kan leveren.
Milieubescherming en duurzaamheid: Kies sensoren met een geschikte mate van bescherming (bijv. IP65) om ervoor te zorgen dat ze bestand zijn tegen de omgevingsomstandigheden waarin ze zullen worden geïnstalleerd. UV-bestendigheid is ook belangrijk voor sensoren die aan zonlicht worden blootgesteld.
Vereisten voor stroomvoorziening: Controleer of de nominale voedingsspanning van de sensor overeenkomt met de beschikbare stroomvoorziening, of het nu AC of DC is.
Technologie: Kies sensoren die betrouwbare en bewezen technologie gebruiken, zoals NDIR (niet-dispersief infrarood) voor CO2-meting, om langetermijnstabiliteit en nauwkeurigheid te garanderen.
Installatie en montage: Overweeg of de sensor geschikt is voor het beoogde montagetype (bijv. kanaalmontage) en of deze wordt geleverd met de benodigde behuizing of montagetoebehoren.
Extra functies: Luchtkwaliteitssensoren met functies zoals draadloze connectiviteit of een geïntegreerd display zijn mogelijk niet beschikbaar in alle modellen, maar kunnen belangrijk zijn voor bepaalde toepassingen. Beoordeel de behoefte aan deze functies op basis van het gemak van installatie, de monitoringvereisten en de gebruikersinteractie.

Kalibratie van luchtkwaliteitssensor

Kalibratie van luchtkwaliteitssensoren corrigeert discrepanties tussen de metingen van een sensor en die van een bekende, zeer nauwkeurige referentiemonitor. Dit proces past de uitvoer van de sensor aan om deze in lijn te brengen met de daadwerkelijke concentraties van verontreinigende stoffen in de omgeving.

Er worden twee hoofdbenaderingen gebruikt:

Co-locatie: De sensor en het referentie-instrument worden naast elkaar geplaatst voor een bepaalde periode, waarbij gelijktijdige metingen worden verzameld. Vervolgens worden statistische modellen afgeleid om de gegevens van de sensor te correleren met de referentiewaarden, waardoor correctie van de metingen van de sensor mogelijk is.
Voorafgaande kalibratie: Fabrikanten kunnen sensoren vooraf kalibreren in gecontroleerde omgevingen met gestandaardiseerde gasmengsels. Dit biedt een basisniveau van nauwkeurigheid, maar kan geen rekening houden met variaties in de omstandigheden van de echte wereld.

Geavanceerde luchtkwaliteitssensoren met een zelfkalibratiemechanisme met dubbel kanaal zorgen voor een nauwkeurige en betrouwbare CO2-monitoring in verschillende omgevingen, zelfs waar traditionele kalibratiemethoden falen. In tegenstelling tot Automatische Achtergrondkalibratie (ABC), die afhankelijk is van regelmatige blootstelling aan verse lucht met bekende CO2-niveaus om de sensoraflezingen aan te passen, gebruikt deze zelfkalibratie twee onafhankelijke kanalen om metingen automatisch te corrigeren. Dit is cruciaal in omgevingen waar de lucht niet regelmatig terugkeert naar een basisniveau van CO2, waardoor deze sensoren aanpasbaar en betrouwbaar zijn in verschillende gebouwen en toepassingen zonder de noodzaak voor handmatige kalibratie.

Lees ons artikel over HVAC-instrumenten voor meer informatie over de verschillende instrumenten die worden gebruikt voor de controle en monitoring van een HVAC-systeem.