Stará záležitosť?

Riadenie množstva CO2 nie je ani zďaleka nová téma. Americkí inžinieri si boli už na počiatku 20. storočia vedomí veľkého potenciálu úspor. Toto je výňatok z inžinierskej príručky z roku 1916: „Podľa testov CO2 by sa mala kontrolovať výmena vzduchu a distribúcia vzduchu v uzavretom priestore. Podiel CO2 by nemal prekročiť 800 až 1000 ppm.“

“Staré” normy a nová EN 13779

Normy spravidla pomáhajú pri vývoji vetracích systémov. Najmä podiel čerstvého vzduchu je určujúcim kritériom, ktoré sa prejaví na celkovej veľkosti systému. EU smernica EN1946, časť 2 a USA norma ASHRAE 62-1989 berú do úvahy množstvo čerstvého vzduchu ešte podľa plochy a pevného počtu osôb. Nová EU norma EN 13779 na báze EPBD už obsahuje možnosť voľby realizovať prívod čerstvého vzduchu prostredníctvom riadenia veličiny kvality vzduchu a prikladá kvalite vzduchu, pre ekonomicky prevádzkovaný klimatizačný systém, najväčší význam.

Meracia technológia

Moderné senzory CO2  sa skladajú z nasledujúcich komponentov:

  • infračerveného zdroja, ktorý vysiela žiarenie cez patentovaný vlnovod; 
  • optického filtra, ktorý prepúšťa len požadovanú vlnovú dĺžku;
  • detektora, ktorý meria množstvo infračerveného žiarenia; čím je podiel CO2 v komore vyšší, tým menej infračerveného žiarenia dosiahne detektor.

Tieto senzory môžu tiež obsahovať proporcionálny regulátor a jednoduchý obmedzovací spínač, takže v malých aplikáciácj je možné priamo manipulovať s riadením senzora. V každom prípade je generovaný lineárny výstupný signál 0...10 V alebo 4...20 mA, ktorý zobrazuje koncentráciu CO2 v ppm (parts per million). Tento výstupný signál je možné, podľa presnosti senzora a požadovaného profilu, upravovať pre rôzne meracie rozsahy. Spravidla by mali senzory pokrývať merací rozsah od 0 do 2000 ppm CO2.

Meranie je založené na absorpčných vlastnostiach CO2. Účinok tohto plynu sa môže selektívne vyfiltrovať zo všetkých ostatných vplyvov, takže sa docielia veľmi exaktné výsledky merania. Tento fyzikálny efekt je zobrazený v nasledujúcom diagrame: Tento princíp merania sa osvedčil ako veľmi spoľahlivý, takže nie je potrebná žiadna ďalšia kalibrácia. Ponúka najvyššiu spoľahlivosť a presnosť zo všetkých možných princípov merania. Podľa typu systému je možné senzory inštalovať v príslušnom uzavretom priestore na stenu alebo do odvetrávacieho kanála.

Typické oblasti použitia

Táto technológia sa môže použiť vo vetracích systémoch vo všetkých komerčne využívaných budovách s trvalo veľkou alebo premenlivou hustotou osôb. Predovšetkým je účelné použitie v kancelárskych budovách, školách, konferenčných strediskách, divadlách, supermarketoch, wellness strediskách, posilňovniach a kinách.

Riadenie

Systém riadenia množstva CO2 sa prispôsobí na príslušnú vykurovaciu sústavu, chladiaci a vetrací systém. V nových systémoch je na ­základe prenosových strát zahrnuté vo vetraní aj vykurovanie a chladenie (žiadne statické vykurovanie a chladenie). Pri tom platia nasledujúce smernice:

  • Pre variabilný prívod čerstvého vzduchu a prevádzku prázdneho uzavretého priestoru je potrebná zmiešavacia komora.
  • Prívod čerstvého vzduchu sa vykonáva pri minimálnych otáčkach ventilátora.
  • Keď nie sú minimálne otáčky ventilátora pre kvalitu vzduchu, vykurovanie alebo chladenie dostačujúce, musia sa otáčky zvýšiť.
  • V jednopriestorových budovách ako sú kiná, divadelné sály a supermarkety, by sa mal v odvetrávacom kanáli nachádzať senzor.
  • Ostatné budovy by mali mať k dispozícii individuálnu kontrolu pre jednotlivé uzavreté priestory.

Existuje bohatá ponuka systémov. Platí teda, zvoliť pre každú aplikáciu vždy najlepšie riešenie:

  • Pri malých inštaláciách môže byť celkom prijateľné zapínanie a vypínanie ventilátora podľa dát senzora. Senzor musí byť vybavený obmedzovacím spínačom.
  • Systémy so zmiešavacou komorou je možné rozšíriť o proporcionálny regulátor CO2 a príslušné zariadenie, ktoré zvolí maximálny signál z jestvujúcej kontroly teploty a novej kontroly kvality vzduchu. Toto rozšírenie je teda nezávislé na existujúcom riadiacom systéme budovy.
  • Systémy čerstvého vzduchu je možné rozšíriť iba o kontrolu kvality vzduchu na frekvenčnom meniči ventilátora. V niektorých prípadoch sa musí motor ventilátora vymeniť, ak sa má použiť frekvenčný menič (pretože hodnota tepelnej triedy izolácie je príliš nízka). Kontrolný systém zahŕňa senzor CO2, proporcionálny regulátor a zosilňovač signálu.
  • Zmiešavacia komora a frekvenčný menič: Zodpovedajúcu funkčnosť je možné zaručiť len pomocou riadiaceho systému budovy, môže byť preto potrebná aktualizácia celkového systému kvality vzduchu.

Ako sa vypočítajú úspory?

Tu sú k dispozícii dva zjednodušené príklady kalkulácie:

1. Úspory prostredníctvom redukovaného prúdu vzduchu

Zbytočná energetická strata vplyvom príliš veľkého množstva čerstvého vzduchu 10 000 m3/h:

Napr. v lete = 4 mesiace chladenia pri vonkajšej teplote od 30 °C do 26 °C
Napr. v zime = 4 mesiace vykurovania pri vonkajšej teplote od 4 °C do 22 °C
Ušetrená chladiaca energia = 7100 kWh, úspora: 2130 €
Ušetrená vykurovacia energia = 32 000 kWh, úspora: 2331 €
Celková úspora = 4461 €/rok

Podklad:
1 kg vykurovacieho oleja = 0,85 €
1 kg vykurovacieho oleja = 42000 kJ
1 kWh vykurovacej/chladiacej energie = 3600 kJ
1 kWh elektr. energie = 0,30 €

2. Úspory prostredníctvom redukovanej vykurovacej a chladiacej energie

Zbytočná energetická strata vplyvom príliš veľkého množstva čerstvého vzduchu 10 000 m3/h:
Riešenie:
Redukcia objemového prúdu vzduchu z 20 000 m3/h na 10.000 m3/h napr. zo zníženia z 20 000 m3/h pri 2000 Pa (11,1 kW) na 10 000 m3/h (1,4 kW) pri 2000 hod./rok vyplýva úspora 19 400 kWh
Celková úspora = 5800 €/rok

Podklad:
100% účinnosť ventilátora, 1 kWh elektr. energie = 0,30 €

Alternatívy

Senzory kvality vzduchu na báze oxidovateľných plynov, ako sú napr. zápachy a oxid uhoľnatý, je možné použiť príslušným spôsobom, pokiaľ nie je CO2 primárnou regulovanou premennou. Možné oblasti použitia sú reštaurácie a šatne v športových zariadeniach. Dodatočné prednosti Pretože riadenie kvality vzduchu vedie v každom prípade k zaťažovým situáciám pod menovitým rozsahom, týmto spôsobom sa spomaľuje opotrebenie všetkých komponentov a predlžuje sa životnosť systému. Ďalším pozitívnym vedľajším efektom je redukcia vzniku hlukových emisií pre komfortné obytné a pracovné prostredie.

Zhrnutie

Stúpajúce náklady na energiu podporujú záujem o systémy riadenia CO2. Projektanti a inštalatéri môžu prispieť ku zníženiu nákladov tým, že použijú túto osvedčenú technológiu a senzory CO2 alebo zodpovedajúce alternatívy. Percentuálna úspora energie leží v dvojmiestnom rozsahu. Okrem toho predlžuje riadenie kvality vzduchu životnosť vetracieho systému a ponúka obyvateľom vyšší komfort.

Hannes Lütz

produktový manažér
CentraLine c/o Honeywell GmbH