CO2 tajumise väljakutsed

Värske õhu kasulikkus tervisele on ümberlükkamatu ning selle puudumine mõjutab meie tervist ja keskendumisvõimet. Kahjuks suudavad vähesed meist selles kiires maailmas veeta nii palju aega õues kui seda sooviksime. Keskmiselt veedame kuni 90% oma elust siseruumides ja suurema osa sellest ajast asume oma kodus. Kuigi me lahkume regulaarselt oma kodust, oleme suurema osa väljaspool kodu veedetud ajast mõnes teises siseruumis, näiteks kontoris, restoranis või poes. See näitab selgelt kvaliteetse siseõhu ja CO₂ alataseme nõuetekohase jälgimise tähtsust, eriti rahvarohketes kohtades.

Kuigi CO₂ kõrge tase ja halb õhukvaliteet ei ole sünonüümid, võib CO₂ kontsentratsiooni tõus olla tõhus märk sellest, et ruum vajab täiendavat ventileerimist. Lisaks kaasneb CO₂ suurenemisega sageli lenduvate orgaaniliste ühendite kontsentratsiooni tõus, kuna inimesed eraldavad mõlemat. On üldteada, et halb õhk – eriti kõrge lenduvate orgaaniliste ühendite sisaldus – võib kahjustada tervist ja suurendada õhus levivate viiruste (nagu SARS-CoV-2) edasikandumise ohtu. Lisaks mõjutab värske õhu puudumine suurel määral ka produktiivsust ja keskendumisvõimet. Seda väidet kinnitavad arvukad uuringud.

Äärmused pole kunagi head ja see kehtib ka ventilatsiooni kohta. Pidevalt maksimaalse võimsusega töötavad kütte-, ventilatsiooni- ja jahutussüsteemid põhjustavad suurt energiatarbimist ja sellest tulenevalt tohutult kõrgeid elektriarveid, eriti väga kuumal või külmal perioodil. Seetõttu ei ole üllatav, et vajadusel põhinevat ventilatsiooni peetakse praegu kütte-, ventilatsiooni- ja jahutussüsteemide kuldstandardiks ja CO₂ kontsentratsiooni kasutatakse sageli kontrollparameetrina, kuna see on õhukvaliteediga tihedalt seotud. See kasutus põhineb anduritel, mis annavad täpset teavet CO₂ tasemete kohta, aktiveerides süsteemi, kui määratud piir on saavutatud. Kuigi mugavuse normid on üle maailma erinevad, ollakse üksmeelel, et CO₂ tasemed tuleks alati hoida alla 1000 ppm ja need ei tohi pikaks ajaks ületada 1500 ppm. Hea kompromiss on CO_2 tasemete mõõtmine ja reguleerimine iga 30 sekundi järel, mis hoiab õhu värske ja energiaarved madalad.

Tavaline CO₂ anduri disain koosneb valgusallikast ja kahest tuvastist (joonis 1). Kui valgus läbib ümbritseva siseõhuga täidetud mõõtmiskambri, neeldub see olemasolevates molekulides. Ühel tajuril on filter, mille aken on umbes 4,3 µm, mis vastab CO₂ imendumisspektri tipptasemele, mis tähendab, et see registreerib ainult valguse kustumise CO₂ molekulide olemasolu tõttu. Seevastu mõõdab võrdlustajur filtreerimata valguse intensiivsust, võimaldades kahe mõõtmise võrdlemisel määrata CO₂ taseme. Kahe anduriga disain aitab ka vastu pidada valguse intensiivsuse langusele, mis tuleneb valgusallika intensiivsuse vähenemisest või väikestest tolmuosakestest. Andurite töökindluse edasiseks suurendamiseks tuleks need varustada tolmukattega, mis takistab osakestel tajureid segamast.

Kuigi kahe kanaliga lähenemist peetakse täpseks, ei saa see üksi tagada stabiilseid pikaajalisi mõõtmisi, kuna lähtealus võib anduri komponentide vananemise tõttu aja jooksul hakata nihkuma. Seda saab parandada automaatse võrdlusaluse korrigeerimise abil, mis jälgib pidevalt andurite madalaimat näitu ja korrigeerib tuvastatud nihet. See lähenemisviis sobib hästi hoonete puhul, mis on mõnda aega asustamata, näiteks kontorid, mis on nädalavahetustel suletud. Seda nihkumist ei ole aga nii lihtne tuvastada ja lahendada kohtades, mis on ööpäevaringselt hõivatud, näiteks haiglate esmaabiruumides, logistikakeskustes või tehastes. Seetõttu on väga oluline kasutada vastupidavaid andureid, mis tagavad täpsed pikaajalised mõõtmised ilma pideva kalibreerimise vajaduseta, võimaldades neid kasutada kõikides rakendustes, sõltumata hõivatuse mustrist.

Ruumiandur peab suutma mis tahes tingimustes CO₂ taset täpselt mõõta, mis tähendab, et see peab hästi vastu pidama nii järkjärgulistele kui ka äkilistele rõhu, temperatuuri ja niiskuse muutustele. Arvestada tuleb ka rõhkude erinevustega erinevatel kõrgustel, sest isegi 400 m kõrgusel merepinnast on mõõdetud CO₂ kontsentratsiooni nihe 70 ppm. Arvestades, et mõned reguleerivad asutused – näiteks mitmed USA osariigi valitsused – lubavad tolerantsi vaid ±75 ppm, ei jäta see peaaegu mingit veamarginaali. Seetõttu peaksid kõik suure jõudlusega CO₂ andurid sisaldama absoluutse rõhu kompensatsiooni (joonis 2)

Läbi tuleb viia pikaajaline testimine, et tagada anduri töövõime erinevates tingimustes ning pikaajaline stabiilsus ja toimimine. Seetõttu tuleks andureid testida pikema aja jooksul – mitme nädala jooksul –, hõlmates kõiki võimalikke ilmastikutingimusi ja keskendudes neile, mis teadaolevalt tekitavad seadmetele suurt koormust. Näiteks saab mittekondenseeruva märja kuumuse toimivust testida 95% suhtelise niiskuse ja 35 °C juures, et tagada anduri korrosioonikindlus ja selle töövõime säilimine. Teisest küljest tuleks kuivsoojuse mõõtmisi teha kõrgematel temperatuuridel 60–70 °C –, et veenduda, et materjalide paisumistegurite erinevuse tõttu ei tekiks nihet. Kuna sisetemperatuuri gradiendid võivad samuti mängida seadme üldises jõudluses oma osa, tuleb anduri elemendid ehitada nii, et isekuumenemine oleks minimaalne.