Funktionsprinzipien von Luftqualitäts-Sensoren
Messung der Kohlendioxidkonzentration – NDIR-Prinzip
NDIR = Non-Dispersive Infrared, nicht-dispersives Infrarotlicht
Diese Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der Messung der Abschwächung von Infrarotstrahlung (bei einer spezifischen Wellenlänge) in der Luft. Die Sensoren bestehen aus einer Infrarotstrahlungsquelle (Glühbirne), einer lichtleitenden Röhre und einem Infrarotdetektor mit dem entsprechenden Filter. Das Signal des Infrarotdetektors wird weiter verstärkt und dann mithilfe weiterer Elektronik die Abschwächung der Strahlung ausgewertet, die durch Kollision mit Kohlendioxid verursacht wird. Auf dieser Grundlage wird die aktuelle CO2-Konzentration in der Luft berechnet. Zur Vereinfachung – je mehr CO2, desto mehr wird die Infrarotstrahlung abgeschwächt.
NDIR-Sensoren sind im Allgemeinen sehr genau und langfristig stabil. Ein Vorteil ist, dass sie die Konzentration bereits ab Null messen und auch hohe CO2-Konzentrationen erfassen können. Derzeit haben wir das NDIR-Prinzip in allen Kohlendioxid-Sensoren angewendet. Ihre Stabilität und Lebensdauer beträgt mehr als 10 Jahre.
Elektrochemische Sensoren – Messung flüchtiger organischer Verbindungen und Feuchtigkeit
Diese Sensoren bestehen normalerweise aus einer elektrochemischen Zelle mit festem Elektrolyten (= Lösungen oder Schmelzen, die elektrischen Strom leiten). Diese Zelle wird durch zusätzliche Heizung auf die Betriebstemperatur gebracht. An den Elektroden der Zelle finden chemische Reaktionen statt, ähnlich wie in einer Brennstoffzelle, bei denen Sauerstoff verbraucht wird und an den Elektroden der Zelle eine elektromotorische Kraft erzeugt wird. Durch die Messung dieser elektromotorischen Kraft mithilfe spezieller Elektronik wird dann die CO2-Konzentration in der Luft bestimmt. Der Hauptvorteil dieser Sensoren ist die hohe Empfindlichkeit und hervorragende Selektivität gegenüber Kohlendioxid. Sie sind normalerweise günstiger als NDIR-Sensoren, jedoch mit deutlich kürzerer Lebensdauer (ca. 2 Jahre) und Genauigkeit. Daher haben wir von diesen Sensoren Abstand genommen. Sensoren, die nach dem elektrochemischen Prinzip arbeiten, funktionieren erst ab ca. 400 ppm, was angesichts der Konzentration in der Außenluft, die etwa 360-400 ppm beträgt, überhaupt nicht stört.
Elektroakustische Sensoren
Elektroakustische Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der Auswertung von Frequenzänderungen von Ultraschall in einem mechanischen Resonator. Mithilfe von Elektronik wird die Änderung der Frequenz der Ultraschallwellen ausgewertet und basierend auf der Abhängigkeit der Frequenzänderung von der CO2-Konzentration in der Luft wird die aktuelle CO2-Konzentration bestimmt.
Der Hauptvorteil dieser Sensoren ist die langfristige Stabilität ohne Notwendigkeit zur Neukalibrierung.
Ausgänge der Sensoren
Sensoren aller Typen haben normalerweise einen kontinuierlichen Spannungsausgang (0-10 V) oder einen Stromausgang (0-20 / 4-20 mA), über den sie Informationen über den Wert der CO2-Konzentration in der Luft an das übergeordnete Belüftungssystem übermitteln.
